Kratki spoj baterije je ozbiljna greška: kemijska energija pohranjena u bateriji će se izgubiti u obliku toplinske energije, uređaj se ne može koristiti. U isto vrijeme, kratki spoj također predstavlja ozbiljno stvaranje topline, što ne samo da smanjuje učinkovitost materijala baterije, već može čak dovesti do požara ili eksplozije zbog toplinskog odlaska. Kako bismo eliminirali potencijalne uvjete u uređaju koji bi mogli predstavljati kratki spoj i osigurali da kratki spoj ne predstavlja opasno radno stanje, možemo koristiti COMSOL Multiphysics za proučavanje planiranja litij-ionskih baterija.
Kako dolazi do kratkog spoja baterije?
Baterija je sposobna pretvoriti pohranjenu kemijsku energiju u električnu energiju. Tijekom normalnog rada, dvije elektrode baterije proizvest će elektrokemijske reakcije redukcijske reakcije negativne elektrode i oksidacijske reakcije anode. Tijekom procesa pražnjenja, pozitivna elektroda je 0,10-600, a negativna elektroda je pozitivna; tijekom procesa punjenja mijenjaju se dva karaktera elektrode, odnosno pozitivna elektroda je pozitivna, a negativna elektroda negativna.
Jedna elektroda otpušta elektrone u krug, dok druga elektroda uzima elektrone iz kruga. Upravo ta povoljna kemijska reakcija pokreće struju u strujnom krugu i stoga svaki uređaj, poput motora ili žarulje, može dobiti energiju iz baterije kada je spojen na nju.
Takozvani kratki spoj je kada elektroni ne teku kroz krug spojen na električni uređaj, već se kreću izravno između dviju elektroda. Budući da ti elektroni ne moraju izvršiti nikakav mehanički rad, otpor je vrlo mali. Zbog toga se kemijska reakcija ubrzava i baterija se počinje samoprazniti, gubeći svoju kemijsku energiju bez obavljanja korisnog rada. Kada dođe do kratkog spoja, prekomjerna struja uzrokuje zagrijavanje otpora baterije (Joulova toplina), što može oštetiti uređaj.
Mehanička oštećenja baterije jedan su od uzroka kratkog spoja. Ako metalni strani predmet probuši bateriju ili ako je baterija oštećena gnječenjem, to će predstavljati unutarnji vodljivi put i predstavljati kratki spoj. "Test ubodom iglom" standardni je sigurnosni test za litij-ionske baterije. Tijekom testa, čelična će igla probušiti bateriju i kratko spojiti bateriju.
Spriječite kratki spoj baterije
Bateriju ili baterijski paket treba zaštititi od kratkog spoja, uključujući mjere za sprječavanje međusobnog kontakta baterije i istog paketa vodljivih materijala. Baterije su pakirane u kutije za transport i trebaju biti odvojene jedna od druge unutar kutije, s pozitivnim i negativnim polom usmjerenim u istom smjeru kada se baterije stavljaju jedna pored druge.
Sprječavanje kratkog spoja baterija uključuje, ali nije ograničeno na sljedeće metode.
a. Gdje je to moguće, upotrijebite potpuno zatvorenu unutarnju ambalažu od nevodljivog materijala (npr. plastične vrećice) za svaku ćeliju ili svaki uređaj s baterijskim napajanjem.
b. Upotrijebite odgovarajuća sredstva za izolaciju ili pakiranje baterije tako da ne može doći u kontakt s drugim baterijama, opremom ili vodljivim materijalima (npr. metalima) unutar pakiranja.
c. Koristite nevodljive zaštitne kape, izolacijsku traku ili druga odgovarajuća sredstva zaštite za izložene elektrode ili utikače.
Ako vanjska ambalaža ne može izdržati sudar, tada se sama vanjska ambalaža ne smije koristiti kao mjera za sprječavanje loma elektroda baterije ili kratkog spoja. Baterija bi također trebala imati podlogu za sprječavanje pomicanja, inače je poklopac elektrode labav zbog pomicanja ili elektroda mijenja smjer i uzrokuje kratki spoj.
Metode zaštite elektroda uključuju, ali nisu ograničene na sljedeće mjere:
a. Sigurno pričvršćivanje elektroda na poklopac dovoljne čvrstoće.
b. Baterija je upakirana u krutu plastičnu ambalažu.
c. Upotrijebite udubljeni dizajn ili neka druga zaštita za elektrode baterije kako se elektrode ne bi slomile čak i ako paket padne.
Vrijeme objave: 7. veljače 2023