Đoản mạch pin là một lỗi nghiêm trọng: năng lượng hóa học tích trữ trong pin sẽ bị mất đi dưới dạng nhiệt năng, thiết bị không thể sử dụng được. Đồng thời, đoản mạch cũng tạo ra hiện tượng sinh nhiệt nghiêm trọng, không chỉ làm giảm hiệu suất của vật liệu pin mà thậm chí có thể dẫn đến cháy nổ do thoát nhiệt. Để loại bỏ các điều kiện tiềm ẩn trong thiết bị có thể gây ra đoản mạch và để đảm bảo rằng đoản mạch không tạo thành điều kiện vận hành nguy hiểm, chúng tôi có thể sử dụng COMSOL Multiphysical để nghiên cứu quy hoạch pin lithium-ion.
Hiện tượng đoản mạch của pin xảy ra như thế nào?
Pin có khả năng chuyển đổi năng lượng hóa học được lưu trữ thành năng lượng điện. Trong quá trình hoạt động bình thường, hai điện cực của pin sẽ tạo ra phản ứng điện hóa, phản ứng khử của điện cực âm và phản ứng oxy hóa của cực dương. Trong quá trình phóng điện, điện cực dương là 0,10-600 và điện cực âm là dương; Trong quá trình sạc, hai ký tự điện cực được chuyển đổi, nghĩa là điện cực dương là dương và điện cực âm là âm.
Một điện cực giải phóng các electron vào mạch điện, trong khi điện cực kia lấy electron ra khỏi mạch điện. Chính phản ứng hóa học thuận lợi này sẽ điều khiển dòng điện trong mạch và do đó, bất kỳ thiết bị nào, chẳng hạn như động cơ hoặc bóng đèn, đều có thể lấy năng lượng từ pin khi kết nối với nó.
Cái gọi là đoản mạch là khi các electron không chạy qua mạch nối với thiết bị điện mà di chuyển trực tiếp giữa hai điện cực. Vì những electron này không cần thực hiện bất kỳ công cơ học nào nên điện trở rất nhỏ. Kết quả là phản ứng hóa học được tăng tốc và pin bắt đầu tự phóng điện, mất năng lượng hóa học mà không thực hiện được công nào hữu ích. Khi bị đoản mạch, dòng điện quá lớn sẽ khiến điện trở của pin nóng lên (nhiệt Joule), có thể làm hỏng thiết bị.
Hư hỏng cơ học trong pin là một trong những nguyên nhân gây đoản mạch. Nếu một vật lạ bằng kim loại làm thủng bộ pin hoặc nếu bộ pin bị hư hỏng do nhào nặn, nó sẽ tạo thành đường dẫn điện bên trong và tạo thành đoản mạch. "Thử nghiệm pinprick" là thử nghiệm an toàn tiêu chuẩn dành cho pin lithium-ion. Trong quá trình kiểm tra, một cây kim thép sẽ đâm vào pin và làm pin bị chập điện.
Ngăn chặn hiện tượng đoản mạch của pin
Pin hoặc bộ pin phải được bảo vệ chống đoản mạch, bao gồm các biện pháp ngăn chặn pin và cùng một gói vật liệu dẫn điện tiếp xúc với nhau. Pin được đóng gói trong hộp để vận chuyển và phải được tách biệt khỏi nhau trong hộp, với các cực dương và cực âm hướng cùng hướng khi pin được đặt cạnh nhau.
Ngăn ngừa đoản mạch pin bao gồm nhưng không giới hạn ở các phương pháp sau.
Một. Nếu khả thi, hãy sử dụng bao bì bên trong kín hoàn toàn làm bằng vật liệu không dẫn điện (ví dụ: túi nhựa) cho từng tế bào hoặc từng thiết bị chạy bằng pin.
b. Sử dụng phương tiện thích hợp để cách ly hoặc đóng gói pin sao cho pin không thể tiếp xúc với pin, thiết bị hoặc vật liệu dẫn điện khác (ví dụ: kim loại) trong gói.
c. Sử dụng mũ bảo vệ không dẫn điện, băng cách điện hoặc các phương tiện bảo vệ thích hợp khác cho các điện cực hoặc phích cắm để hở.
Nếu bao bì bên ngoài không thể chống va chạm thì không nên chỉ sử dụng bao bì bên ngoài làm biện pháp ngăn chặn các điện cực của pin bị đứt hoặc chập điện. Pin cũng nên sử dụng lớp đệm để chống dịch chuyển, nếu không nắp điện cực sẽ bị lỏng do chuyển động hoặc điện cực đổi hướng gây đoản mạch.
Các phương pháp bảo vệ điện cực bao gồm nhưng không giới hạn các biện pháp sau:
Một. Gắn chặt các điện cực vào một vỏ bọc đủ chắc chắn.
b. Pin được đóng gói trong bao bì nhựa cứng.
c. Sử dụng thiết kế lõm hoặc có biện pháp bảo vệ khác cho các điện cực của pin để các điện cực không bị gãy ngay cả khi gói hàng bị rơi.
Thời gian đăng: Feb-07-2023