Akumuliatoriaus gnybtų oksidacija ir elektrocheminės reakcijos

Automobilio akumuliatorius yra gyvybiškai svarbi transporto priemonės elektros sistemos dalis, atsakinga už variklio užvedimą ir visų elektros prietaisų maitinimą. Tačiau ilgainiui net ir geriausi akumuliatoriai gali susidurti su problemomis, viena dažniausių ir nemaloniausių yra gnybtų oksidacija. Šis procesas ne tik trukdo efektyviam elektros energijos perdavimui, bet ir gali lemti rimtus gedimus. Šiame straipsnyje detaliai aptarsime, kodėl oksiduojasi akumuliatoriaus klemos, kokios yra šio reiškinio priežastys, kaip atpažinti pirmuosius požymius ir kokios prevencinės priemonės gali padėti išvengti šios problemos.

Kodėl akumuliatoriaus gnybtai oksiduojasi?

Akumuliatoriaus gnybtų oksidacija - tai cheminis procesas, kurio metu metaliniai paviršiai reaguoja su aplinkos veiksniais, tokiais kaip deguonis, drėgmė ir akumuliatoriaus išskiriami garai. Ši reakcija sukelia baltų, žalių ar melsvų apnašų susidarymą ant gnybtų, o tai žymiai padidina elektros pasipriešinimą ir trukdo tinkamam elektros energijos tiekimui. Ilgainiui jie ne tik pabaltuoja, bet ir ištirpsta bei byrėti pradeda.

Pagrindinės oksidacijos priežastys:

• Vandenilio dujų nuotėkis: Įkraunant ar intensyviai iškraunant akumuliatorių, gali išsiskirti vandenilio dujos. Jei akumuliatorius nėra sandarus arba jo ventiliacijos sistema veikia netinkamai, šios dujos gali ištekėti ir reaguoti su gnybtų metalu, sukeldamos oksidaciją.
• Elektrolito nutekėjimas: Akumuliatoriaus korpuso defektai, netinkamas sandarinimas ar pažeisti ventiliacijos vožtuvai gali lemti elektrolito nutekėjimą. Šios agresyvios medžiagos, patekusios ant gnybtų, greitai sukelia chemines reakcijas ir koroziją. Variklio veikimas esant aukštai temperatūrai, esant blogam akumuliatoriaus sandarumui, taip pat esant stipriam įkrovimui, skatina elektrolito garų nuotėkį. Dėl to rūgštiniai elektrolitų garai ant neigiamo gnybto mažiau kondensuojasi, tačiau į jį patenka daugiau dulkių ir nešvarumų.
• Neatsakinga priežiūra ir senėjimas: Laikui bėgant, net ir tinkamai prižiūrimi akumuliatoriai gali pradėti senti. Dėl savaiminio išsikrovimo proceso ir natūralaus komponentų gedimo gali atsirasti oksidacijos požymių. Taip pat, netinkamai priveržti gnybtai ar jų paviršiaus pažeidimai gali paspartinti koroziją.
• Per didelis įkrovimas (perkrovimas): Kai akumuliatorius yra perkraunamas, energija nebeverčiama naudingomis reakcijomis, o tiesiog kaitina elektrolitą ir sukelia gausų dujų susidarymą. Tai gali lemti elektrolito garavimą ir padidinti oksidacijos riziką.
• Aplinkos veiksniai: Automobilių akumuliatoriai eksploatuojami gana atšiauriomis sąlygomis, susijusiomis su dideliais kraštutiniais temperatūros pokyčiais, vibracija, agresyvios aplinkos poveikiu ir kitais neigiamais veiksniais. Aukšta temperatūra, drėgmė ir oro tarša gali paspartinti chemines reakcijas ir prisidėti prie gnybtų korozijos.

Akumuliatoriaus gnybtų oksidacijos procesą sudaro keli veiksniai: metalas, deguonis, cheminės reakcijos katalizatoriai ir pakilusi temperatūra. Kai per metalinį paviršių teka elektros srovė, cheminis procesas tampa elektrocheminiu, o tai žymiai jį spartina. Daugelio automobilių teigiamas terminalas uždarytas plastikine danga, kuri prisideda prie kondensato kaupimosi po juo.

Kaip atpažinti akumuliatoriaus gnybtų oksidaciją?

Vienas ryškiausių įspėjamųjų ženklų - pasibaigęs akumuliatoriaus galiojimo laikas. Tačiau yra ir kitų požymių, rodančių, kad akumuliatorius netrukus gali pradėti kelti problemas:

• Baltų, žalių ar melsvų apnašų susidarymas ant gnybtų: Tai klasikinis oksidacijos požymis. Oksiduotų gnybtų metalas tampa nestabilus, sumažėja kontaktinis paviršiaus plotas, o tai prastina laidumą net juos išvalius ir prisidės prie greitesnio oksidų atsiradimo tolesnio veikimo metu.
• Sunkus automobilio užvedimas: Oksidacija didina elektros pasipriešinimą, todėl starteris gali negauti pakankamai energijos, kad užvestų variklį. Kartais girdimas tik spragtelėjimas, bet variklis nesisuka. Laikui bėgant, pasipriešinimas oksiduotų kontaktų vietoje tampa toks didelis, kad jame prarandama didžioji akumuliatoriaus srovė, o starteris negali suktis.
• Prietaisų skydelio lemputės mirksi arba pritemsta: Silpnas kontaktas gali lemti nepakankamą elektros energijos tiekimą.
• Automobilis kartais neužsiveda: Dėl didelio pasipriešinimo gali sutrikti elektros grandinių veikla.
• Akumuliatoriaus patinimas arba neįprastas įkaitimas: Tai gali signalizuoti apie vidinius cheminius procesus, įskaitant oksidaciją.
• Iš akumuliatoriaus sklindantis cheminis kvapas: Tai gali rodyti elektrolito garavimą ir reakcijas su aplinkos elementais.

Kaip kovoti su gnybtų oksidacija?

Jei pastebėjote oksidacijos požymių, svarbu veikti greitai, kad išvengtumėte rimtesnių problemų. Pirmiausia, reikia tinkamai išvalyti gnybtus.

Gnybtų valymas:

1. Atjunkite akumuliatorių: Pirmiausia išjunkite automobilį ir nuimkite neigiamą (juodą) gnybtą, tada teigiamą (raudoną).
2. Nuvalykite oksidaciją: Oksiduotus gnybtus galima valyti mechaniškai, naudojant šiurkščią, drėgną medžiagą, mažą metalinį šepetėlį ar peilį. Svarbu pašalinti visus apnašų likučius. Tai reikia padaryti išėmus akumuliatorių iš automobilio. Valant gnybtus, svarbu pašalinti reakcijos produktus, tuo pačiu minimaliai pažeidžiant patį terminalo metalą, kad jis laikui bėgant netaptų per plonas.
3. Nuvalykite laidų jungtis: Taip pat nuvalykite laidų gnybtus, kurie jungiasi prie akumuliatoriaus.
4. Išvalykite akumuliatoriaus paviršių: Be valymo, būtina pašalinti nešvarumus nuo akumuliatoriaus paviršiaus ir jo technologinės ventiliacijos angų, nes tai gali trukdyti pašalinti dujas ir neigiamai paveikti gnybtų metalinį paviršių.
5. Apsaugokite gnybtus: Po valymo gnybtus rekomenduojama patepti specialiu tepalu, skirtu akumuliatoriaus gnybtams, pavyzdžiui, silikono riebalais arba specialiu apsauginiu purškikliu. Taip pat tinka techninis vazelinas. Tai apsaugo nuo drėgmės ir koroziją sukeliančių veiksnių.
6. Priveržkite gnybtus: Įsitikinkite, kad gnybtai yra tvirtai pritvirtinti, bet ne per stipriai, kad nepažeistumėte akumuliatoriaus terminalų. Geras kontaktas yra labai svarbu, tad gnybtai turi būti nedeformuoti, gerai ir iki galo užmaušti ir stipriai užveržti.

Jei dėl akumuliatoriaus dėklo vientisumo pažeidimo atsiranda balkšvos rūgšties danga, jį reikia pakeisti. Norint nustatyti, ar balkšva danga yra rūgštinė, reikia išimti akumuliatorių iš automobilio, naudojant apsaugines pirštines, kontaktus ir akumuliatoriaus dėklą praskalauti silpnu sodos tirpalu (iki 10%) šiltu vandeniu ir nušluostyti.

Akumuliatoriaus problemos: greitas išsikrovimas ir neįkrovimas

Be gnybtų oksidacijos, automobilio akumuliatoriai gali susidurti ir su kitomis problemomis.

1. Akumuliatorius greitai išsikrauna

Simptomai:

• Variklis sunkiai užsiveda arba visiškai neužsiveda.
• Prieš užvedant, prietaisų skydelyje mirksi arba pritemsta lemputės.
• Po kelių dienų stovėjimo automobilis nebeužsiveda.
• Signalizacija ar multimedijos sistema veikia silpniau nei įprastai.

Potencialūs gedimai ir priežastys:

• Akumuliatorius yra nusidėvėjęs arba sugadintas (dažniausiai tarnavimo laikas 3-5 metai).
• Elektros nutekėjimas (parazitinis elektros sunaudojimas), pvz., palikta įjungta šviesa ar neveikianti relė.
• Generatorius nepakankamai įkrauna akumuliatorių.
• Starteris naudoja per daug energijos užvedimo metu.
• Ilgalaikis stovėjimas be naudojimo (ypač šaltuoju metų laiku).

Kaip suremontuoti:

• Patikrinkite akumuliatorių su voltmetru - kai variklis išjungtas, įtampa turėtų būti apie 12,6V, o veikiant varikliui - apie 13,5-14,5V.
• Įkraukite akumuliatorių naudojant specialų įkroviklį.
• Patikrinkite elektros nutekėjimą - jei nutekėjimas viršija 50mA, ieškokite priežasties.
• Jei akumuliatorius senas (4+ metų), apsvarstykite keitimą.
• Patikrinkite generatoriaus veikimą - jei jis nepakankamai įkrauna, gali tekti keisti diržą ar reguliatorių.

2. Akumuliatorius neįkraunamas

Simptomai:

• Užvedus automobilį, prietaisų skydelyje dega akumuliatoriaus lemputė.
• Po ilgos kelionės akumuliatorius vis tiek išlieka silpnas.
• Variklis gęsta važiuojant (ypač jei veikia daug elektros prietaisų).

Potencialūs gedimai ir priežastys:

• Sugedęs generatorius (dėl susidėvėjusių angliukų ar diodų gedimo).
• Sugedęs įtampos reguliatorius.
• Nutrūkęs arba nusidėvėjęs generatoriaus diržas.
• Blogai prijungti ar pažeisti laidai.
• Akumuliatoriaus jungtys oksiduotos arba atsilaisvinusios.

Kaip suremontuoti:

• Patikrinkite generatoriaus įtampą - jei ji mažesnė nei 13,5V, gali reikėti taisyti ar keisti generatorių.
• Pakeiskite įtampos reguliatorių, jei generatorius veikia, bet neįkrauna tinkamai.
• Apžiūrėkite generatoriaus diržą - jei jis nusidėvėjęs ar nutrūkęs, pakeiskite nauju.
• Patikrinkite laidus ir jungtis - jei pastebėjote pažeidimus ar oksidaciją, juos sutvarkykite.

Automobilių akumuliatorių tipai ir veikimo principai

Automobilio akumuliatorius - viena svarbiausių transporto priemonės dalių, užtikrinanti variklio užvedimą ir elektros sistemos veikimą. Tai išties didžiulė atsakomybė. Kitaip tariant, akumuliatoriai yra automobilių širdis.

Kaip veikia automobilio akumuliatorius?

Automobilių akumuliatorių viduje yra elementai, sudaryti iš švino dioksido (PbO2) plokštės ir švino (Pb) plokštės. Šie elementai panardinami į sieros rūgštį, kuri sukelia cheminę reakciją tarp PbO2 ir Pb plokščių. Vykstant cheminėms konversijoms susidaro jonai. Šiems jonams judant pirmyn ir atgal tarp plokščių, generuojama elektra, kuri siunčiama į akumuliatoriaus gnybtus. Vienas iš šios sistemos trūkumų yra tas, kad akumuliatoriai pripildyti kaustiniu skysčiu, kuris gali ištekėti, jei akumuliatorius apvirsta arba įtrūksta.

Techniniu požiūriu teisingiausias variantas yra baterija. Nes bet koks automobilio akumuliatorius - tai kelios baterijos (sekcijos), uždarytos į bendrą korpusą ir sujungtos viena su kita nuosekliai. Kiekviena akumuliatoriaus dalis yra talpykla, užpildyta elektrolitu - skysčiu, kurio molekulės gali suskaidyti į teigiamai ir neigiamai įkrautus jonus. Plokštės - anodas ir katodas - panardintos į automobilio akumuliatoriaus skystį. Jei per juos praeina elektros srovė, tada „banke“ prasideda cheminių reakcijų grandinė, sudarydama naujus junginius.

Akumuliatorių klasifikacija pagal elektrolito tipą

Akumuliatoriai dažniausiai skirstomi pagal elektrolito tipą:

• Rūgštinės baterijos: Labiausiai paplitusios, jose katodas ir anodas dedami į vandeninį rūgšties, dažniausiai sieros, tirpalą. Šios baterijos yra palyginti pigios ir paprastos konstrukcijos, tačiau cheminė pusiausvyra jose ne visada yra stabili. Įkrovimo metu kaip tarpiniai produktai išsiskiria deguonis ir vandenilis, kurie gali tiesiog išeiti iš akumuliatoriaus. Per stiprus įkrovimas gali sukelti sprogimą.
• Šarminės baterijos: Rečiau naudojamos, jose naudojami šarminiai natrio arba kalio tirpalai. Jos turi mažą savaiminio išsikrovimo lygį ir silpną išėjimo srovę. Todėl jos naudojamos ten, kur ilgą laiką reikia mažų srovių.
• Ličio baterijos: Naujausios tendencijos transporto pramonėje - ličio baterijos. Jų elektrolito sudėtis gali būti skirtinga ir gana sudėtinga, dažniausiai tai visai ne skystis. Tokie akumuliatoriai vis dar yra labai brangūs, tačiau pagal sukauptos energijos kiekio santykį su akumuliatoriaus dydžiu ir svoriu joms nėra lygių. Štai kodėl jie naudojami šiuolaikinėse elektrinėse transporto priemonėse kaip traukos akumuliatoriai.

Švino-rūgštinių akumuliatorių evoliucija

Inžinieriai daugelį metų bandė išlyginti visus rūgštinių baterijų trūkumus. Beveik viskas yra optimizuojama - nuo elektrodų vietos ir medžiagos iki akumuliatoriaus korpuso konstrukcijos, fiksuojančios dujų garavimą.

• Senojo tipo akumuliatoriai: Galbūt vaikystėje ant seno automobilio matėte juodą akumuliatorių su apvaliais kištukais, išdėstytais iš eilės. Tokiai baterijai reikėjo reguliariai tikrinti elektrolito lygį, papildyti distiliuotu vandeniu, kuris dingsta dėl skilimo į vandenilį ir deguonį, ir plauti, nes kartu su dujomis išsiveržia ir sieros rūgšties garai. Apsistoję ant akumuliatoriaus korpuso, jie išprovokavo padidėjusį savaiminį išsikrovimą. Ir iš plokščių palaipsniui, veikiant vibracijai, nukrito nuosėdos (dumblas), kurios galėjo trumpai sujungti anodą su katodu.
• „Mažai stibio“ baterijos: Tobulėjant automobiliui, jam reikia vis daugiau elektros energijos daugeliui sistemų. H2 ir O2 susidarymą palengvina stibis - medžiaga, kuri dedama į minkštą šviną, kad iš jo esančios plokštės turėtų reikiamo stiprumo. Inžinieriai sugebėjo patobulinti plokščių dizainą, kad jas būtų galima pagaminti naudojant mažiau stibio. Jos beveik nepraranda vandens - dažniausiai neturi kamščių, tačiau yra apsauginiai vožtuvai. Net geriausioms „mažai stibio“ baterijoms reikia reguliarios priežiūros. Dauguma šiandien rinkoje esančių baterijų yra tokio tipo.
• „Kalcio“ (Ca) baterijos: Baterijos, kurioms visiškai nereikia priežiūros, yra baterijos, pažymėtos Ca. Jose yra švino tinkleliai, pagaminti pridedant kalcio. Ši technologija beveik pašalino vandens „perdegimą“, kelis kartus sumažino savaiminio išsikrovimo laipsnį, o įkrovimas tapo nekritiškas. Tačiau „kalcio“ akumuliatoriai labiau nei kiti kenčia nuo gilaus iškrovimo ir po kelių išsikrovimo ciklų gali prarasti talpą visam laikui.
• Hibridinės (Ca/Sb arba Calcium plus) baterijos: Šių baterijų konstrukcija yra dviejų ankstesnių baterijų derinys. Hibridiniuose akumuliatoriuose plokštės su kalciu yra ant neigiamo poliaus, o pridedant stibio - ant teigiamo.
• AGM (Absorbent Glass Mat) akumuliatoriai: Automobiliuose pradėjus masiškai diegti start/stop, starterių-generatorių ir stabdymo energijos atgavimo sistemas, reikalavimai akumuliatoriams taip pat labai pasikeitė. Kad akumuliatorius atlaikytų dažną variklio užvedimą ir galingus įkrovimo impulsus, inžinieriai sugalvojo Absorbent Glass Mat technologiją. AGM akumuliatoriuose švino plokštės (dažniausiai legiruotos su kalciu ir sidabru) yra suvyniotos į stiklo mikropluoštą, kuris yra impregnuotas elektrolitu. Tai prisideda prie geresnio cheminių komponentų pasiskirstymo ir apsaugo nuo vadinamojo elektrolito atskyrimo. Rezultatas - puikus elektronų perdavimas ir didelis atsparumas kintamoms apkrovoms.
• GEL (gelio) baterijos: Šio tipo baterijos, nors ir nepigios, turi specifinę taikymo sritį. Jos skiriasi nuo kitų storu elektrolito geliu. Akumuliatoriai, pažymėti GEL, gali veikti esant didelėms vibracijoms ir perkrovoms, tarnauti sportiniuose automobiliuose ir sureguliuotuose automobiliuose su kelių kilovatų garso sistemomis.

Ličio jonų baterijos: naujos kartos energija

Ličio jonų baterijos yra populiarus akumuliatorių chemijos tipas. Pagrindinis šių baterijų privalumas yra tai, kad jas galima įkrauti. Dėl šios savybės jos randamos daugumoje šiuolaikinių vartotojų prietaisų, tokių kaip telefonai, elektrinės transporto priemonės ir baterijomis maitinami golfo vežimėliai.

Ličio baterijos vs. ličio jonų baterijos

Ličio baterija ir ličio jonų baterija labai skiriasi. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad pastarosios yra įkraunamos. Kitas svarbus skirtumas yra galiojimo laikas. Ličio baterija nenaudojama gali tarnauti iki 12 metų, o ličio jonų baterijų galiojimo laikas yra iki 3 metų.

Pagrindiniai ličio jonų akumuliatorių komponentai ir veikimo principas

Ličio jonų elementus sudaro keturi pagrindiniai komponentai:

• Anodas: Leidžia elektrai judėti iš akumuliatoriaus į išorinę grandinę. Jis taip pat kaupia ličio jonus, kai akumuliatorius kraunamas.
• Katodas: Lemina elemento talpą ir įtampą. Jis gamina ličio jonus, kai iškraunamas akumuliatorius.
• Elektrolitas: Medžiaga, kuri tarnauja kaip kanalas ličio jonams judėti tarp katodo ir anodo. Jį sudaro druskos, priedai ir įvairūs tirpikliai.
• Separatorius: Veikia kaip fizinis barjeras, atskiriantis katodą ir anodą. Geras diafragminis popierius taip pat gali automatiškai uždaryti skylę, kai baterijos temperatūra yra per aukšta, kad ličio jonai negalėtų prasiskverbti pro šalį, švaistydami kovos menus, kad išvengtumėte pavojaus.

Ličio jonų baterijos veikia perkeldamos ličio jonus iš katodo į anodą ir atvirkščiai per elektrolitą. Judėdami jonai aktyvuoja laisvuosius elektronus anode, sukurdami krūvį teigiamo srovės kolektoriuje. Šie elektronai teka per įrenginį į neigiamą kolektorių ir atgal į katodą. Laisvą elektronų srautą baterijos viduje neleidžia separatorius, stumdamas juos link kontaktų. Įkraunant ličio jonų akumuliatorių, teigiami ličio atomai praranda savo elektronus ir oksiduojasi iki ličio jonų. Ličio jonai per elektrolitą plaukia iki neigiamo elektrodo, patenka į neigiamo elektrodo saugojimo gardelę ir gauna elektroną, redukuotą iki ličio atomų. Iškrovus visa procedūra apsiverčia aukštyn kojomis.

Ličio jonų baterijų istorija ir evoliucija

Ličio jonų baterijas pirmą kartą aštuntajame dešimtmetyje sugalvojo anglų chemikas Stanley Whittingham. Pirmajame bandyme elektrodais buvo naudojamas titano disulfidas ir litis, tačiau baterijos sujungdavo trumpai ir sprogdavo. Devintajame dešimtmetyje Johnas B. Goodenoughas ir Akira Yoshino įrodė, kad pagrindinė sprogimų priežastis buvo ličio metalas. Dešimtajame dešimtmetyje ličio jonų technologija pradėjo įgauti pagreitį ir dešimtmečio pabaigoje greitai tapo populiariu energijos šaltiniu. Tai buvo pirmas kartas, kai „Sony“ komercializavo šią technologiją. Prastas ličio baterijų saugos rodiklis paskatino ličio jonų baterijų kūrimą. Nors ličio baterijos gali išlaikyti didesnį energijos tankį, jos yra nesaugios įkrovimo ir iškrovimo metu. Kita vertus, ličio jonų baterijas gana saugu įkrauti ir iškrauti, jei naudotojai laikosi pagrindinių saugos nurodymų.

Ličio jonų baterijų chemija ir LiFePO4 baterijos

Yra daugybė ličio jonų akumuliatorių cheminių savybių tipų, kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų. Tačiau kai kurie tinka tik konkretiems naudojimo atvejams. LiFePO4 (ličio geležies fosfato) baterijos yra labiausiai komerciškai prieinamas pasirinkimas. Šios baterijos turi grafito anglies elektrodą, kuris atlieka anodo funkciją, ir fosfatą kaip katodą. Jos turi ilgą ciklų tarnavimo laiką - iki 10 000 ciklų. Be to, jos pasižymi puikiu terminiu stabilumu ir gali saugiai atlaikyti trumpus paklausos šuolius. LiFePO4 akumuliatorių šiluminio išsijungimo slenkstis yra iki 510 laipsnių pagal Farenheitą - tai aukščiausias rodiklis iš visų komerciškai prieinamų ličio jonų akumuliatorių tipų.

LiFePO4 akumuliatorių privalumai:

• Efektyviai įkraunamos ir iškraunamos.
• Tarnauja ilgiau.
• Gali giliai įkrauti neprarandant talpos.
• Leidžia sutaupyti daug lėšų per visą eksploatavimo laiką.
• Didelė talpa ir ilgaamžiškumas (sveria trečdaliu mažiau, bet užtikrina tokią pačią galią).
• Gali veikti esant didesniam iškrovimo gyliui iki 80 %, nedarant jokio poveikio jų talpai.
• Didelės spartos įkrovimas (įkraunamos keturis kartus greičiau nei švino rūgšties akumuliatoriai).
• Neturi atminties problemų (gali būti įkraunamos trumpais intervalais ir laikomos bet kokia talpa, viršijančia nulį, be jokių problemų).
• Saugumas ir tvarkymas (didelis terminis stabilumas, gali veikti iki 50 °C temperatūros).

Ličio jonų baterijų pramoninis pritaikymas

Ličio jonų akumuliatoriai yra populiarus pasirinkimas pramonėje. Dažniausiai naudojama cheminė medžiaga yra LiFePO4 akumuliatoriai. Jie naudojami siaurų praėjimų šakiniuose krautuvuose, atsvaruose su šakiniais krautuvais, triračiuose krautuvuose, pėsčiųjų krautuvuose ir raiteliuose (galiniuose ir centriniuose).

Ličio baterijų oksidacija ir apsaugos priemonės

Ličio baterijų oksidacija, nors ir skiriasi nuo tradicinių švino-rūgštinių akumuliatorių, taip pat yra rimta problema. Ji atsiranda, kai litis reaguoja su deguonimi ir drėgme, formuojantis ličio oksidui (Li2O). Litis yra mažiausias ir gyvybingiausias metalas ant cheminio ciklo stalo. Mažas tūris ir toks didelis tankis, jis yra labai populiarus tarp vartotojų ir inžinierių. Tačiau cheminės savybės yra per daug gyvos, todėl kyla labai didelė rizika. Ličio metalas veikiamas oro su deguonimi intensyviai oksiduojasi ir sprogsta.

Oksidacijos požymiai:

• Akumuliatoriaus patinimas.
• Neįprastas įkaitimas kraunant arba naudojant.
• Akumuliatoriaus korpuso arba gnybtų spalvos pasikeitimas.
• Iš akumuliatoriaus sklindantis cheminis kvapas.

Apsaugos priemonės:

Siekiant pagerinti saugumą ir įtampą, mokslininkai išrado tokias medžiagas kaip grafitas ir ličio kobaltatas, kad kauptų ličio atomus. Molekulinė šių medžiagų struktūra sudaro nedidelę groteles, kurios gali būti naudojamos ličio atomams laikyti. Tokiu būdu, net jei lūžta akumuliatoriaus apvalkalas ir patenka deguonis, deguonis yra per didelis deguonies molekulėms patekti į šias mažas akumuliacines ląsteles, todėl ličio atomai nesiliečia su deguonimi ir išvengia sprogimo. Šis ličio jonų akumuliatorių principas leidžia žmonėms pasiekti saugumo tikslus, o jų tankis yra didelis.

Ličio baterijos elementai gali pradėti sukelti šalutinį poveikį, kai jie bus perkrauti iki aukštesnės nei 3,7 V įtampos. Ideali įkrovimo įtampos viršutinė riba yra 3,6 V. Taip pat turėtų būti nustatyta ličio baterijos išsikrovimo žemos įtampos riba. Kai elemento įtampa yra mažesnė nei 2 V, dalis medžiagos pradeda sunaikinti. Todėl geriausia neiškrauti elemento įtampos iki 2 V. Ličio akumuliatoriaus iškrovimo talpa nuo 3,0 V iki 2,8 V yra tik apie 3% akumuliatoriaus talpos. Taigi, 3,0 V yra ideali iškrovos nutraukimo įtampa. Įkrovimo ir iškrovimo procese taip pat būtina srovės riba.

Todėl ličio jonų akumuliatorių apsauga apima bent tris aspektus: įkrovimo įtampos ribą, iškrovimo įtampos ribą ir srovės ribą. Paprastai ličio akumuliatorių pakete, be ličio elemento, bus akumuliatorių valdymo sistema (BMS), kuri užtikrina šias tris apsaugas. „Torphan“ akumuliatorių valdymo sistema gali užtikrinti dvi apsaugos nuo perkrovimo, per didelio iškrovimo ir per didelės srovės, įskaitant įkroviklį ir akumuliatorių, apsaugą.

Baterijos sprogimo priežastys:

Ličio baterijų sprogimo priežastį galima apibendrinti taip: išorinis trumpasis jungimas, vidinis trumpasis jungimas ir per didelis įkrovimas.

• Išorinis trumpasis jungimas: Kai lauke įvyksta trumpasis jungimas, akumuliatorius ir elektroniniai prietaisai nesugeba išjungti grandinės, ląstelės viduje atsiras didelė šiluma, dėl kurios garuos kai kurie elektrolitai, o akumuliatoriaus korpusas bus didelis. Kokybiškas diafragminis popierius turėtų uždaryti smulkią skylę, kad būtų išvengta sprogimo.
• Vidinis trumpasis jungimas: Daugiausia lemia vario folijos ir aliuminio folijos atplaiša arba ličio atomų kristalinis išlinkimas. Šie maži adatiniai metalai gali sukelti trumpąjį jungimą. Tačiau didesnę sprogimo tikimybę, kurią sukelia vidinis trumpasis jungimas, lemia per didelis įkrovimas, nes perkrauta stulpų plokštė yra pilna adatos ličio metalo kristalizacijos.
• Per didelis įkrovimas: Perkrovimas yra svarbiausias akumuliatoriaus sprogimo veiksnys. Kai elementai yra perkraunami, elektrolitas ir kitos medžiagos suskaidys dujas, dėl ko akumuliatoriaus apvalkalas arba slėgio vožtuvas sutrūkinės, leisdamas deguoniui reaguoti su ant neigiamo paviršiaus susikaupusiais ličio atomais sprogti.

Remiantis sprogimo tipais, techninės komandos sutelkia dėmesį į perkrovos apsaugą, išorinio trumpojo jungimo prevenciją ir elemento saugumo gerinimą sprogimui įrodyti.

tags: #ekektrochemine #reakcija #oksiduojasi #akumuliatoriaus #laikikliai