リチウムイオン電池の長所と短所
リチウムイオン電池は、世界で最も効率的な電池のXNUMXつです。 私たちが依存するようになった製品の多くは、リチウムイオン電池を使用しています。 スマートフォンからラップトップ、さらには産業用電動工具まで、Li-ionバッテリーにより、これらの製品を長持ちさせることができます。 これらの製品とその安全性について自分自身を教育することが重要です。
過去数年の間に、リチウムイオン電池の故障を含む製品の報告がありました。 バッテリーが過熱して発火し、場合によっては爆発しました。 当然、これらの事件は眉をひそめた。 しかし、なぜこれらのリスクが発生したのかを理解することが重要です。
バッテリーの故障による最も有名な製品のリコールの7つは、SamsungのGalaxy Note 100でした。2.5件の危険な事件が発生し、世界中でXNUMX万台のスマートフォンがリコールされました。 場合によっては、バッテリーの故障により電話が爆発し、怪我をすることがありました。 どうしたの？
の記事によると、 ワイヤード、「過熱は、XNUMXつの異なるサプライヤーから供給されたバッテリーの別々の問題によって引き起こされました。 。 。 [] Samsung SDIでは、バッテリーの周りのヒートシールされた保護ポーチとその内部の間に十分なスペースがなかったため、短絡が発生しました。 そして、「Amperex Technology Limitedから供給されたバッテリーの場合、一部のセルには絶縁テープがありませんでした。 。 。 バッテリーには一般的に薄いセパレーターもあり、セパレーターの損傷や短絡のリスクが高まりました。」
Galaxy Note 7のリコール以来、Samsungは携帯電話の安全性を確認するために多くのテストを実施しましたが、このリコールにより、潜在的なリスクについてよく知っているほど、準備を整え、起こりうる警告サインを理解できることが証明されました。
リチウムイオン電池について理解すべきことのXNUMXつは、保護する必要があるということです。 そして、バッテリー管理システム（BMS）はまさにそれを行います。 BMSは、個々のセルの電圧、熱保護、過電流、セルバランシング、および障害検出についてLi-ionバッテリーを監視および保護するために使用されます。 からの報告によると Dfrソリューション、必要に応じてすべての充電および放電電流を停止するように設計されており、熱暴走イベントを防止または封じ込めるのに役立ちます。 したがって、BMSは、その役割を果たし、適切な保護を提供するために、適切に設計、統合、およびインストールする必要があります。
熱暴走イベント（TRE）の原因となる可能性のある障害には多くの種類があります。これは、温度の上昇によって引き起こされるセル内の化学反応や短絡です。 これが開始されると、それはドミノ効果のようになり、反応するものがなくなるまで熱が強まり続けます。 Journal of Power Sourcesの調査によると、「「失敗」にはさまざまな状況で複数の定義があります。 。 。 失敗の説明の6008つは、失敗が条件変数にのみ依存することを前提としています。 条件変数が所定のしきい値を超えると、障害が発生します。 障害の他の定義は、パフォーマンス（不十分なレベルで実行）、機能（特定の機能を実行できない）、可用性（マシンの故障）などの基準によって判断されます」（Zhang、XNUMX）。 これは、問題が過熱、過充電、化学物質や金属の汚染である可能性があることを意味し、熱にさらに注意を向け、火災や爆発を引き起こす可能性があります。
リチウムイオン電池は保護する必要があります。 による 科学、「安全な操作のために、メーカーはリチウムイオンバッテリーパックに保護回路を装備しています。これにより、充電および放電中のセルの電圧が指定された安全範囲に制限されます。」 Li-ionバッテリー自体の周りの保護ケーシングは、製品の損傷を防ぎ、熱暴走イベントが発生した場合の潜在的な怪我を防ぐのに役立ちます。
リチウムイオン電池にはリスクがありますが、その価値と目的には多くの利点があります。 彼らは、電気自動車、産業用工具、およびファーストレスポンダーが毎日命を救うために使用する安全工具や機器に電力を供給することができる小さなパッケージに驚くべき量のエネルギーを持っています。
リチウムイオン電池を使用することには多くの明らかな利点があります。 それらは、ポータブル/コードレス、充電式、長持ち、そして軽量です。 それらは、他のどのバッテリーよりも最高のストレージエネルギー密度を持っています。
発生する可能性のある潜在的なリスクは、統計に重きを置いている予測不可能なインシデントです。 それらは科学の産物であり、リスクが計画されるべきです。
テキサス大学オースティン校のジョン・グッドイナフ教授は、新しいリチウムイオン電池の共同発明者です。 Goodenoughは、次のように説明しています。「火災や爆発は発生する可能性がありますが、一般的ではありません。 。 。 誰も怪我をしていないか、経済的損失がほとんどない場合、一部の障害は広く報告されませんが、可燃性液体電解質には常に潜在的な危険があります。」
しかし、研究開発は、この高機能で効率的なバッテリーが安全であることを確認し続けています。 「私たちは、これらの問題を回避する固体電解質を備えたバッテリーセルを開発しています。 ユニークで注目に値するガラス電解液を使用しています。 他のすべての固体電解質は、陽イオン伝導率アニミストが低すぎて50℃以上で操作できないため、マイナス20℃未満に下げることができます」とグッドイナフ教授は説明します。
RAMFANは、消防産業、工業用地、海軍など向けのポータブル換気装置を製造しています。 彼らの機器は、潜在的な危険から人々を安全に保つために作られています。 リチウムイオン電池は、製品を高度で長持ちさせるための主な電源です。 設計エンジニアは、バッテリーパックが長持ちするだけでなく、オペレーターと機器を安全に保つために、多くの安全対策を講じています。
スコットキャロルはRAMFANの設計エンジニアです。 彼は2008年からリチウムイオン電池の充電システムを設計しています。過去XNUMX年間と多くの教育を通じて、リチウムイオン電池の設計に取り組む際には、熱管理の圧力に注意する必要があることを学びました。 「ベントを通してゆっくりと膨張させます。それ以外の場合：ブーム！」 キャロルは説明します。 彼は続けて、保護バッテリーパックの通気口が非常に重要であると説明します。 バッテリーパック内で形成されている毒素がファンの換気口に排出されることはありません。 毒素は開放された雰囲気に放出されます。
RAMFANが対処するもう67つの安全上の注意は、保護バッテリーパックが防水であることを確認することです。 バッテリーパックの中にはIP67があります—「IP」は侵入保護を意味します。 「67」は潜水可能であることを意味します。 IPXNUMXは、リチウムイオン電池を監視する電池管理システムを保護します。 水がBMSに当たると、上記の潜在的なリスクの多くが発生する可能性があります。 そして、キャロルが前に述べたように、「ブーム！」 彼はまた、バッテリーパックに圧力補償バルブがあり、故障を防ぐために内側と外側の圧力が同じであることを確認すると説明しています。
RAMFANは、Li-ionバッテリーが保護され、成功するようにセットアップされていることを確認するために、必要なだけの予防措置を講じます。 彼らの安全装置は高圧の仕事をしている人々のために特別に作られているので、彼らは彼らの製品がその仕事に適していることを確認するために着手しました。
リチウムイオン電池は当社の製品にとって大きな資産ですが、なぜそのリスクを疑わせるような事件が発生したのかを理解することが重要です。 熱暴走イベントは一般的ではありませんが、発生しています。 それらは予測不可能ですが、爆発や火災のリスクは、保護ケーシング、バッテリー管理システム、および製品の手入れによって防止しようとすることができます。
参照：
張、ジンリャン、ジェイ・リー。 「リチウムイオン電池の予後と健康状態の監視に関するレビュー。」 Journal of Power Sources、vol。 196、いいえ。 15、2011、pp。6007–6014。、doi：10.1016 / j.jpowsour.2011.03.101
ローラ・カネパ
