El curtcircuit de la bateria és un error greu: l'energia química emmagatzemada a la bateria es perdrà en forma d'energia tèrmica, el dispositiu no es pot utilitzar. Al mateix temps, un curtcircuit també constitueix una generació de calor severa, que no només redueix el rendiment del material de la bateria, sinó que fins i tot pot provocar un incendi o una explosió a causa de la fugida tèrmica. Per tal d'eliminar condicions potencials en el dispositiu que podrien constituir un curtcircuit i per assegurar-nos que un curtcircuit no constitueixi una condició de funcionament perillosa, podem utilitzar COMSOL Multiphysics per estudiar la planificació de bateries d'ions de liti.
Com es produeix un curtcircuit de la bateria?
La bateria és capaç de convertir l'energia química emmagatzemada en energia elèctrica. Durant el funcionament normal, els dos elèctrodes de la bateria produiran reaccions electroquímiques, reacció de reducció de l'elèctrode negatiu i reacció d'oxidació de l'ànode. Durant el procés de descàrrega, l'elèctrode positiu és 0,10-600 i l'elèctrode negatiu és positiu; durant el procés de càrrega, els dos caràcters de l'elèctrode es canvien, és a dir, l'elèctrode positiu és positiu i l'elèctrode negatiu és negatiu.
Un elèctrode allibera electrons al circuit, mentre que l'altre elèctrode agafa electrons del circuit. És aquesta reacció química favorable la que impulsa el corrent al circuit i, per tant, qualsevol dispositiu, com un motor o una bombeta, és capaç d'obtenir energia de la bateria quan s'hi connecta.
L'anomenat curtcircuit és quan els electrons no circulen pel circuit connectat al dispositiu elèctric, sinó que es mouen directament entre els dos elèctrodes. Com que aquests electrons no necessiten fer cap treball mecànic, la resistència és molt petita. Com a resultat, la reacció química s'accelera i la bateria comença a autodescarregar-se, perdent la seva energia química sense fer cap treball útil. Quan es fa un curtcircuit, el corrent excessiu fa que la resistència de la bateria s'escalfi (calor Joule), cosa que pot danyar el dispositiu.
El dany mecànic a la bateria és una de les causes del curtcircuit. Si un objecte estrany metàl·lic perfora la bateria o si la bateria es fa malbé amb el pastat, constituirà una via conductora interna i constituirà un curtcircuit. La "prova de punxada" és la prova de seguretat estàndard per a bateries d'ions de liti. Durant la prova, una agulla d'acer perforarà la bateria i la curta.
Evitar curtcircuits de la bateria
La bateria o el paquet de bateries s'han de protegir contra curtcircuits, incloses mesures per evitar que la bateria i el mateix paquet de materials conductors entrin en contacte entre ells. Les bateries s'embalen en caixes per al seu transport i s'han de separar entre si dins de la caixa, amb els pols positiu i negatiu orientats en la mateixa direcció quan les bateries es col·loquen l'una al costat de l'altra.
La prevenció dels curtcircuits de les bateries inclou, però no es limita a, els mètodes següents.
a. Quan sigui possible, utilitzeu un embalatge interior completament tancat fet de material no conductor (per exemple, bosses de plàstic) per a cada cèl·lula o cada dispositiu alimentat amb bateria.
b. Utilitzeu un mitjà adequat per aïllar o empaquetar la bateria de manera que no entri en contacte amb altres bateries, equips o materials conductors (per exemple, metalls) dins de l'embalatge.
c. Utilitzeu taps protectors no conductors, cinta aïllant o altres mitjans de protecció adequats per als elèctrodes o endolls exposats.
Si l'embalatge exterior no pot resistir la col·lisió, l'embalatge exterior per si sol no s'ha d'utilitzar com a mesura per evitar que els elèctrodes de la bateria es trenquin o es facin curtcircuits. La bateria també hauria d'utilitzar encoixinat per evitar el moviment, en cas contrari, la tapa de l'elèctrode està solta a causa del moviment, o l'elèctrode canvia de direcció per provocar un curtcircuit.
Els mètodes de protecció dels elèctrodes inclouen, però no es limiten a, les mesures següents:
a. Col·loqueu els elèctrodes de manera segura a una coberta de força suficient.
b. La bateria està empaquetada en un paquet de plàstic rígid.
c. Utilitzeu un disseny encastat o tingueu una altra protecció per als elèctrodes de la bateria de manera que els elèctrodes no es trenquin encara que el paquet caigui.
Hora de publicació: 07-feb-2023