הבנת הסיכון הנפיץ של סוללות ליתיום-יון פולימריות

בהתבסס על סוג האלקטרוליט המשמש, סוללות ליתיום-יון מסווגות לסוללות ליתיום-יון נוזליות (LIB) וסוללות ליתיום-יון פולימריות (PLB), הידועות גם כסוללות ליתיום-יון מפלסטיק.

PLBs משתמשים באותם חומרים אנודה וקתודה כמו סוללות ליתיום-יון נוזליות, כולל תחמוצת ליתיום קובלט, תחמוצת ליתיום מנגן, חומרים טרינריים ופוספט ליתיום ברזל עבור הקתודה, וגרפיט עבור האנודה. ההבדל העיקרי טמון באלקטרוליט המשמש: PLBs מחליפים את האלקטרוליט הנוזלי באלקטרוליט פולימרי מוצק, שיכול להיות "יבש" או "דמוי ג'ל". רוב ה-PLBs משתמשים כיום באלקטרוליט ג'ל פולימרי.

כעת, נשאלת השאלה: האם סוללות ליתיום-יון פולימריות באמת מתפוצצות? בהתחשב בגודלם הקטן ומשקלם הקל, PLB נמצאים בשימוש נרחב במחשבים ניידים, סמארטפונים ואלקטרוניקה ניידת אחרת. כשהמכשירים האלה נישאים לרוב, הבטיחות שלהם היא מעל הכל. אז, עד כמה אמינה הבטיחות של PLBs, והאם הם מהווים סכנת פיצוץ?

1. PLBs משתמשים באלקטרוליט דמוי ג'ל, שונה מהאלקטרוליט הנוזלי בסוללות ליתיום-יון. אלקטרוליט דמוי ג'ל זה אינו רותח או מייצר כמויות גדולות של גז, ובכך מבטל את האפשרות לפיצוצים עזים.
2. סוללות ליתיום מגיעות בדרך כלל עם לוח הגנה וקו נגד פיצוץ לבטיחות. עם זאת, היעילות שלהם יכולה להיות מוגבלת במצבים רבים.
3. PLBs משתמשים באריזה גמישה מפלסטיק אלומיניום, בניגוד למעטפת המתכת של תאים נוזליים. במקרה של בעיות בטיחות, הם נוטים להתנפח במקום להתפוצץ.
4. PVDF, כחומר מסגרת ל-PLBs, מתפקד מצוין.

אמצעי זהירות עבור PLBs:

• קצר חשמלי: נגרם על ידי גורמים פנימיים או חיצוניים, לעתים קרובות במהלך הטעינה. חיבור לקוי בין לוחות הסוללה יכול גם להוביל לקצר חשמלי. למרות שרוב סוללות הליתיום-יון מגיעות עם מעגלי הגנה וקווים נגד פיצוץ, ייתכן שהם לא תמיד יעילים.
• טעינת יתר: אם PLB נטען במתח גבוה מדי למשך זמן רב מדי, זה עלול לגרום להתחממות יתר פנימית ולהצטברות לחץ, מה שיוביל להתרחבות וקרע. טעינת יתר ופריקה עמוקה עלולים גם לפגוע באופן בלתי הפיך בהרכב הכימי של הסוללה, ולהשפיע באופן משמעותי על תוחלת החיים שלה.

ליתיום הוא מאוד תגובתי ועלול להתלקח בקלות. במהלך הטעינה והפריקה, החימום המתמשך של הסוללה והתפשטות הגזים המופקים עלולים להגביר את הלחץ הפנימי. אם המעטפת פגומה, זה יכול להוביל לדליפה, שריפה או אפילו פיצוץ. עם זאת, PLB נוטה יותר להתנפח מאשר להתפוצץ.

היתרונות של PLBs:

1. מתח עבודה גבוה לתא.
2. צפיפות קיבולת גדולה.
3. פריקה עצמית מינימלית.
4. חיי מחזור ארוכים, מעל 500 מחזורים.
5. אין אפקט זיכרון.
6. ביצועי בטיחות טובים, באמצעות אריזה גמישה מפלסטיק אלומיניום.
7. דק במיוחד, יכול להתאים לחללים בגודל כרטיס אשראי.
8. קל משקל: אין צורך במעטפת מתכת.
9. קיבולת גדולה יותר בהשוואה לסוללות ליתיום בגודל שווה.
10. התנגדות פנימית נמוכה.
11. מאפייני פריקה מצוינים.
12. עיצוב לוח הגנה פשוט.

חסרונות של PLBs:

1. עלות ייצור גבוהה.
2. צורך במעגלי הגנה.