Lityum Pillerin Patlama Türleri

Pil hücrelerindeki patlama türleri, harici kısa devre, dahili kısa devre ve aşırı şarj olmak üzere üç tipte sınıflandırılabilir. Buradaki dış kısım, pil takımının içindeki zayıf yalıtım tasarımının neden olduğu kısa devreler dahil olmak üzere pil hücresinin dışını ifade eder. Pil hücresinin dışında bir kısa devre meydana geldiğinde ve elektronik bileşenler devreyi kesemediğinde, hücre içinde yüksek ısı üretilecek ve bu da bir miktar elektrolitin buharlaşmasına ve pil kabuğunu desteklemesine neden olacaktır. Pilin iç sıcaklığı 135 santigrat dereceye ulaştığında, yüksek kaliteli ayırıcı kağıt ince gözenekleri kapatacak, elektrokimyasal reaksiyonu sonlandıracak veya neredeyse sonlandıracak, akımda ani bir düşüşe neden olacak ve sıcaklık yavaşça düşerek patlamayı önleyecektir. Bununla birlikte, gözeneklerin kapanma hızı çok zayıfsa veya gözenekler hiç kapanmıyorsa, diyafram kağıdı pil sıcaklığının artmaya devam etmesine neden olarak daha fazla elektrolitin buharlaşmasına, sonuçta pil kabuğunun kırılmasına ve hatta malzemenin yanmasına ve patlamasına neden olmak için pil sıcaklığını artırmak. Dahili kısa devreye esas olarak diyaframa giren bakır ve alüminyum folyoların çapakları veya diyaframa giren lityum atomlarının dendritik kristalleri neden olur.
Bu küçük iğne şeklindeki metaller mikro kısa devrelere neden olabilir. İğnenin çok ince olması ve belli bir direnç değerine sahip olması nedeniyle akım çok yüksek olmayabilir. Üretim sürecinde bakır alüminyum folyo çapaklara neden olur ve gözlemlenen olgu, çoğunlukla hücre fabrikası veya montaj fabrikası tarafından tespit edilebilen pil sızıntısının çok hızlı olmasıdır. Ayrıca küçük çapaklar nedeniyle bazen yanarak pilin normale dönmesine neden olabilirler. Bu nedenle çapaklarda mikro kısa devrelerin neden olduğu patlama olasılığı yüksek değildir. Bu açıklama, çeşitli pil hücresi fabrikalarında şarj edildikten kısa bir süre sonra düşük voltajlı arızalı pillerin sıklıkla bulunmasından anlaşılabilir, ancak istatistiksel destek alan çok az patlama olayı vardır. Bu nedenle, dahili kısa devrelerin neden olduğu patlama, esas olarak aşırı şarjdan kaynaklanır.
Çünkü aşırı şarjdan sonra elektrotun her yerinde iğne benzeri lityum metal kristalleri, her yerde delinme noktaları ve her yerde mikro kısa devreler oluyor. Bu nedenle, pilin sıcaklığı kademeli olarak artacak ve sonunda yüksek sıcaklık elektrolitin gazlaşmasına neden olacaktır. Bu durum, ister malzemenin yanmasına ve patlamasına neden olan aşırı sıcaklıktan kaynaklansın, isterse kabuğun önce kırılarak havanın girmesine ve lityum metal ile yoğun oksidasyona uğramasına neden olsun, bu durum patlamanın sonudur. Ancak, aşırı şarjdan kaynaklanan dahili kısa devrelerin neden olduğu patlama, şarj sırasında mutlaka meydana gelmeyebilir. Pil sıcaklığı malzemeleri yakacak kadar yüksek olmadan ve üretilen gaz pil muhafazasını kıracak kadar yüksek olmadan tüketicilerin şarjı sonlandırması ve telefonlarını evden çıkarması mümkündür. Bu noktada çok sayıda mikro kısa devrenin ürettiği ısı yavaş yavaş pilin sıcaklığını artırır ve bir süre sonra patlama meydana gelir. Tüketiciler arasında yaygın olan tanım, telefonlarını ellerine aldıklarında çok sıcak buldukları ve çöpe attıktan sonra patladıkları şeklindedir.
Yukarıda belirtilen patlama türlerine bağlı olarak, aşırı şarjı önlemeye, harici kısa devreleri önlemeye ve pil hücresinin güvenliğini artırmaya odaklanabiliriz. Bunlar arasında aşırı şarj önleme ve harici kısa devre önleme elektronik korumaya aittir ve pil sistemi tasarımı ve pil montajı ile yakından ilgilidir. Pil hücrelerinin güvenliğini artırmanın anahtarı, pil hücresi üreticileriyle yakından ilgili olan kimyasal ve mekanik korumadır.