Litar pintas bateri adalah kesalahan yang serius: tenaga kimia yang disimpan dalam bateri akan hilang dalam bentuk tenaga haba, peranti tidak boleh digunakan. Pada masa yang sama, litar pintas juga membentuk penjanaan haba yang teruk, yang bukan sahaja mengurangkan prestasi bahan bateri, malah boleh mengakibatkan kebakaran atau letupan akibat pelarian haba. Untuk menghapuskan keadaan berpotensi dalam peranti yang boleh membentuk litar pintas dan untuk memastikan bahawa litar pintas tidak membentuk keadaan operasi yang berbahaya, kita boleh menggunakan COMSOL Multiphysics untuk mengkaji perancangan bateri litium-ion.
Bagaimanakah litar pintas bateri berlaku?
Bateri mampu menukar tenaga kimia yang disimpan kepada tenaga elektrik. Semasa operasi biasa, kedua-dua elektrod bateri akan menghasilkan tindak balas elektrokimia tindak balas pengurangan elektrod negatif dan tindak balas pengoksidaan anod. Semasa proses nyahcas, elektrod positif ialah 0.10-600 dan elektrod negatif adalah positif; semasa proses pengecasan, dua aksara elektrod ditukar, iaitu elektrod positif adalah positif dan elektrod negatif adalah negatif.
Satu elektrod melepaskan elektron ke dalam litar, manakala elektrod lain mengambil elektron daripada litar. Tindak balas kimia yang menggalakkan inilah yang memacu arus dalam litar dan dengan itu sebarang peranti, seperti motor atau mentol lampu, dapat memperoleh tenaga daripada bateri apabila disambungkan kepadanya.
Litar pintas yang dipanggil adalah apabila elektron tidak mengalir melalui litar yang disambungkan ke peranti elektrik, tetapi bergerak terus di antara dua elektrod. Oleh kerana elektron ini tidak perlu melakukan apa-apa kerja mekanikal, rintangan adalah sangat kecil. Akibatnya, tindak balas kimia dipercepatkan dan bateri mula menyahcas sendiri, kehilangan tenaga kimianya tanpa melakukan apa-apa kerja yang berguna. Apabila litar pintas, arus yang berlebihan menyebabkan rintangan bateri menjadi panas (Joule heat), yang boleh merosakkan peranti.
Kerosakan mekanikal pada bateri adalah salah satu punca litar pintas. Jika objek asing logam menusuk pek bateri atau jika pek bateri rosak dengan menguli, ia akan membentuk laluan konduktif dalaman dan membentuk litar pintas. "Ujian pinprick" ialah ujian keselamatan standard untuk bateri lithium-ion. Semasa ujian, jarum keluli akan menusuk bateri dan memendekkannya.
Elakkan litar pintas bateri
Bateri atau pek bateri hendaklah dilindungi daripada litar pintas, termasuk langkah-langkah untuk mengelakkan bateri dan bungkusan bahan konduktif yang sama bersentuhan antara satu sama lain. Bateri dibungkus dalam kotak untuk pengangkutan dan harus diasingkan antara satu sama lain di dalam kotak, dengan kutub positif dan negatif berorientasikan ke arah yang sama apabila bateri diletakkan bersebelahan.
Mencegah litar pintas bateri termasuk, tetapi tidak terhad kepada, kaedah berikut.
a. Jika boleh, gunakan pembungkusan dalaman tertutup sepenuhnya yang diperbuat daripada bahan tidak konduktif (cth, beg plastik) untuk setiap sel atau setiap peranti berkuasa bateri.
b. Gunakan cara yang sesuai untuk mengasingkan atau membungkus bateri supaya ia tidak boleh bersentuhan dengan bateri, peralatan atau bahan konduktif lain (cth, logam) dalam bungkusan.
c. Gunakan penutup pelindung bukan konduktif, pita penebat, atau cara perlindungan lain yang sesuai untuk elektrod atau palam terdedah.
Jika pembungkusan luar tidak dapat menahan perlanggaran, maka pembungkusan luar sahaja tidak boleh digunakan sebagai langkah untuk mengelakkan elektrod bateri daripada pecah atau litar pintas. Bateri juga harus menggunakan pelapik untuk menghalang pergerakan, jika tidak penutup elektrod longgar akibat pergerakan, atau elektrod bertukar arah untuk menyebabkan litar pintas.
Kaedah perlindungan elektrod termasuk, tetapi tidak terhad kepada, langkah-langkah berikut:
a. Memasang elektrod dengan selamat pada penutup yang mempunyai kekuatan yang mencukupi.
b. Bateri dibungkus dalam bungkusan plastik tegar.
c. Gunakan reka bentuk ceruk atau mempunyai perlindungan lain untuk elektrod bateri supaya elektrod tidak pecah walaupun bungkusan terjatuh.
Masa siaran: Feb-07-2023