Aku lühis on tõsine viga: akusse salvestatud keemiline energia läheb soojusenergia kujul kaotsi, seadet ei saa kasutada. Samal ajal tekitab lühis ka tugevat kuumuse teket, mis mitte ainult ei vähenda aku materjali jõudlust, vaid võib termilise äravoolu tõttu isegi põhjustada tulekahju või plahvatuse. Selleks, et kõrvaldada seadmes võimalikud tingimused, mis võivad tekitada lühise, ja tagada, et lühis ei kujutaks endast ohtlikku töötingimust, saame kasutada COMSOL Multiphysicsit liitiumioonakude planeerimise uurimiseks.
Kuidas tekib aku lühis?
Aku on võimeline muundama salvestatud keemilise energia elektrienergiaks. Tavalise töötamise ajal tekitavad aku kaks elektroodi negatiivse elektroodi elektrokeemilisi redutseerimisreaktsioone ja anoodi oksüdatsioonireaktsioone. Tühjendusprotsessi ajal on positiivne elektrood 0,10-600 ja negatiivne elektrood on positiivne; laadimisprotsessi ajal vahetatakse kaks elektroodi märki, see tähendab, et positiivne elektrood on positiivne ja negatiivne elektrood on negatiivne.
Üks elektrood vabastab elektronid ahelasse, teine elektrood aga võtab elektronid ahelast. Just see soodne keemiline reaktsioon juhib vooluahelas voolu ja seega on iga seade, näiteks mootor või lambipirn, võimeline sellega ühendamisel akust energiat hankima.
Nn lühis on siis, kui elektronid ei voola läbi elektriseadmega ühendatud ahela, vaid liiguvad otse kahe elektroodi vahel. Kuna need elektronid ei vaja mehaanilist tööd, on takistus väga väike. Selle tulemusena kiireneb keemiline reaktsioon ja aku hakkab isetühjenema, kaotades oma keemilise energia ilma kasulikku tööd tegemata. Lühise korral kuumeneb liigne vool aku takistuse (Joule heat), mis võib seadet kahjustada.
Aku mehaaniline kahjustus on üks lühise põhjustest. Kui metallist võõrkeha torkab akusse või kui aku saab sõtkumisel kahjustada, moodustab see sisemise juhtivuse tee ja lühise. "Nõelatorke test" on liitium-ioonakude standardne ohutustest. Katse ajal läbistab terasnõel aku ja lühistab selle.
Vältige aku lühist
Akut või akut tuleb kaitsta lühise eest, sealhulgas meetmeid, mis takistavad aku ja sama juhtivate materjalide pakendi kokkupuudet üksteisega. Patareid on transportimiseks pakendatud kastidesse ja need tuleks kastis üksteisest eraldada, kusjuures akude kõrvuti asetamisel peavad positiivsed ja negatiivsed poolused olema samas suunas.
Akude lühise vältimine hõlmab, kuid ei ole nendega piiratud, järgmisi meetodeid.
a. Võimaluse korral kasutage iga elemendi või iga akutoitel seadme jaoks täielikult suletud sisemist pakendit, mis on valmistatud mittejuhtivast materjalist (nt kilekotid).
b. Kasutage aku isoleerimiseks või pakkimiseks sobivaid vahendeid, et see ei puutuks kokku teiste pakendis olevate patareide, seadmete või juhtivate materjalidega (nt metallid).
c. Katmata elektroodide või pistikute kaitseks kasutage mittejuhtivaid kaitsekatteid, isoleerlinti või muid sobivaid kaitsevahendeid.
Kui välispakend ei suuda kokkupõrkele vastu seista, ei tohi aku elektroodide purunemise või lühise vältimiseks kasutada ainult välispakendit. Aku peaks kasutama ka polsterdust, et vältida liikumist, vastasel juhul on elektroodi kate liikumise tõttu lahti või elektrood muudab suunda ja põhjustab lühise.
Elektroodide kaitsemeetodid hõlmavad, kuid ei ole nendega piiratud, järgmisi meetmeid:
a. Elektroodide turvaline kinnitamine piisavalt tugeva katte külge.
b. Aku on pakitud jäigasse plastpakendisse.
c. Kasutage aku elektroodide jaoks süvistatud konstruktsiooni või muud kaitset, et elektroodid ei puruneks isegi pakendi mahakukkumisel.
Postitusaeg: veebruar 07-2023