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リチウム電池は現代技術におけるエネルギー貯蔵の原動力となっており、スマートフォンやラップトップから電気自動車や再生可能エネルギーシステムに至るまで、膨大な数の電子機器に電力を供給しています。軽量設計、高エネルギー密度、長期にわたる性能により、ポータブル電子機器やそれ以外の分野での頼りになる選択肢となっています。リチウム電池の使用は、ペースの速い、接続された世界がシームレスに機能することを可能にする、効率的で信頼性の高い電源を提供することにより、業界に革命をもたらしました。
リチウム電池には多くの利点がありますが、潜在的なリスク、特に爆発のリスクももたらします。背後にある原因を理解する リチウム電池 爆発は、ユーザーの安全を確保し、壊滅的な事故を防ぐために非常に重要です。
このような爆発は、過充電、物理的損傷、製造上の欠陥、極端な温度への曝露など、さまざまな要因によって発生する可能性があります。
リチウム電池の過充電は、アノード上に不安定なリチウム金属の堆積物が蓄積することによる爆発の一般的な原因です。バッテリーが過充電されると、過剰な電流が流れ、リチウムイオンが不均一にアノードにメッキされます。
この不均一な堆積により樹枝状構造または針状構造が形成され、電極間のセパレータを突き刺して内部短絡を引き起こす可能性があります。これらの樹枝状結晶はその後の充電サイクルで成長し続けるため、熱暴走や爆発の危険性はさらに高まります。
リチウム金属が蓄積すると、アノードとカソードが直接接触する機会が増加し、制御されない化学反応によりバッテリー内の温度が急激に上昇します。この熱暴走シナリオは、エネルギーとガスの激しい放出をもたらし、最終的には爆発に至る可能性があります。
物理的損傷は、依然としてリチウム電池の爆発のもう一つの重大な原因です。バッテリーに衝撃を与えたり、穴を開けたりすると、その構造内で内部短絡が発生する可能性があります。バッテリーケースが損傷すると、電解質などの反応性成分が空気や周囲に存在するその他の物質にさらされます。
この暴露により、可燃性ガスが放出され、バッテリーセルの限られた空間内で急速に熱が発生する化学反応が引き起こされる可能性があります。これらの反応による圧力の上昇により、バッテリーケースが爆発的に破裂し、潜在的に危険な物質が放出され、突然の爆発につながる可能性があります。
設計が不十分であったり、製造上の欠陥に起因する欠陥のあるバッテリーは、内部ショートや過熱を起こしやすいため、深刻な脅威となります。建設時に使用される規格外の材料や不適切な組み立てプロセスなどの問題により、リチウム電池内の完全性や安全機構が損なわれる可能性があります。
生産時に厳格な品質管理措置が欠如していると、隠れた欠陥を持つ欠陥バッテリーが検出されずに流通することになり、これらのリスクがさらに悪化します。適切な保護手段が講じられていない場合、このようなバッテリーは通常の使用条件下で不安定な動作を示し、爆発などの壊滅的な結果につながる重大な障害が発生する可能性が高くなります。
電池の過放電や過電流放電（3C以上）では、負極の銅箔が溶解して振動板に堆積しやすく、正極と負極が直接ショートして爆発を起こします（まれに発生します）。リチウム電池セルには、放電時の電圧の下限も設定する必要があります。バッテリーセルの電圧が 2.4V より低くなると、一部の物質が破壊され始めます。また、バッテリーは自己放電するため、長く置くほど電圧が低下するため、停止する前に2.4Vまで放電しないことが最善です。リチウム電池の 3.0V から 2.4V の放電期間では、放出されるエネルギーは電池容量の約 3% にすぎません。したがって、3.0V が放電の理想的なカットオフ電圧となります。
保護線が制御不能になった、または検出キャビネットが制御不能になったため、充電電流が大きすぎてリチウムイオンが時間内に埋め込まれるが、ポールピースの表面にリチウム金属が形成され、ダイアフラム、プラスとマイナスを貫通電極の直接短絡により爆発が起こります（まれに発生します）。充放電には電圧制限に加えて電流制限も必要です。電流が高すぎると、リチウムイオンが保管コンパートメントに入る時間がなくなり、材料の表面に集まります。
バッテリーは時間の経過とともに使用されると、内部の化学的性質が変化し、爆発の危険性が高まる可能性があります。
水分はリチウム電池セル内の電解質と反応してガスを生成する可能性があり、充電時に生成されたリチウムと反応して酸化リチウムを生成する可能性があり、電池セルの容量が損失し、電池セルが過充電されやすくなり、ガスが発生します。水の分解電圧が低く、充電時に分解してガスが発生しやすく、この一連のガス発生によりバッテリーセルの内圧が上昇し、バッテリーセルのケースがそれに耐えられなくなると、リチウムバッテリーが爆発します。
リチウム電池の適切な取り扱いと保管は、爆発の危険性を軽減する上で重要な役割を果たします。最適な動作条件を維持するために、バッテリーは直射日光や熱源から離れた涼しく乾燥した場所に保管してください。極端な温度はバッテリーの完全性を損ない、熱暴走の可能性を高める可能性があります。
さらに、バッテリーを輸送する場合は、保護ケースまたはスリーブを使用して、バッテリーを物理的な損傷から保護してください。軽度の衝撃や穴が開いた場合、バッテリー内の内部短絡が発生する可能性があり、致命的な結果につながる可能性があります。