Comprendere il rischio esplosivo delle batterie polimeriche agli ioni di litio

In base al tipo di elettrolita utilizzato, le batterie agli ioni di litio sono classificate in batterie agli ioni di litio liquidi (LIB) e batterie agli ioni di litio polimeriche (PLB), note anche come batterie agli ioni di litio in plastica.

I PLB utilizzano gli stessi materiali anodici e catodici delle batterie agli ioni di litio liquidi, tra cui ossido di litio cobalto, ossido di litio manganese, materiali ternari e fosfato di litio ferro per il catodo e grafite per l'anodo. La differenza principale sta nell'elettrolita utilizzato: i PLB sostituiscono l'elettrolita liquido con un elettrolita polimerico solido, che può essere "secco" o "simile a gel". La maggior parte dei PLB attualmente utilizza un elettrolita gel polimerico.

Ora sorge spontanea la domanda: le batterie polimeriche agli ioni di litio esplodono davvero? Date le loro dimensioni ridotte e il loro peso leggero, i PLB sono ampiamente utilizzati in laptop, smartphone e altri dispositivi elettronici portatili. Con questi dispositivi spesso portati in giro, la loro sicurezza è fondamentale. Quindi, quanto è affidabile la sicurezza dei PLB e rappresentano un rischio di esplosione?

1. I PLB utilizzano un elettrolita gelatinoso, diverso dall'elettrolita liquido nelle batterie agli ioni di litio. Questo elettrolita gelatinoso non bolle né produce grandi quantità di gas, eliminando così la possibilità di violente esplosioni.
2. Le batterie al litio vengono solitamente fornite con un pannello di protezione e una linea antiesplosione per la sicurezza. Tuttavia, la loro efficacia può essere limitata in molte situazioni.
3. I PLB utilizzano imballaggi flessibili in plastica di alluminio, al contrario dell'involucro metallico delle celle liquide. In caso di problemi di sicurezza, tendono a gonfiarsi anziché esplodere.
4. Il PVDF, come materiale strutturale per i PLB, offre prestazioni eccellenti.

Precauzioni di sicurezza per PLB:

• Cortocircuito: causato da fattori interni o esterni, spesso durante la ricarica. Anche un collegamento inadeguato tra le piastre della batteria può causare cortocircuiti. Sebbene la maggior parte delle batterie agli ioni di litio sia dotata di circuiti protettivi e linee antiesplosione, questi potrebbero non essere sempre efficaci.
• Sovraccarico: se un PLB viene caricato con una tensione troppo elevata per troppo tempo, può causare surriscaldamento interno e accumulo di pressione, con conseguente espansione e rottura. Il sovraccarico e lo scaricamento completo possono anche danneggiare irreversibilmente la composizione chimica della batteria, influenzandone significativamente la durata.

Il litio è altamente reattivo e può facilmente prendere fuoco. Durante la carica e la scarica, il continuo riscaldamento della batteria e l'espansione dei gas prodotti possono aumentare la pressione interna. Se l'involucro è danneggiato, potrebbero verificarsi perdite, incendi o addirittura esplosioni. Tuttavia, i PLB hanno maggiori probabilità di gonfiarsi che di esplodere.

Vantaggi dei PLB:

1. Alta tensione di lavoro per cella.
2. Densità di grande capacità.
3. Autoscarica minima.
4. Ciclo di vita lungo, oltre 500 cicli.
5. Nessun effetto memoria
6. Buone prestazioni di sicurezza, utilizzando imballaggi flessibili in plastica di alluminio.
7. Ultrasottile, può entrare negli spazi delle dimensioni di una carta di credito.
8. Leggero: non è necessario un involucro metallico.
9. Capacità maggiore rispetto alle batterie al litio di dimensioni equivalenti.
10. Bassa resistenza interna.
11. Eccellenti caratteristiche di scarico.
12. Design semplificato della scheda di protezione.

Svantaggi dei PLB:

1. Costo di produzione elevato.
2. Necessità di circuiti protettivi.