סוגי פיצוץ של סוללות ליתיום

ניתן לסווג את סוגי הפיצוץ בתאי הסוללה לשלושה סוגים: קצר חשמלי חיצוני, קצר חשמלי פנימי וטעינת יתר. החיצוני כאן מתייחס לחלק החיצוני של תא הסוללה, כולל קצרים הנגרמים מתכנון בידוד לקוי בתוך ערכת הסוללות. כאשר מתרחש קצר חשמלי מחוץ לתא הסוללה והרכיבים האלקטרוניים אינם מצליחים לנתק את המעגל, יווצר חום גבוה בתוך התא, שיגרום לאידוי מעט אלקטרוליט ולהניח את מעטפת הסוללה. כאשר הטמפרטורה הפנימית של הסוללה מגיעה ל-135 מעלות צלזיוס, נייר מפריד איכותי יסגור את הנקבוביות העדינות, יפסיק או כמעט יפסיק את התגובה האלקטרוכימית, יגרום לירידה פתאומית בזרם, והטמפרטורה תרד לאט ובכך ימנע פיצוץ. עם זאת, אם קצב הסגירה של הנקבוביות ירוד מדי, או אם הנקבוביות אינן נסגרות כלל, נייר הסרעפת יגרום לטמפרטורת הסוללה להמשיך לעלות, ולגרום לאידוי יותר אלקטרוליט, בסופו של דבר לשבור את מעטפת הסוללה, ואף הגדלת טמפרטורת הסוללה כדי לגרום לחומר להישרף ולהתפוצץ. הקצר הפנימי נגרם בעיקר מקורות של רדיד נחושת ואלומיניום החודרים לסרעפת, או מגבישים דנדריטים של אטומי ליתיום החודרים לסרעפת.
מתכות קטנות בצורת מחט אלו עלולות לגרום לקצר חשמלי מיקרו. בשל העובדה שהמחט דקה מאוד ובעלת ערך התנגדות מסוים, ייתכן שהזרם לא יהיה גבוה במיוחד. במהלך תהליך הייצור נגרמים קרעי נייר אלומיניום נחושת, והתופעה הנצפית היא שדליפת הסוללה מהירה מדי, אותה ניתן לזהות בעיקר על ידי מפעל התאים או מפעל ההרכבה. יתרה מכך, בגלל השורות הקטנים, לפעמים הם עלולים להישרף, מה שגורם לסוללה לחזור לקדמותה. לכן, ההסתברות לפיצוץ הנגרם על ידי מיקרו קצרים בקורות אינה גבוהה. ניתן לראות אמירה זו מהעובדה שלעיתים קרובות ישנן סוללות פגומות במתח נמוך זמן קצר לאחר הטעינה במפעלי תאי סוללה שונים, אך יש מעט מקרים של פיצוצים שזוכים לתמיכה סטטיסטית. לכן, הפיצוץ הנגרם מקצרים פנימיים נגרם בעיקר מטעינת יתר.
כי לאחר טעינת יתר, גבישי מתכת מחט כמו ליתיום נמצאים בכל מקום על האלקטרודה, נקודות ניקוב נמצאות בכל מקום, וקצרים מיקרו מתרחשים בכל מקום. לכן, הטמפרטורה של הסוללה תעלה בהדרגה, ולבסוף הטמפרטורה הגבוהה תגרום לאלקטרוליט לגזים. מצב זה, בין אם זה נובע מטמפרטורה מופרזת הגורמת לשריפת חומר והתפוצצות, או שהקליפה נשברת לראשונה, הגורמת לאוויר להיכנס ולעבור חמצון אינטנסיבי עם מתכת ליתיום, הוא סופו של הפיצוץ. עם זאת, הפיצוץ הנגרם מקצרים פנימיים הנגרמים מטעינת יתר עשוי שלא להתרחש בהכרח בזמן הטעינה. ייתכן שצרכנים יפסיקו את הטעינה ויוציאו את הטלפונים שלהם מהבית לפני שטמפרטורת הסוללה תהיה גבוהה מספיק כדי שהחומרים יישרפו והגז שנוצר לא יספיק לפרוץ את מעטפת הסוללה. בשלב זה, החום שנוצר ממספר רב של קצרי מיקרו מגביר לאט את הטמפרטורה של הסוללה, ולאחר פרק זמן מתרחש פיצוץ. התיאור הנפוץ בקרב צרכנים הוא שכשהם מרימים את הטלפון, הם מוצאים שהוא חם מאוד, ולאחר שזורקים אותו הוא מתפוצץ.
בהתבסס על סוגי הפיצוצים שהוזכרו לעיל, נוכל להתמקד במניעת טעינת יתר, מניעת קצרים חיצוניים ושיפור בטיחות תא הסוללה. ביניהם, מניעת טעינת יתר ומניעת קצר חשמלי חיצוני שייכים להגנה אלקטרונית וקשורים קשר הדוק לתכנון מערכת הסוללה והרכבת הסוללות. המפתח לשיפור הבטיחות של תאי הסוללה הוא הגנה כימית ומכאנית, הקשורה קשר הדוק ליצרני תאי הסוללה.