3. Tehnologia de securitate
Deși bateriile litiu-ion prezintă multe pericole ascunse, în condiții specifice de utilizare și cu anumite măsuri, pot controla eficient apariția reacțiilor secundare și a reacțiilor violente în celulele bateriei pentru a asigura utilizarea lor în siguranță.Următoarea este o scurtă introducere în câteva tehnologii de siguranță utilizate în mod obișnuit pentru bateriile cu litiu-ion.
（1） Selectați materii prime cu un factor de siguranță mai mare
Se selectează materiale active polare pozitive și negative, materiale cu diafragmă și electroliți cu factor de siguranță mai mare.
a) Selectarea materialului pozitiv
Siguranța materialelor catodice se bazează în principal pe următoarele trei aspecte:
1. Stabilitatea termodinamică a materialelor;
2. Stabilitatea chimică a materialelor;
3. Proprietăţile fizice ale materialelor.
b) Selectarea materialelor diafragmei
Funcția principală a diafragmei este de a separa electrozii pozitivi și negativi ai bateriei, pentru a preveni scurtcircuitul cauzat de contactul dintre electrozii pozitivi și negativi și pentru a permite trecerea ionilor electroliți, adică are izolație electronică și ioni. conductivitate.Următoarele puncte trebuie reținute atunci când selectați diafragma pentru bateriile cu litiu-ion:
1. Are izolație electronică pentru a asigura izolarea mecanică a electrozilor pozitivi și negativi;
2. Are o anumită deschidere și porozitate pentru a asigura rezistență scăzută și conductivitate ionică ridicată;
3. Materialul diafragmei trebuie să aibă o stabilitate chimică suficientă și trebuie să fie rezistent la coroziunea electrolitică;
4. Diafragma trebuie să aibă funcția de protecție împotriva opririi automate;
5. Contracția termică și deformarea diafragmei trebuie să fie cât mai mici posibil;
6. Diafragma trebuie să aibă o anumită grosime;
7. Diafragma trebuie să aibă o rezistență fizică puternică și suficientă rezistență la perforare.
c) Selectarea electrolitului
Electrolitul este o parte importantă a bateriei cu ioni de litiu, care joacă rolul de a transmite și de a conduce curentul între electrozii pozitivi și negativi ai bateriei.Electrolitul utilizat în bateriile cu ioni de litiu este o soluție de electrolit formată prin dizolvarea sărurilor de litiu adecvate în solvenți organici aprotici amestecați.În general, acesta trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
1. Stabilitate chimică bună, fără reacție chimică cu substanța activă a electrodului, fluidul colector și diafragma;
2. Stabilitate electrochimică bună, cu o fereastră electrochimică largă;
3. Conductivitate ridicată de ioni de litiu și conductivitate electronică scăzută;
4. Gamă largă de temperatură a lichidului;
5. Este sigur, non-toxic și prietenos cu mediul.
(2) Consolidați designul general de siguranță al celulei
Celula bateriei este legătura care combină diverse materiale ale bateriei și integrarea polului pozitiv, polului negativ, diafragmă, ureche și film de ambalare.Designul structurii celulei nu numai că afectează performanța diferitelor materiale, dar are și un impact important asupra performanței electrochimice generale și a performanței de siguranță a bateriei.Selecția materialelor și designul structurii de bază sunt doar un fel de relație între local și întreg.În proiectarea miezului, modul de structură rezonabil ar trebui formulat în funcție de caracteristicile materialului.
În plus, unele dispozitive de protecție suplimentare pot fi luate în considerare pentru structura bateriei cu litiu.Mecanismele de protecție comune sunt următoarele:
a) Se adoptă elementul comutator.Când temperatura din interiorul bateriei crește, valoarea rezistenței acesteia va crește în mod corespunzător.Când temperatura este prea mare, alimentarea cu energie va fi oprită automat;
b) Setați o supapă de siguranță (adică orificiul de aerisire din partea superioară a bateriei).Când presiunea internă a bateriei crește la o anumită valoare, supapa de siguranță se va deschide automat pentru a asigura siguranța bateriei.
Iată câteva exemple de proiectare de siguranță a structurii miezului electric:
1. Raportul de capacitate a polului pozitiv și negativ și felia de dimensiune a designului
Selectați raportul de capacitate adecvat al electrozilor pozitivi și negativi în funcție de caracteristicile materialelor electrozilor pozitivi și negativi.Raportul dintre capacitatea electrodului pozitiv și negativ al celulei este o legătură importantă legată de siguranța bateriilor litiu-ion.Dacă capacitatea electrodului pozitiv este prea mare, litiu metalic se va depune pe suprafața electrodului negativ, în timp ce dacă capacitatea electrodului negativ este prea mare, capacitatea bateriei se va pierde foarte mult.În general, N/P=1,05-1,15, iar selecția corespunzătoare trebuie făcută în funcție de capacitatea reală a bateriei și cerințele de siguranță.Piesele mari și mici trebuie proiectate astfel încât poziția pastei negative (substanța activă) să înglobeze (depășească) poziția pastei pozitive.În general, lățimea va fi cu 1~5 mm mai mare și lungimea cu 5~10 mm mai mare.
2. Aport pentru lățimea diafragmei
Principiul general al proiectării lățimii diafragmei este de a preveni scurtcircuitul intern cauzat de contactul direct între electrozii pozitivi și negativi.Deoarece contracția termică a diafragmei provoacă deformarea diafragmei în direcția lungimii și lățimii în timpul încărcării și descărcării bateriei și sub șoc termic și alte medii, polarizarea zonei pliate a diafragmei crește datorită creșterii distanței dintre pozitive. și electrozi negativi;Posibilitatea de microscurtcircuit în zona de întindere a diafragmei este crescută datorită subțierii diafragmei;Contracția la marginea diafragmei poate duce la contact direct între electrozii pozitivi și negativi și la scurtcircuit intern, care poate provoca pericol din cauza evacuării termice a bateriei.Prin urmare, la proiectarea bateriei, caracteristicile de contracție ale acesteia trebuie luate în considerare la utilizarea suprafeței și lățimii diafragmei.Filmul de izolare trebuie să fie mai mare decât anodul și catodul.Pe lângă eroarea de proces, filmul de izolare trebuie să fie cu cel puțin 0,1 mm mai lung decât partea exterioară a piesei electrodului.
3.Tratament de izolare
Scurtcircuitul intern este un factor important în potențialul pericol de siguranță al bateriei litiu-ion.Există multe părți potențiale periculoase care provoacă scurtcircuit intern în proiectarea structurală a celulei.Prin urmare, măsurile necesare sau izolarea trebuie stabilite în aceste poziții cheie pentru a preveni scurtcircuitul intern în baterie în condiții anormale, cum ar fi menținerea distanței necesare între urechile electrodului pozitiv și negativ;Banda izolatoare va fi lipită în poziția fără pastă în mijlocul capătului unic și toate părțile expuse trebuie acoperite;Banda izolatoare se lipește între folia de aluminiu pozitivă și substanța activă negativă;Partea de sudare a urechiului trebuie acoperită complet cu bandă izolatoare;Banda izolatoare este utilizată pe partea superioară a miezului electric.
4. Setarea supapei de siguranță (dispozitiv de reducere a presiunii)
Bateriile litiu-ion sunt periculoase, de obicei deoarece temperatura internă este prea mare sau presiunea este prea mare pentru a provoca explozie și incendiu;Dispozitivul rezonabil de reducere a presiunii poate elibera rapid presiunea și căldura din interiorul bateriei în caz de pericol și poate reduce riscul de explozie.Dispozitivul rezonabil de reducere a presiunii nu trebuie doar să îndeplinească presiunea internă a bateriei în timpul funcționării normale, ci și să se deschidă automat pentru a elibera presiunea atunci când presiunea internă atinge limita de pericol.Poziția de reglare a dispozitivului de reducere a presiunii va fi proiectată ținând cont de caracteristicile de deformare ale carcasei bateriei ca urmare a creșterii presiunii interne;Proiectarea supapei de siguranță poate fi realizată prin fulgi, margini, cusături și crestături.
(3) Îmbunătățiți nivelul procesului
Trebuie depuse eforturi pentru standardizarea și standardizarea procesului de producție al celulei.În etapele de amestecare, acoperire, coacere, compactare, tăiere și înfășurare, formulați standardizarea (cum ar fi lățimea diafragmei, volumul de injectare a electrolitului etc.), îmbunătățiți mijloacele de proces (cum ar fi metoda de injectare la presiune joasă, metoda de ambalare centrifugă etc.) , faceți o treabă bună în controlul procesului, asigurați calitatea procesului și restrângeți diferențele dintre produse;Setați pași speciali de lucru în pași cheie care afectează siguranța (cum ar fi debavurarea piesei de electrod, măturarea pulberii, diferite metode de sudare pentru diferite materiale etc.), implementați monitorizarea standardizată a calității, eliminați piesele defecte și eliminați produsele defecte (cum ar fi deformarea piesa de electrod, puncția diafragmei, căderea materialului activ, scurgerea electrolitului etc.);Păstrați locul de producție curat și ordonat, implementați managementul 5S și controlul calității 6-sigma, preveniți amestecarea impurităților și umezelii în producție și minimizați impactul accidentelor în producție asupra siguranței.
Ora postării: 16-nov-2022