3. Technologia bezpieczeństwa
Chociaż akumulatory litowo-jonowe niosą ze sobą wiele ukrytych zagrożeń, to w określonych warunkach użytkowania i przy zastosowaniu pewnych środków mogą skutecznie kontrolować występowanie reakcji ubocznych i gwałtownych reakcji w ogniwach akumulatorów, zapewniając ich bezpieczne użytkowanie.Poniżej znajduje się krótkie wprowadzenie do kilku powszechnie stosowanych technologii bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych.
（1） Wybierz surowce o wyższym współczynniku bezpieczeństwa
Należy wybrać dodatnie i ujemne polarne materiały aktywne, materiały diafragmy i elektrolity o wyższym współczynniku bezpieczeństwa.
a) Wybór materiału pozytywowego
Bezpieczeństwo materiałów katodowych opiera się głównie na trzech następujących aspektach:
1. Stabilność termodynamiczna materiałów;
2. Stabilność chemiczna materiałów;
3. Właściwości fizyczne materiałów.
b) Dobór materiałów membrany
Główną funkcją membrany jest oddzielenie elektrod dodatnich i ujemnych akumulatora, zapobieganie zwarciom spowodowanym kontaktem elektrod dodatnich i ujemnych oraz umożliwienie przejścia jonów elektrolitu, to znaczy ma izolację elektroniczną i jon przewodność.Przy wyborze membrany do akumulatorów litowo-jonowych należy zwrócić uwagę na następujące punkty:
1. Posiada izolację elektroniczną zapewniającą mechaniczną izolację elektrod dodatnich i ujemnych;
2. Ma pewną aperturę i porowatość, aby zapewnić niską rezystancję i wysoką przewodność jonową;
3. Materiał membrany powinien mieć wystarczającą stabilność chemiczną i musi być odporny na korozję elektrolityczną;
4. Membrana ma funkcję automatycznego wyłączania;
5. Skurcz termiczny i odkształcenie membrany powinny być jak najmniejsze;
6. Membrana powinna mieć określoną grubość;
7. Membrana powinna mieć dużą wytrzymałość fizyczną i wystarczającą odporność na przebicie.
c) Dobór elektrolitu
Elektrolit jest ważną częścią akumulatora litowo-jonowego, który odgrywa rolę przesyłania i przewodzenia prądu między elektrodami dodatnimi i ujemnymi akumulatora.Elektrolit stosowany w akumulatorach litowo-jonowych jest roztworem elektrolitu powstałym przez rozpuszczenie odpowiednich soli litu w mieszanych rozpuszczalnikach aprotonowych organicznych.Zasadniczo spełnia następujące wymagania:
1. Dobra stabilność chemiczna, brak reakcji chemicznej z substancją czynną elektrody, płynem kolektora i membraną;
2. Dobra stabilność elektrochemiczna, z szerokim oknem elektrochemicznym;
3. Wysoka przewodność litowo-jonowa i niska przewodność elektroniczna;
4. Szeroki zakres temperatur cieczy;
5. Jest bezpieczny, nietoksyczny i przyjazny dla środowiska.
(2) Wzmocnienie ogólnego projektu bezpieczeństwa komórki
Ogniwo akumulatora to ogniwo łączące różne materiały akumulatora oraz integrację bieguna dodatniego, bieguna ujemnego, membrany, występu i folii opakowaniowej.Konstrukcja struktury ogniwa nie tylko wpływa na działanie różnych materiałów, ale ma również istotny wpływ na ogólną wydajność elektrochemiczną i poziom bezpieczeństwa akumulatora.Dobór materiałów i projekt konstrukcji rdzenia to tylko rodzaj relacji między tym, co lokalne, a całością.W projekcie rdzenia należy sformułować rozsądny tryb struktury zgodnie z charakterystyką materiału.
Ponadto można rozważyć zastosowanie dodatkowych urządzeń zabezpieczających konstrukcję baterii litowej.Typowe mechanizmy ochronne są następujące:
a) Element przełączający został przyjęty.Gdy temperatura wewnątrz akumulatora wzrośnie, jego wartość rezystancji odpowiednio wzrośnie.Gdy temperatura jest zbyt wysoka, zasilanie zostanie automatycznie zatrzymane;
b) Ustaw zawór bezpieczeństwa (czyli odpowietrznik w górnej części akumulatora).Gdy wewnętrzne ciśnienie akumulatora wzrośnie do określonej wartości, zawór bezpieczeństwa otworzy się automatycznie, aby zapewnić bezpieczeństwo akumulatora.
Oto kilka przykładów projektu bezpieczeństwa konstrukcji rdzenia elektrycznego:
1. Stosunek pojemności bieguna dodatniego i ujemnego oraz wycinek wielkości projektu
Wybierz odpowiedni stosunek pojemności elektrod dodatnich i ujemnych zgodnie z charakterystyką materiałów elektrod dodatnich i ujemnych.Stosunek pojemności elektrody dodatniej i ujemnej ogniwa jest ważnym ogniwem związanym z bezpieczeństwem akumulatorów litowo-jonowych.Jeśli pojemność elektrody dodatniej jest zbyt duża, metaliczny lit osadza się na powierzchni elektrody ujemnej, a jeśli pojemność elektrody ujemnej jest zbyt duża, pojemność baterii zostanie znacznie utracona.Ogólnie rzecz biorąc, N/P=1,05-1,15 i należy dokonać odpowiedniego wyboru zgodnie z rzeczywistą pojemnością baterii i wymogami bezpieczeństwa.Duże i małe kawałki projektuje się w taki sposób, aby położenie pasty negatywowej (substancji czynnej) obejmowało (przekraczało) położenie pasty pozytywowej.Zasadniczo szerokość powinna być większa o 1 ~ 5 mm, a długość powinna być większa o 5 ~ 10 mm.
2. Naddatek na szerokość membrany
Ogólną zasadą projektowania szerokości membrany jest zapobieganie wewnętrznemu zwarciu spowodowanemu bezpośrednim kontaktem elektrod dodatnich i ujemnych.Ponieważ skurcz termiczny membrany powoduje odkształcenie membrany w kierunku długości i szerokości podczas ładowania i rozładowywania akumulatora oraz w przypadku szoku termicznego i innych środowisk, polaryzacja zagiętej powierzchni membrany wzrasta ze względu na zwiększenie odległości między biegunami dodatnimi i elektrody ujemne;Możliwość mikrozwarcia w obszarze rozciągania membrany jest zwiększona ze względu na pocienienie membrany;Skurcz na krawędzi membrany może doprowadzić do bezpośredniego kontaktu elektrody dodatniej i ujemnej oraz wewnętrznego zwarcia, co może spowodować zagrożenie w wyniku rozbiegu termicznego akumulatora.Dlatego przy projektowaniu baterii należy wziąć pod uwagę jej charakterystykę skurczową przy wykorzystaniu powierzchni i szerokości membrany.Folia izolacyjna powinna być większa niż anoda i katoda.Oprócz błędu procesu, folia izolacyjna musi być co najmniej o 0,1 mm dłuższa niż zewnętrzna strona elementu elektrody.
3. Obróbka izolacji
Wewnętrzne zwarcie jest ważnym czynnikiem potencjalnego zagrożenia bezpieczeństwa akumulatora litowo-jonowego.Istnieje wiele potencjalnie niebezpiecznych części, które powodują wewnętrzne zwarcie w konstrukcji ogniwa.Dlatego w tych kluczowych miejscach należy zastosować niezbędne środki lub izolację, aby zapobiec wewnętrznemu zwarciu w akumulatorze w nietypowych warunkach, np.Taśmę izolacyjną należy wkleić w pozycji bez pasty na środku pojedynczego końca, a wszystkie odsłonięte części należy przykryć;Taśmę izolacyjną należy wkleić między pozytywną folią aluminiową a negatywną substancją czynną;Spawana część ucha powinna być całkowicie pokryta taśmą izolacyjną;Taśma izolacyjna jest stosowana na górze rdzenia elektrycznego.
4. Ustawianie zaworu bezpieczeństwa (urządzenie ograniczające ciśnienie)
Baterie litowo-jonowe są niebezpieczne, zwykle z powodu zbyt wysokiej temperatury wewnętrznej lub zbyt wysokiego ciśnienia, aby spowodować eksplozję i pożar;Rozsądne urządzenie ograniczające ciśnienie może szybko uwolnić ciśnienie i ciepło wewnątrz akumulatora w razie niebezpieczeństwa i zmniejszyć ryzyko wybuchu.Rozsądne urządzenie nadmiarowe ciśnieniowe powinno nie tylko spełniać wewnętrzne ciśnienie akumulatora podczas normalnej pracy, ale także automatycznie otwierać się, aby uwolnić ciśnienie, gdy ciśnienie wewnętrzne osiągnie niebezpieczną granicę.Położenie ustawienia nadciśnieniowego urządzenia zabezpieczającego należy zaprojektować z uwzględnieniem charakterystyki odkształcenia skorupy akumulatora w wyniku wzrostu ciśnienia wewnętrznego;Konstrukcja zaworu bezpieczeństwa może być realizowana za pomocą płatków, krawędzi, szwów i nacięć.
(3) Popraw poziom procesu
Należy dążyć do standaryzacji i standaryzacji procesu produkcji ogniwa.Na etapach mieszania, powlekania, pieczenia, zagęszczania, cięcia wzdłużnego i nawijania formułuj standaryzację (taką jak szerokość membrany, objętość wtrysku elektrolitu itp.), Ulepsz środki procesowe (takie jak metoda wtrysku pod niskim ciśnieniem, metoda pakowania odśrodkowego itp.) , wykonywać dobrą robotę w kontroli procesu, zapewniać jakość procesu i zmniejszać różnice między produktami;Ustal specjalne etapy pracy w kluczowych krokach, które mają wpływ na bezpieczeństwo (takie jak usuwanie zadziorów z elektrody, zamiatanie proszkiem, różne metody spawania dla różnych materiałów itp.), Wdrażaj standardowe monitorowanie jakości, eliminuj wadliwe części i eliminuj wadliwe produkty (takie jak deformacja kawałek elektrody, przebicie membrany, odpadnięcie materiału aktywnego, wyciek elektrolitu itp.);Utrzymuj miejsce produkcji w czystości i porządku, wdrażaj zarządzanie 5S i kontrolę jakości 6-sigma, zapobiegaj mieszaniu się zanieczyszczeń i wilgoci w produkcji oraz minimalizuj wpływ wypadków w produkcji na bezpieczeństwo.
Czas postu: 16 listopada 2022 r