3. Sikkerhedsteknologi
Selvom lithium-ion-batterier har mange skjulte farer, kan de under specifikke brugsforhold og med visse foranstaltninger effektivt kontrollere forekomsten af bivirkninger og voldsomme reaktioner i battericellerne for at sikre sikker brug.Det følgende er en kort introduktion til flere almindeligt anvendte sikkerhedsteknologier til lithium-ion-batterier.
（1） Vælg råvarer med højere sikkerhedsfaktor
Positive og negative polære aktive materialer, diafragmamaterialer og elektrolytter med højere sikkerhedsfaktor skal vælges.
a) Valg af positivt materiale
Sikkerheden af katodematerialer er hovedsageligt baseret på følgende tre aspekter:
1. Termodynamisk stabilitet af materialer;
2. Materialers kemiske stabilitet;
3. Materialers fysiske egenskaber.
b) Valg af membranmaterialer
Membranens hovedfunktion er at adskille batteriets positive og negative elektroder, at forhindre kortslutning forårsaget af kontakt mellem de positive og negative elektroder og at gøre det muligt for elektrolytioner at passere igennem, det vil sige, at det har elektronisk isolering og ion ledningsevne.Følgende punkter skal bemærkes, når du vælger membranen til lithium-ion-batterier:
1. Den har elektronisk isolering for at sikre den mekaniske isolering af positive og negative elektroder;
2. Det har en vis blænde og porøsitet for at sikre lav modstand og høj ionisk ledningsevne;
3. Membranmaterialet skal have tilstrækkelig kemisk stabilitet og skal være modstandsdygtigt over for elektrolytkorrosion;
4. Membranen skal have funktionen som automatisk nedlukningsbeskyttelse;
5. Den termiske krympning og deformation af membranen skal være så lille som muligt;
6. Membranen skal have en vis tykkelse;
7. Membranen skal have stærk fysisk styrke og tilstrækkelig punkteringsmodstand.
c) Valg af elektrolyt
Elektrolyt er en vigtig del af lithium-ion-batteriet, som spiller rollen som at overføre og lede strøm mellem batteriets positive og negative elektroder.Elektrolytten, der bruges i lithium-ion-batterier, er en elektrolytopløsning dannet ved at opløse passende lithiumsalte i organiske aprotiske blandede opløsningsmidler.Det skal generelt opfylde følgende krav:
1. God kemisk stabilitet, ingen kemisk reaktion med elektrodeaktivt stof, samlervæske og membran;
2. God elektrokemisk stabilitet med et bredt elektrokemisk vindue;
3. Høj lithium ion ledningsevne og lav elektronisk ledningsevne;
4. Bredt udvalg af væsketemperatur;
5. Det er sikkert, ikke-giftigt og miljøvenligt.
(2) Styrk det overordnede sikkerhedsdesign af cellen
Battericellen er det led, der kombinerer forskellige materialer i batteriet, og integrationen af positiv pol, negativ pol, membran, lug og emballagefilm.Udformningen af cellestrukturen påvirker ikke kun ydeevnen af forskellige materialer, men har også en vigtig indflydelse på batteriets overordnede elektrokemiske ydeevne og sikkerhedsydelse.Materialevalget og udformningen af kernestrukturen er blot en slags forhold mellem det lokale og helheden.I udformningen af kernen bør den rimelige strukturtilstand formuleres i overensstemmelse med materialets egenskaber.
Derudover kan nogle yderligere beskyttelsesanordninger overvejes til lithiumbatteristrukturen.Fælles beskyttelsesmekanismer er som følger:
a) Kontaktelementet er overtaget.Når temperaturen inde i batteriet stiger, vil dets modstandsværdi stige tilsvarende.Når temperaturen er for høj, vil strømforsyningen automatisk blive stoppet;
b) Indstil en sikkerhedsventil (det vil sige luftventilen øverst på batteriet).Når batteriets indre tryk stiger til en vis værdi, åbner sikkerhedsventilen automatisk for at sikre batteriets sikkerhed.
Her er nogle eksempler på sikkerhedsdesignet af den elektriske kernestruktur:
1. Positivt og negativt polkapacitetsforhold og designstørrelse skive
Vælg passende kapacitetsforhold for positive og negative elektroder i henhold til egenskaberne for positive og negative elektrodematerialer.Forholdet mellem positiv og negativ elektrodekapacitet i cellen er et vigtigt led relateret til sikkerheden af lithium-ion-batterier.Hvis den positive elektrodekapacitet er for stor, vil metallithium aflejre sig på overfladen af den negative elektrode, mens hvis den negative elektrodekapacitet er for stor, vil batteriets kapacitet gå stærkt tabt.Generelt er N/P=1,05-1,15, og passende valg skal foretages i henhold til den faktiske batterikapacitet og sikkerhedskrav.Store og små stykker skal udformes således, at positionen af den negative pasta (aktivt stof) omslutter (overstiger) positionen af den positive pasta.Generelt skal bredden være 1~5 mm større, og længden skal være 5~10 mm større.
2. Tillæg for membranbredde
Det generelle princip for design af membranbredde er at forhindre intern kortslutning forårsaget af direkte kontakt mellem positive og negative elektroder.Da den termiske krympning af membranen forårsager deformation af membranen i længde- og bredderetningen under batteriopladning og -afladning og under termisk stød og andre miljøer, øges polariseringen af det foldede område af membranen på grund af stigningen i afstanden mellem positive og negative elektroder;Muligheden for mikrokortslutning i membranens strækområde øges på grund af membranens udtynding;Krympning ved kanten af membranen kan føre til direkte kontakt mellem de positive og negative elektroder og intern kortslutning, hvilket kan forårsage fare på grund af batteriets termiske løb.Derfor, når batteriet designes, skal dets krympningsegenskaber tages i betragtning ved brugen af membranens areal og bredde.Isolationsfilmen skal være større end anoden og katoden.Ud over procesfejlen skal isolationsfilmen være mindst 0,1 mm længere end ydersiden af elektrodestykket.
3. Isoleringsbehandling
Intern kortslutning er en vigtig faktor i den potentielle sikkerhedsrisiko ved lithium-ion-batterier.Der er mange potentielle farlige dele, der forårsager intern kortslutning i cellens strukturelle design.Derfor bør nødvendige foranstaltninger eller isolering indstilles ved disse nøglepositioner for at forhindre intern kortslutning i batteriet under unormale forhold, såsom at opretholde den nødvendige afstand mellem de positive og negative elektrodeører;Isoleringstape skal klæbes i den ikke-klæbende position i midten af den enkelte ende, og alle udsatte dele skal dækkes;Isoleringstape skal klæbes mellem positiv aluminiumsfolie og negativt aktivt stof;Svejsedelen af tappen skal være fuldstændig dækket af isoleringstape;Isoleringstape bruges på toppen af den elektriske kerne.
4. Indstilling af sikkerhedsventil (trykaflastningsanordning)
Lithium-ion-batterier er farlige, normalt fordi den interne temperatur er for høj, eller trykket er for højt til at forårsage eksplosion og brand;Den rimelige trykaflastningsanordning kan hurtigt frigive trykket og varmen inde i batteriet i tilfælde af fare og reducere eksplosionsrisikoen.Den rimelige trykaflastningsanordning skal ikke kun opfylde batteriets indre tryk under normal drift, men også automatisk åbne for at frigive trykket, når det indre tryk når faregrænsen.Indstillingspositionen for trykaflastningsanordningen skal konstrueres under hensyntagen til batterikappens deformationskarakteristika som følge af stigningen i det indre tryk;Sikkerhedsventilens design kan realiseres ved flager, kanter, sømme og hak.
(3) Forbedre procesniveauet
Der bør gøres en indsats for at standardisere og standardisere cellens produktionsproces.I trinene med blanding, belægning, bagning, komprimering, opskæring og vikling, formuler standardisering (såsom membranbredde, elektrolytinjektionsvolumen osv.), Forbedre procesmidler (såsom lavtryksindsprøjtningsmetode, centrifugalpakningsmetode osv.) , gøre et godt stykke arbejde med proceskontrol, sikre proceskvalitet og indsnævre forskellene mellem produkter;Indstil særlige arbejdstrin i nøgletrin, der påvirker sikkerheden (såsom afgratning af elektrodestykke, pulverfejning, forskellige svejsemetoder til forskellige materialer osv.), implementer standardiseret kvalitetsovervågning, eliminer defekte dele og eliminer defekte produkter (såsom deformation af elektrodestykke, membranpunktur, aktivt materiale, der falder af, elektrolytlækage osv.);Hold produktionsstedet rent og ryddeligt, implementer 5S-styring og 6-sigma kvalitetskontrol, forhindre urenheder og fugt i at blande sig i produktionen, og minimer virkningen af ulykker i produktionen på sikkerheden.
Indlægstid: 16. nov. 2022