3. Bezpečnostná technika
Hoci lítium-iónové batérie majú veľa skrytých nebezpečenstiev, za špecifických podmienok používania a s určitými opatreniami dokážu účinne kontrolovať výskyt vedľajších a prudkých reakcií v článkoch batérie, aby sa zabezpečilo ich bezpečné používanie.Nasleduje krátky úvod do niekoľkých bežne používaných bezpečnostných technológií pre lítium-iónové batérie.
（1） Vyberte suroviny s vyšším bezpečnostným faktorom
Vyberú sa pozitívne a negatívne polárne aktívne materiály, materiály diafragmy a elektrolyty s vyšším bezpečnostným faktorom.
a) Výber pozitívneho materiálu
Bezpečnosť katódových materiálov je založená hlavne na nasledujúcich troch aspektoch:
1. Termodynamická stabilita materiálov;
2. Chemická stabilita materiálov;
3. Fyzikálne vlastnosti materiálov.
b) Výber materiálov membrány
Hlavnou funkciou membrány je oddeliť kladné a záporné elektródy batérie, zabrániť skratu spôsobenému kontaktom medzi kladnými a zápornými elektródami a umožniť priechod iónov elektrolytu, to znamená, že má elektronickú izoláciu a ión. vodivosť.Pri výbere membrány pre lítium-iónové batérie by ste mali venovať pozornosť nasledujúcim bodom:
1. Má elektronickú izoláciu na zabezpečenie mechanickej izolácie kladných a záporných elektród;
2. Má určitú apertúru a pórovitosť na zabezpečenie nízkeho odporu a vysokej iónovej vodivosti;
3. Materiál membrány musí mať dostatočnú chemickú stabilitu a musí byť odolný voči korózii elektrolytu;
4. Membrána musí mať funkciu ochrany proti automatickému vypnutiu;
5. Tepelné zmrštenie a deformácia membrány musia byť čo najmenšie;
6. Membrána musí mať určitú hrúbku;
7. Membrána musí mať silnú fyzickú pevnosť a dostatočnú odolnosť proti prepichnutiu.
c) Výber elektrolytu
Elektrolyt je dôležitou súčasťou lítium-iónovej batérie, ktorá hrá úlohu prenosu a vedenia prúdu medzi kladnými a zápornými elektródami batérie.Elektrolyt používaný v lítium-iónových batériách je roztok elektrolytu vytvorený rozpustením vhodných lítiových solí v organických aprotických zmiešaných rozpúšťadlách.Vo všeobecnosti musí spĺňať tieto požiadavky:
1. Dobrá chemická stabilita, žiadna chemická reakcia s aktívnou látkou elektródy, kolektorovou kvapalinou a membránou;
2. Dobrá elektrochemická stabilita so širokým elektrochemickým oknom;
3. Vysoká vodivosť lítiových iónov a nízka elektronická vodivosť;
4. Široký rozsah teploty kvapaliny;
5. Je bezpečný, netoxický a šetrný k životnému prostrediu.
(2) Posilnite celkový bezpečnostný dizajn článku
Batériový článok je článok, ktorý kombinuje rôzne materiály batérie a integráciu kladného pólu, záporného pólu, membrány, očka a baliacej fólie.Dizajn bunkovej štruktúry ovplyvňuje nielen výkon rôznych materiálov, ale má tiež dôležitý vplyv na celkový elektrochemický výkon a bezpečnostný výkon batérie.Výber materiálov a návrh nosnej konštrukcie sú len akýmsi vzťahom medzi lokálnym a celkom.Pri návrhu jadra by mal byť režim primeranej štruktúry formulovaný podľa materiálových charakteristík.
Okrem toho je možné zvážiť niektoré ďalšie ochranné zariadenia pre štruktúru lítiovej batérie.Bežné ochranné mechanizmy sú nasledovné:
a) Spínací prvok je prijatý.Keď teplota vo vnútri batérie stúpne, zodpovedajúcim spôsobom sa zvýši aj hodnota jej odporu.Keď je teplota príliš vysoká, napájanie sa automaticky zastaví;
b) Nastavte poistný ventil (t. j. odvzdušňovací otvor v hornej časti batérie).Keď vnútorný tlak batérie stúpne na určitú hodnotu, bezpečnostný ventil sa automaticky otvorí, aby bola zaistená bezpečnosť batérie.
Tu je niekoľko príkladov bezpečnostného návrhu konštrukcie elektrického jadra:
1. Pomer kladnej a zápornej pólovej kapacity a konštrukčná veľkosť rezu
Zvoľte vhodný pomer kapacity kladných a záporných elektród podľa charakteristík materiálov kladných a záporných elektród.Pomer kladnej a zápornej elektródovej kapacity článku je dôležitým článkom súvisiacim s bezpečnosťou lítium-iónových batérií.Ak je kapacita kladnej elektródy príliš veľká, kovové lítium sa ukladá na povrchu zápornej elektródy, zatiaľ čo ak je kapacita zápornej elektródy príliš veľká, kapacita batérie sa výrazne stratí.Všeobecne platí, že N/P=1,05-1,15 a príslušný výber sa vykoná podľa skutočnej kapacity batérie a bezpečnostných požiadaviek.Veľké a malé kusy sa navrhnú tak, aby poloha negatívnej pasty (účinnej látky) obklopovala (presahovala) polohu pozitívnej pasty.Vo všeobecnosti by mala byť šírka o 1 až 5 mm väčšia a dĺžka o 5 až 10 mm väčšia.
2. Prídavok na šírku membrány
Všeobecným princípom konštrukcie šírky membrány je zabrániť vnútornému skratu spôsobenému priamym kontaktom medzi kladnými a zápornými elektródami.Keďže tepelné zmršťovanie membrány spôsobuje deformáciu membrány v smere dĺžky a šírky počas nabíjania a vybíjania batérie a pri tepelnom šoku a iných prostrediach, polarizácia zloženej plochy membrány sa zvyšuje v dôsledku zväčšenia vzdialenosti medzi kladnými pólmi. a záporné elektródy;Možnosť mikro skratu v oblasti natiahnutia membrány je zvýšená v dôsledku stenčenia membrány;Zmrštenie na okraji membrány môže viesť k priamemu kontaktu medzi kladnými a zápornými elektródami a vnútornému skratu, čo môže spôsobiť nebezpečenstvo v dôsledku tepelného úniku batérie.Preto pri návrhu batérie treba brať do úvahy jej zmršťovaciu charakteristiku pri využití plochy a šírky membrány.Izolačný film by mal byť väčší ako anóda a katóda.Okrem chyby procesu musí byť izolačný film aspoň o 0,1 mm dlhší ako vonkajšia strana elektródového kusu.
3.Ošetrenie izolácie
Vnútorný skrat je dôležitým faktorom potenciálneho bezpečnostného rizika lítium-iónovej batérie.Existuje mnoho potenciálne nebezpečných častí, ktoré spôsobujú vnútorný skrat v konštrukčnom návrhu článku.Preto by sa v týchto kľúčových polohách mali nastaviť potrebné opatrenia alebo izolácia, aby sa predišlo vnútornému skratu v batérii za abnormálnych podmienok, ako je napríklad zachovanie potrebnej vzdialenosti medzi ušami kladnej a zápornej elektródy;Izolačná páska sa prilepí na miesto bez prilepenia v strede jedného konca a všetky odkryté časti sa zakryjú;Medzi pozitívnu hliníkovú fóliu a negatívnu účinnú látku sa vloží izolačná páska;Zváracia časť oka musí byť úplne pokrytá izolačnou páskou;Na vrchu elektrického jadra sa používa izolačná páska.
4.Nastavenie bezpečnostného ventilu (zariadenie na uvoľnenie tlaku)
Lítium-iónové batérie sú nebezpečné, zvyčajne preto, že vnútorná teplota je príliš vysoká alebo tlak je príliš vysoký na to, aby spôsobil výbuch a požiar;Primerané zariadenie na uvoľnenie tlaku môže v prípade nebezpečenstva rýchlo uvoľniť tlak a teplo vo vnútri batérie a znížiť riziko výbuchu.Primerané zariadenie na odľahčenie tlaku musí nielen spĺňať vnútorný tlak batérie počas normálnej prevádzky, ale sa aj automaticky otvárať, aby uvoľnilo tlak, keď vnútorný tlak dosiahne hranicu nebezpečenstva.Nastavovacia poloha zariadenia na odľahčenie tlaku musí byť navrhnutá s ohľadom na deformačné charakteristiky plášťa batérie v dôsledku zvýšenia vnútorného tlaku;Dizajn poistného ventilu môže byť realizovaný vločkami, okrajmi, švami a zárezmi.
(3) Zlepšiť úroveň procesu
Malo by sa vyvinúť úsilie na štandardizáciu a štandardizáciu výrobného procesu bunky.V krokoch miešania, poťahovania, pečenia, zhutňovania, rezania a navíjania formulujte štandardizáciu (ako je šírka membrány, objem vstrekovania elektrolytu atď.), Zlepšujte procesné prostriedky (ako je nízkotlaková vstrekovacia metóda, metóda odstredivého balenia atď.) , robiť dobrú prácu v riadení procesov, zabezpečiť kvalitu procesov a zmenšiť rozdiely medzi produktmi;Nastavte špeciálne pracovné kroky v kľúčových krokoch, ktoré ovplyvňujú bezpečnosť (ako je odhrotovanie kusu elektródy, zametanie prášku, rôzne metódy zvárania pre rôzne materiály atď.), implementujte štandardizované monitorovanie kvality, odstráňte chybné diely a odstráňte chybné výrobky (ako napr. kus elektródy, prepichnutie membrány, odpadnutie aktívneho materiálu, únik elektrolytu atď.);Udržujte výrobné miesto čisté a upratané, implementujte riadenie 5S a kontrolu kvality 6-sigma, zabráňte miešaniu nečistôt a vlhkosti vo výrobe a minimalizujte vplyv nehôd vo výrobe na bezpečnosť.
Čas odoslania: 16. novembra 2022