3. Sikkerhetsteknologi
Selv om litiumionbatterier har mange skjulte farer, kan de under spesifikke bruksforhold og med visse tiltak effektivt kontrollere forekomsten av bivirkninger og voldsomme reaksjoner i battericellene for å sikre sikker bruk.Det følgende er en kort introduksjon til flere vanlig brukte sikkerhetsteknologier for litiumionbatterier.
（1） Velg råvarer med høyere sikkerhetsfaktor
Positive og negative polare aktive materialer, diafragmamaterialer og elektrolytter med høyere sikkerhetsfaktor skal velges.
a) Valg av positivt materiale
Sikkerheten til katodematerialer er hovedsakelig basert på følgende tre aspekter:
1. Termodynamisk stabilitet av materialer;
2. Kjemisk stabilitet av materialer;
3. Fysiske egenskaper til materialer.
b) Valg av membranmaterialer
Hovedfunksjonen til membranen er å skille de positive og negative elektrodene til batteriet, for å forhindre kortslutning forårsaket av kontakt mellom de positive og negative elektrodene, og for å la elektrolytioner passere gjennom, det vil si at den har elektronisk isolasjon og ion. ledningsevne.Følgende punkter bør noteres når du velger membran for litiumionbatterier:
1. Den har elektronisk isolasjon for å sikre mekanisk isolasjon av positive og negative elektroder;
2. Den har en viss blenderåpning og porøsitet for å sikre lav motstand og høy ionisk ledningsevne;
3. Membranmaterialet skal ha tilstrekkelig kjemisk stabilitet og må være motstandsdyktig mot elektrolyttkorrosjon;
4. Membranen skal ha funksjon av automatisk avstengningsbeskyttelse;
5. Den termiske krympingen og deformasjonen av diafragma skal være så liten som mulig;
6. Membranen skal ha en viss tykkelse;
7. Membranen skal ha sterk fysisk styrke og nok punkteringsmotstand.
c) Valg av elektrolytt
Elektrolytt er en viktig del av litiumionbatteriet, som spiller rollen som å overføre og lede strøm mellom de positive og negative elektroder på batteriet.Elektrolytten som brukes i litiumionbatterier er en elektrolyttløsning dannet ved å løse opp passende litiumsalter i organiske aprotiske blandede løsningsmidler.Den skal generelt oppfylle følgende krav:
1. God kjemisk stabilitet, ingen kjemisk reaksjon med elektrodeaktivt stoff, samlervæske og membran;
2. God elektrokjemisk stabilitet, med et bredt elektrokjemisk vindu;
3. Høy litiumion-ledningsevne og lav elektronisk ledningsevne;
4. Bredt utvalg av væsketemperatur;
5. Det er trygt, ikke-giftig og miljøvennlig.
(2) Styrk den generelle sikkerhetsdesignen til cellen
Battericellen er koblingen som kombinerer ulike materialer i batteriet, og integreringen av positiv pol, negativ pol, membran, lug og emballasjefilm.Utformingen av cellestrukturen påvirker ikke bare ytelsen til ulike materialer, men har også en viktig innvirkning på den generelle elektrokjemiske ytelsen og sikkerhetsytelsen til batteriet.Materialvalget og utformingen av kjernestrukturen er bare et slags forhold mellom det lokale og helheten.I utformingen av kjernen bør den rimelige strukturmodusen formuleres i henhold til materialegenskapene.
I tillegg kan noen ekstra beskyttelsesanordninger vurderes for litiumbatteristrukturen.Vanlige beskyttelsesmekanismer er som følger:
a) Bryterelementet er tatt i bruk.Når temperaturen inne i batteriet stiger, vil motstandsverdien stige tilsvarende.Når temperaturen er for høy, vil strømforsyningen automatisk stoppes;
b) Still inn en sikkerhetsventil (det vil si luftventilen på toppen av batteriet).Når det interne trykket til batteriet stiger til en viss verdi, åpnes sikkerhetsventilen automatisk for å sikre batteriets sikkerhet.
Her er noen eksempler på sikkerhetsdesignet til den elektriske kjernestrukturen:
1. Positiv og negativ polkapasitetsforhold og designstørrelse skive
Velg passende kapasitetsforhold for positive og negative elektroder i henhold til egenskapene til positive og negative elektrodematerialer.Forholdet mellom positiv og negativ elektrodekapasitet til cellen er en viktig kobling knyttet til sikkerheten til litiumionbatterier.Hvis den positive elektrodekapasiteten er for stor, vil metalllitium avsettes på overflaten av den negative elektroden, mens hvis den negative elektrodekapasiteten er for stor, vil kapasiteten til batteriet gå sterkt tapt.Generelt er N/P=1,05-1,15, og passende valg skal gjøres i henhold til den faktiske batterikapasiteten og sikkerhetskravene.Store og små biter skal utformes slik at posisjonen til den negative pastaen (virkestoffet) omslutter (overskrider) posisjonen til den positive pastaen.Vanligvis skal bredden være 1~5 mm større og lengden skal være 5~10 mm større.
2. Tillegg for diafragmabredde
Det generelle prinsippet for design av membranbredde er å forhindre intern kortslutning forårsaket av direkte kontakt mellom positive og negative elektroder.Ettersom den termiske krympingen av membranen forårsaker deformasjon av membranen i lengde- og bredderetningen under batterilading og utlading og under termisk sjokk og andre miljøer, øker polarisasjonen av det foldede området av membranen på grunn av økningen av avstanden mellom positive og negative elektroder;Muligheten for mikrokortslutning i strekkområdet til membranen økes på grunn av tynningen av membranen;Krymping ved kanten av membranen kan føre til direkte kontakt mellom de positive og negative elektrodene og intern kortslutning, noe som kan forårsake fare på grunn av termisk løping av batteriet.Derfor, ved utforming av batteriet, må krympingsegenskapene tas i betraktning ved bruk av arealet og bredden på membranen.Isolasjonsfilmen bør være større enn anoden og katoden.I tillegg til prosessfeilen må isolasjonsfilmen være minst 0,1 mm lengre enn utsiden av elektrodestykket.
3. Isolasjonsbehandling
Intern kortslutning er en viktig faktor i den potensielle sikkerhetsrisikoen ved litiumionbatterier.Det er mange potensielle farlige deler som forårsaker intern kortslutning i den strukturelle utformingen av cellen.Derfor bør nødvendige tiltak eller isolasjon settes på disse nøkkelposisjonene for å forhindre intern kortslutning i batteriet under unormale forhold, som å opprettholde nødvendig avstand mellom de positive og negative elektrodeørene;Isolasjonstape skal limes på den ikke-klistrede posisjonen i midten av den enkle enden, og alle utsatte deler skal dekkes;Isolasjonstape skal limes mellom positiv aluminiumsfolie og negativt virkestoff;Sveisedelen av tappen skal være fullstendig dekket med isolasjonstape;Isolasjonstape brukes på toppen av den elektriske kjernen.
4. Innstilling av sikkerhetsventil (trykkavlastningsanordning)
Litiumion-batterier er farlige, vanligvis fordi den interne temperaturen er for høy eller trykket er for høyt til å forårsake eksplosjon og brann;Den rimelige trykkavlastningsanordningen kan raskt frigjøre trykket og varmen inne i batteriet i tilfelle fare, og redusere eksplosjonsrisikoen.Den rimelige trykkavlastningsanordningen skal ikke bare møte det indre trykket til batteriet under normal drift, men også automatisk åpne for å slippe ut trykket når det indre trykket når faregrensen.Innstillingsposisjonen til trykkavlastningsanordningen skal utformes med tanke på deformasjonsegenskapene til batteriskallet på grunn av økningen i det indre trykket;Utformingen av sikkerhetsventilen kan realiseres med flak, kanter, sømmer og hakk.
(3) Forbedre prosessnivået
Det bør tilstrebes å standardisere og standardisere produksjonsprosessen til cellen.I trinnene med å blande, belegge, bake, komprimere, spalte og vikle, formulere standardisering (som diafragmabredde, elektrolyttinjeksjonsvolum, etc.), forbedre prosessmidler (som lavtrykksinjeksjonsmetode, sentrifugalpakkemetode, etc.) , gjøre en god jobb i prosesskontroll, sikre prosesskvalitet og begrense forskjellene mellom produktene;Sett spesielle arbeidstrinn i nøkkeltrinn som påvirker sikkerheten (som avgrading av elektrodestykket, pulverfeiing, forskjellige sveisemetoder for forskjellige materialer osv.), implementer standardisert kvalitetsovervåking, eliminer defekte deler og eliminer defekte produkter (som deformasjon av elektrodestykke, membranpunktur, aktivt materiale som faller av, elektrolyttlekkasje, etc.);Hold produksjonsstedet rent og ryddig, implementer 5S-styring og 6-sigma kvalitetskontroll, hindre urenheter og fuktighet i å blande seg i produksjonen, og minimer virkningen av ulykker i produksjonen på sikkerheten.
Innleggstid: 16. november 2022