3. Sigurnosna tehnologija
Iako litij-ionske baterije imaju mnoge skrivene opasnosti, pod posebnim uvjetima uporabe i uz određene mjere, one mogu učinkovito kontrolirati pojavu nuspojava i burne reakcije u baterijskim ćelijama kako bi se osigurala njihova sigurna uporaba.Slijedi kratak uvod u nekoliko često korištenih sigurnosnih tehnologija za litij-ionske baterije.
（1） Odaberite sirovine s višim faktorom sigurnosti
Odabiru se pozitivni i negativno polarni aktivni materijali, materijali dijafragme i elektroliti s višim faktorom sigurnosti.
a) Izbor pozitivnog materijala
Sigurnost katodnih materijala uglavnom se temelji na sljedeća tri aspekta:
1. Termodinamička stabilnost materijala;
2. Kemijska stabilnost materijala;
3. Fizikalna svojstva materijala.
b) Izbor materijala dijafragme
Glavna funkcija dijafragme je odvajanje pozitivnih i negativnih elektroda baterije, sprječavanje kratkog spoja uzrokovanog kontaktom pozitivnih i negativnih elektroda te omogućavanje iona elektrolita da prođu kroz sebe, odnosno ima elektroničku izolaciju i ionsku provodljivost.Prilikom odabira dijafragme za litij-ionske baterije treba uzeti u obzir sljedeće:
1. Ima elektroničku izolaciju koja osigurava mehaničku izolaciju pozitivnih i negativnih elektroda;
2. Ima određeni otvor i poroznost kako bi se osigurao nizak otpor i visoka ionska vodljivost;
3. Materijal dijafragme mora imati dovoljnu kemijsku stabilnost i mora biti otporan na koroziju elektrolita;
4. Membrana mora imati funkciju zaštite od automatskog isključivanja;
5. Termičko skupljanje i deformacija dijafragme moraju biti što manji;
6. Dijafragma mora imati određenu debljinu;
7. Dijafragma mora imati jaku fizičku snagu i dovoljnu otpornost na probijanje.
c) Izbor elektrolita
Elektrolit je važan dio litij-ionske baterije, koji ima ulogu prijenosa i provođenja struje između pozitivne i negativne elektrode baterije.Elektrolit koji se koristi u litij-ionskim baterijama je otopina elektrolita nastala otapanjem odgovarajućih litijevih soli u organskim aprotonskim miješanim otapalima.Općenito mora ispunjavati sljedeće zahtjeve:
1. Dobra kemijska stabilnost, nema kemijske reakcije s aktivnom tvari elektrode, kolektorskom tekućinom i dijafragmom;
2. Dobra elektrokemijska stabilnost, sa širokim elektrokemijskim prozorom;
3. Visoka vodljivost litij-iona i niska elektronska vodljivost;
4. Širok raspon temperature tekućine;
5. Siguran je, netoksičan i ekološki prihvatljiv.
(2) Ojačati ukupni sigurnosni dizajn ćelije
Baterijska ćelija je poveznica koja kombinira različite materijale baterije i integraciju pozitivnog pola, negativnog pola, dijafragme, ušice i folije za pakiranje.Dizajn strukture ćelija ne samo da utječe na performanse različitih materijala, već također ima važan utjecaj na ukupne elektrokemijske performanse i sigurnosne performanse baterije.Odabir materijala i dizajn jezgre strukture samo su svojevrsni odnos lokalnog i cjeline.U dizajnu jezgre, razuman način strukture treba formulirati prema karakteristikama materijala.
Osim toga, neki dodatni zaštitni uređaji mogu se razmotriti za strukturu litijske baterije.Uobičajeni zaštitni mehanizmi su sljedeći:
a) Element sklopke je usvojen.Kada temperatura unutar baterije poraste, vrijednost njenog otpora će u skladu s tim porasti.Kada je temperatura previsoka, napajanje će se automatski zaustaviti;
b) Postavite sigurnosni ventil (tj. otvor za zrak na vrhu baterije).Kada unutarnji tlak baterije poraste do određene vrijednosti, sigurnosni ventil će se automatski otvoriti kako bi se osigurala sigurnost baterije.
Evo nekoliko primjera sigurnosnog dizajna strukture električne jezgre:
1. Omjer kapaciteta pozitivnog i negativnog pola i projektirana veličina kriške
Odaberite odgovarajući omjer kapaciteta pozitivnih i negativnih elektroda prema karakteristikama materijala pozitivnih i negativnih elektroda.Omjer kapaciteta pozitivne i negativne elektrode ćelije važna je poveznica vezana uz sigurnost litij-ionskih baterija.Ako je kapacitet pozitivne elektrode prevelik, metalni litij će se taložiti na površini negativne elektrode, dok ako je kapacitet negativne elektrode prevelik, kapacitet baterije će se znatno izgubiti.Općenito, N/P=1,05-1,15, a odgovarajući odabir treba napraviti prema stvarnom kapacitetu baterije i sigurnosnim zahtjevima.Veliki i mali komadi moraju biti dizajnirani tako da položaj negativne paste (aktivne tvari) zatvara (prelazi) položaj pozitivne paste.Općenito, širina mora biti 1~5 mm veća, a duljina 5~10 mm veća.
2. Dodatak za širinu dijafragme
Opće načelo dizajna širine dijafragme je spriječiti unutarnji kratki spoj uzrokovan izravnim kontaktom između pozitivne i negativne elektrode.Budući da toplinsko skupljanje dijafragme uzrokuje deformaciju dijafragme u smjeru duljine i širine tijekom punjenja i pražnjenja baterije te pod toplinskim udarom i drugim okruženjima, polarizacija presavijenog područja dijafragme se povećava zbog povećanja udaljenosti između pozitivnih i negativne elektrode;Povećana je mogućnost mikro kratkog spoja u području rastezanja dijafragme zbog stanjivanja dijafragme;Skupljanje na rubu dijafragme može dovesti do izravnog kontakta između pozitivne i negativne elektrode i unutarnjeg kratkog spoja, što može uzrokovati opasnost zbog toplinskog odlaska baterije.Stoga se pri projektiranju baterije moraju uzeti u obzir njezine karakteristike skupljanja u korištenju površine i širine dijafragme.Izolacijski film trebao bi biti veći od anode i katode.Uz pogrešku procesa, izolacijska folija mora biti najmanje 0,1 mm duža od vanjske strane dijela elektrode.
3. Izolacijski tretman
Unutarnji kratki spoj važan je čimbenik potencijalne sigurnosne opasnosti litij-ionske baterije.Postoje mnogi potencijalno opasni dijelovi koji uzrokuju unutarnji kratki spoj u strukturnom dizajnu ćelije.Stoga bi se na ovim ključnim mjestima trebale postaviti potrebne mjere ili izolacija kako bi se spriječio unutarnji kratki spoj u bateriji u nenormalnim uvjetima, kao što je održavanje potrebnog razmaka između ušiju pozitivne i negativne elektrode;Izolacijska traka mora biti zalijepljena na mjestu bez lijepljenja na sredini jednog kraja, a svi izloženi dijelovi moraju biti pokriveni;Izolacijska traka se lijepi između pozitivne aluminijske folije i negativne aktivne tvari;Dio ušice za zavarivanje mora biti potpuno prekriven izolacijskom trakom;Izolacijska traka se koristi na vrhu električne jezgre.
4. Postavljanje sigurnosnog ventila (uređaj za smanjenje tlaka)
Litij-ionske baterije su opasne, obično zato što je unutarnja temperatura previsoka ili je pritisak previsok da izazove eksploziju i požar;Razumni uređaj za smanjenje tlaka može brzo osloboditi tlak i toplinu unutar baterije u slučaju opasnosti i smanjiti rizik od eksplozije.Razumni uređaj za rasterećenje tlaka ne samo da zadovoljava unutarnji tlak baterije tijekom normalnog rada, već se i automatski otvara kako bi oslobodio tlak kada unutarnji tlak dosegne granicu opasnosti.Položaj uređaja za rasterećenje tlaka projektira se uzimajući u obzir značajke deformacije kućišta baterije zbog povećanja unutarnjeg tlaka;Dizajn sigurnosnog ventila može se realizirati ljuskama, rubovima, šavovima i zarezima.
(3) Poboljšajte razinu procesa
Treba nastojati standardizirati i standardizirati proizvodni proces ćelije.U koracima miješanja, premazivanja, pečenja, zbijanja, rezanja i namotavanja, formulirajte standardizaciju (kao što je širina dijafragme, volumen ubrizgavanja elektrolita itd.), poboljšajte procesna sredstva (kao što je metoda ubrizgavanja pod niskim pritiskom, metoda centrifugalnog pakiranja itd.) , obaviti dobar posao u kontroli procesa, osigurati kvalitetu procesa i smanjiti razlike između proizvoda;Postavite posebne radne korake u ključnim koracima koji utječu na sigurnost (kao što je skidanje ivica s dijela elektrode, čišćenje praha, različite metode zavarivanja za različite materijale itd.), implementirajte standardizirani nadzor kvalitete, uklonite neispravne dijelove i uklonite neispravne proizvode (kao što je deformacija komad elektrode, probijanje dijafragme, otpadanje aktivnog materijala, curenje elektrolita itd.);Održavajte mjesto proizvodnje čistim i urednim, implementirajte 5S upravljanje i 6-sigma kontrolu kvalitete, spriječite miješanje nečistoća i vlage u proizvodnji i minimizirajte utjecaj nezgoda u proizvodnji na sigurnost.
Vrijeme objave: 16. studenog 2022