3. Tecnologia de seguretat
Tot i que les bateries d'ions de liti tenen molts perills ocults, en condicions específiques d'ús i amb determinades mesures, poden controlar eficaçment l'aparició de reaccions secundaris i reaccions violentes a les cèl·lules de la bateria per garantir-ne un ús segur.La següent és una breu introducció a diverses tecnologies de seguretat d'ús habitual per a bateries d'ions de liti.
（1） Seleccioneu matèries primeres amb un factor de seguretat més elevat
Es seleccionaran materials actius polars positius i negatius, materials de diafragma i electròlits amb un factor de seguretat més elevat.
a) Selecció de material positiu
La seguretat dels materials del càtode es basa principalment en els tres aspectes següents:
1. Estabilitat termodinàmica dels materials;
2. Estabilitat química dels materials;
3. Propietats físiques dels materials.
b) Selecció dels materials del diafragma
La funció principal del diafragma és separar els elèctrodes positius i negatius de la bateria, evitar curtcircuits causats pel contacte entre els elèctrodes positius i negatius i permetre que els ions electròlits passin, és a dir, té aïllament electrònic i ions. conductivitat.Cal tenir en compte els punts següents a l'hora de seleccionar el diafragma per a bateries d'ions de liti:
1. Té aïllament electrònic per garantir l'aïllament mecànic dels elèctrodes positius i negatius;
2. Té una certa obertura i porositat per assegurar una baixa resistència i una alta conductivitat iònica;
3. El material del diafragma ha de tenir una estabilitat química suficient i ha de ser resistent a la corrosió dels electròlits;
4. El diafragma ha de tenir la funció de protecció d'apagada automàtica;
5. La contracció tèrmica i la deformació del diafragma han de ser tan petites com sigui possible;
6. El diafragma ha de tenir un cert gruix;
7. El diafragma ha de tenir una forta força física i prou resistència a la punxada.
c) Selecció de l'electròlit
L'electròlit és una part important de la bateria d'ions de liti, que té el paper de transmetre i conduir el corrent entre els elèctrodes positius i negatius de la bateria.L'electròlit utilitzat a les bateries d'ions de liti és una solució d'electròlit formada per la dissolució de sals de liti adequades en dissolvents orgànics apròtics barrejats.En general ha de complir els requisits següents:
1. Bona estabilitat química, sense reacció química amb substància activa de l'elèctrode, fluid col·lector i diafragma;
2. Bona estabilitat electroquímica, amb una àmplia finestra electroquímica;
3. Alta conductivitat d'ions de liti i baixa conductivitat electrònica;
4. Ampli rang de temperatura del líquid;
5. És segur, no tòxic i respectuós amb el medi ambient.
(2) Reforçar el disseny de seguretat global de la cèl·lula
La cèl·lula de la bateria és l'enllaç que combina diversos materials de la bateria i la integració del pol positiu, el pol negatiu, el diafragma, l'extrem i la pel·lícula d'embalatge.El disseny de l'estructura de la cel·la no només afecta el rendiment de diversos materials, sinó que també té un impacte important en el rendiment electroquímic general i el rendiment de seguretat de la bateria.La selecció de materials i el disseny de l'estructura central són només una mena de relació entre el local i el conjunt.En el disseny del nucli, el mode d'estructura raonable s'ha de formular segons les característiques del material.
A més, es poden considerar alguns dispositius de protecció addicionals per a l'estructura de la bateria de liti.Els mecanismes de protecció comuns són els següents:
a) S'adopta l'element interruptor.Quan la temperatura dins de la bateria augmenta, el seu valor de resistència augmentarà en conseqüència.Quan la temperatura sigui massa alta, la font d'alimentació s'aturarà automàticament;
b) Col·loqueu una vàlvula de seguretat (és a dir, la sortida d'aire a la part superior de la bateria).Quan la pressió interna de la bateria augmenta a un determinat valor, la vàlvula de seguretat s'obrirà automàticament per garantir la seguretat de la bateria.
Aquests són alguns exemples del disseny de seguretat de l'estructura del nucli elèctric:
1. Relació de capacitat de pol positiva i negativa i tall de mida del disseny
Seleccioneu la relació de capacitat adequada dels elèctrodes positius i negatius segons les característiques dels materials dels elèctrodes positius i negatius.La relació entre la capacitat de l'elèctrode positiva i negativa de la cèl·lula és un enllaç important relacionat amb la seguretat de les bateries d'ions de liti.Si la capacitat de l'elèctrode positiu és massa gran, el liti metàl·lic es dipositarà a la superfície de l'elèctrode negatiu, mentre que si la capacitat de l'elèctrode negatiu és massa gran, la capacitat de la bateria es perdrà molt.En general, N/P = 1,05-1,15, i s'ha de fer una selecció adequada segons la capacitat real de la bateria i els requisits de seguretat.Les peces grans i petites s'han de dissenyar de manera que la posició de la pasta negativa (substància activa) tanqui (superi) la posició de la pasta positiva.En general, l'amplada serà d'1 ~ 5 mm més gran i la longitud serà de 5 ~ 10 mm més gran.
2. Atenció per a l'amplada del diafragma
El principi general del disseny de l'amplada del diafragma és evitar un curtcircuit intern causat pel contacte directe entre elèctrodes positius i negatius.Com que la contracció tèrmica del diafragma provoca una deformació del diafragma en la direcció de la longitud i l'amplada durant la càrrega i descàrrega de la bateria i sota xoc tèrmic i altres entorns, la polarització de l'àrea plegada del diafragma augmenta a causa de l'augment de la distància entre el positiu. i elèctrodes negatius;La possibilitat de micro-curtcircuit a la zona d'estirament del diafragma augmenta a causa de l'aprimament del diafragma;La contracció a la vora del diafragma pot provocar un contacte directe entre els elèctrodes positius i negatius i un curtcircuit intern, que pot causar perill a causa de la fuga tèrmica de la bateria.Per tant, a l'hora de dissenyar la bateria, s'han de tenir en compte les seves característiques de contracció en l'ús de l'àrea i l'amplada del diafragma.La pel·lícula d'aïllament ha de ser més gran que l'ànode i el càtode.A més de l'error del procés, la pel·lícula d'aïllament ha de ser almenys 0,1 mm més llarg que el costat exterior de la peça de l'elèctrode.
3. Tractament d'aïllament
El curtcircuit intern és un factor important en el perill potencial de seguretat de la bateria d'ions de liti.Hi ha moltes parts potencialment perilloses que causen un curtcircuit intern en el disseny estructural de la cèl·lula.Per tant, s'han d'establir les mesures o l'aïllament necessaris en aquestes posicions clau per evitar curtcircuits interns a la bateria en condicions anormals, com ara mantenir l'espai necessari entre les orelles de l'elèctrode positiu i negatiu;La cinta aïllant s'ha d'enganxar a la posició sense enganxar al centre de l'extrem únic, i totes les parts exposades s'han de cobrir;La cinta aïllant s'ha d'enganxar entre paper d'alumini positiu i substància activa negativa;La part de soldadura de l'extensió ha d'estar completament coberta amb cinta aïllant;La cinta aïllant s'utilitza a la part superior del nucli elèctric.
4. Configuració de la vàlvula de seguretat (dispositiu d'alleujament de pressió)
Les bateries d'ions de liti són perilloses, normalment perquè la temperatura interna és massa alta o la pressió és massa alta per provocar una explosió i un incendi;El dispositiu d'alleujament de pressió raonable pot alliberar ràpidament la pressió i la calor dins de la bateria en cas de perill i reduir el risc d'explosió.El dispositiu d'alleujament de pressió raonable no només satisfà la pressió interna de la bateria durant el funcionament normal, sinó que també s'obrirà automàticament per alliberar la pressió quan la pressió interna arribi al límit de perill.La posició de configuració del dispositiu d'alleujament de pressió s'ha de dissenyar tenint en compte les característiques de deformació de la carcassa de la bateria a causa de l'augment de la pressió interna;El disseny de la vàlvula de seguretat es pot realitzar mitjançant escates, vores, costures i entalls.
(3) Millorar el nivell de procés
S'han de fer esforços per estandarditzar i normalitzar el procés de producció de la cèl·lula.En els passos de barreja, recobriment, cocció, compactació, tall i bobinat, formuleu l'estandardització (com ara l'amplada del diafragma, el volum d'injecció d'electròlits, etc.), milloreu els mitjans de procés (com el mètode d'injecció a baixa pressió, el mètode d'embalatge centrífug, etc.) , fer un bon treball en el control del procés, garantir la qualitat del procés i reduir les diferències entre els productes;Establir passos de treball especials en passos clau que afecten la seguretat (com ara desbarbat de la peça d'elèctrode, escombrat de pols, diferents mètodes de soldadura per a diferents materials, etc.), implementar un control de qualitat estandarditzat, eliminar peces defectuoses i eliminar productes defectuosos (com ara la deformació de peça d'elèctrode, punxada del diafragma, caiguda de material actiu, fuites d'electròlits, etc.);Mantenir el lloc de producció net i ordenat, implementar la gestió 5S i el control de qualitat 6-sigma, evitar que les impureses i la humitat es barregin en la producció i minimitzar l'impacte dels accidents en la producció en la seguretat.
Hora de publicació: 16-nov-2022