3. Sigurnosna tehnologija
Iako litijum-jonske baterije imaju mnogo skrivenih opasnosti, pod određenim uslovima upotrebe i uz određene mere, one mogu efikasno kontrolisati pojavu nuspojava i burnih reakcija u ćelijama baterija kako bi osigurale njihovu bezbednu upotrebu.Slijedi kratak uvod u nekoliko najčešće korištenih sigurnosnih tehnologija za litijum-jonske baterije.
（1） Odaberite sirovine sa većim faktorom sigurnosti
Odabrati će se pozitivni i negativni polarni aktivni materijali, materijali dijafragme i elektroliti sa višim faktorom sigurnosti.
a) Izbor pozitivnog materijala
Sigurnost katodnih materijala uglavnom se zasniva na sljedeća tri aspekta:
1. Termodinamička stabilnost materijala;
2. Hemijska stabilnost materijala;
3. Fizička svojstva materijala.
b) Izbor materijala dijafragme
Glavna funkcija dijafragme je da odvoji pozitivnu i negativnu elektrodu baterije, da spriječi kratki spoj uzrokovan kontaktom između pozitivne i negativne elektrode i omogući prolazak jona elektrolita, odnosno ima elektronsku izolaciju i ionsku provodljivost.Prilikom odabira dijafragme za litijum-jonske baterije treba obratiti pažnju na sljedeće:
1. Ima elektronsku izolaciju koja osigurava mehaničku izolaciju pozitivnih i negativnih elektroda;
2. Ima određeni otvor i poroznost kako bi se osigurala niska otpornost i visoka jonska provodljivost;
3. Materijal dijafragme mora imati dovoljnu hemijsku stabilnost i mora biti otporan na koroziju elektrolita;
4. Dijafragma će imati funkciju zaštite od automatskog isključivanja;
5. Termičko skupljanje i deformacija dijafragme moraju biti što je moguće manje;
6. Dijafragma mora imati određenu debljinu;
7. Dijafragma mora imati jaku fizičku snagu i dovoljnu otpornost na probijanje.
c) Odabir elektrolita
Elektrolit je važan dio litijum-jonske baterije, koji ima ulogu prijenosa i provođenja struje između pozitivne i negativne elektrode baterije.Elektrolit koji se koristi u litijum-jonskim baterijama je rastvor elektrolita koji nastaje otapanjem odgovarajućih litijumovih soli u organskim aprotičnim mešanim rastvaračima.Generalno će ispuniti sljedeće zahtjeve:
1. Dobra hemijska stabilnost, bez hemijske reakcije sa aktivnom supstancom elektrode, kolektorskom tečnošću i dijafragmom;
2. Dobra elektrohemijska stabilnost, sa širokim elektrohemijskim prozorom;
3. Visoka provodljivost litijum jona i niska elektronska provodljivost;
4. Širok raspon temperature tekućine;
5. Bezbedan je, netoksičan i ekološki prihvatljiv.
(2) Ojačati ukupni sigurnosni dizajn ćelije
Ćelija baterije je karika koja kombinuje različite materijale baterije, i integraciju pozitivnog pola, negativnog pola, dijafragme, ušice i folije za pakovanje.Dizajn strukture ćelije ne samo da utiče na performanse različitih materijala, već takođe ima važan uticaj na ukupne elektrohemijske performanse i bezbednosne performanse baterije.Odabir materijala i dizajn temeljne strukture samo su svojevrsni odnos između lokalnog i cjeline.U dizajnu jezgra, razuman način strukture treba biti formuliran prema karakteristikama materijala.
Osim toga, neki dodatni zaštitni uređaji mogu se razmotriti za strukturu litijumske baterije.Uobičajeni zaštitni mehanizmi su sljedeći:
a) Element prekidača je usvojen.Kada temperatura unutar baterije poraste, njena otpornost će porasti u skladu s tim.Kada je temperatura previsoka, napajanje će se automatski zaustaviti;
b) Postavite sigurnosni ventil (tj. otvor za vazduh na vrhu baterije).Kada unutrašnji pritisak baterije poraste na određenu vrijednost, sigurnosni ventil će se automatski otvoriti kako bi se osigurala sigurnost baterije.
Evo nekoliko primjera sigurnosnog dizajna strukture električne jezgre:
1. Pozitivni i negativni omjer kapaciteta polova i presek projektne veličine
Odaberite odgovarajući omjer kapaciteta pozitivnih i negativnih elektroda prema karakteristikama materijala pozitivnih i negativnih elektroda.Odnos pozitivnih i negativnih elektrodnih kapaciteta ćelije je važna karika vezana za sigurnost litijum-jonskih baterija.Ako je kapacitet pozitivne elektrode prevelik, metalni litijum će se taložiti na površini negativne elektrode, dok ako je kapacitet negativne elektrode prevelik, kapacitet baterije će biti znatno izgubljen.Općenito, N/P=1,05-1,15, a odgovarajući odabir će se izvršiti u skladu sa stvarnim kapacitetom baterije i sigurnosnim zahtjevima.Veliki i mali komadi moraju biti projektovani tako da položaj negativne paste (aktivne supstance) obuhvata (prevazilazi) poziciju pozitivne paste.Općenito, širina će biti 1~5 mm veća, a dužina 5~10 mm veća.
2. Dodatak za širinu dijafragme
Opći princip dizajna širine dijafragme je sprječavanje unutrašnjeg kratkog spoja uzrokovanog direktnim kontaktom između pozitivnih i negativnih elektroda.Kako termičko skupljanje dijafragme uzrokuje deformaciju dijafragme u smjeru dužine i širine tijekom punjenja i pražnjenja baterije i pod termičkim udarom i drugim okruženjima, polarizacija presavijenog područja membrane se povećava zbog povećanja udaljenosti između pozitivnih i negativne elektrode;Mogućnost mikro kratkog spoja u području istezanja dijafragme je povećana zbog stanjivanja dijafragme;Skupljanje na rubu dijafragme može dovesti do direktnog kontakta između pozitivne i negativne elektrode i unutrašnjeg kratkog spoja, što može uzrokovati opasnost zbog termičkog odlaska baterije.Stoga se prilikom projektiranja baterije moraju uzeti u obzir njene karakteristike skupljanja pri korištenju površine i širine dijafragme.Izolacijski film bi trebao biti veći od anode i katode.Uz grešku procesa, izolacijski film mora biti najmanje 0,1 mm duži od vanjske strane elektrode.
3. Izolacijski tretman
Unutrašnji kratki spoj je važan faktor u potencijalnoj opasnosti po sigurnost litijum-jonske baterije.Postoje mnogi potencijalno opasni dijelovi koji uzrokuju unutrašnji kratki spoj u strukturnom dizajnu ćelije.Stoga, potrebne mjere ili izolaciju treba postaviti na ovim ključnim pozicijama kako bi se spriječio unutrašnji kratki spoj u bateriji u nenormalnim uvjetima, kao što je održavanje potrebnog razmaka između ušiju pozitivne i negativne elektrode;Izolaciona traka se zalijepi na mjestu bez lijepljenja na sredini jednog kraja, a svi izloženi dijelovi moraju biti pokriveni;Izolacionu traku zalijepiti između pozitivne aluminijske folije i negativne aktivne tvari;Dio za zavarivanje ušice treba u potpunosti prekriti izolacijskom trakom;Izolaciona traka se koristi na vrhu električnog jezgra.
4. Sigurnosni ventil za podešavanje (uređaj za rasterećenje pritiska)
Litijum-jonske baterije su opasne, obično zato što je unutrašnja temperatura previsoka ili je pritisak previsok da izazove eksploziju i požar;Razuman uređaj za rasterećenje pritiska može brzo osloboditi pritisak i toplotu unutar baterije u slučaju opasnosti i smanjiti rizik od eksplozije.Razumni uređaj za rasterećenje pritiska ne samo da ispunjava unutrašnji pritisak baterije tokom normalnog rada, već se i automatski otvara da otpusti pritisak kada unutrašnji pritisak dostigne granicu opasnosti.Položaj podešavanja uređaja za rasterećenje pritiska treba biti projektovan uzimajući u obzir karakteristike deformacije kućišta baterije usled povećanja unutrašnjeg pritiska;Dizajn sigurnosnog ventila može se realizovati ljuspicama, ivicama, šavovima i urezima.
(3) Poboljšati nivo procesa
Treba uložiti napore da se standardizuje i standardizuje proizvodni proces ćelije.U koracima miješanja, premazivanja, pečenja, zbijanja, rezanja i namotavanja, formulirajte standardizaciju (kao što je širina dijafragme, volumen ubrizgavanja elektrolita, itd.), poboljšajte procesne metode (kao što je metoda ubrizgavanja niskog tlaka, metoda centrifugalnog pakiranja, itd.) , obaviti dobar posao u kontroli procesa, osigurati kvalitet procesa i suziti razlike između proizvoda;Postavite posebne radne korake u ključnim koracima koji utječu na sigurnost (kao što je uklanjanje ivica s komada elektrode, čišćenje praha, različite metode zavarivanja za različite materijale, itd.), implementirajte standardizirano praćenje kvalitete, eliminirajte neispravne dijelove i eliminirajte neispravne proizvode (kao što je deformacija komad elektrode, probijanje dijafragme, otpad aktivnog materijala, curenje elektrolita itd.);Održavajte proizvodno mjesto čistim i urednim, implementirajte 5S upravljanje i 6-sigma kontrolu kvalitete, spriječite miješanje nečistoća i vlage u proizvodnji i minimizirajte utjecaj nesreća u proizvodnji na sigurnost.
Vrijeme objave: 16.11.2022