3. Техніка безпеки
Незважаючи на те, що літій-іонні батареї мають багато прихованих небезпек, за певних умов використання та певних заходів вони можуть ефективно контролювати появу побічних реакцій і бурхливих реакцій в елементах батареї, щоб забезпечити їх безпечне використання.Нижче наведено короткий вступ до кількох поширених технологій безпеки для літій-іонних батарей.
（1） Виберіть сировину з вищим коефіцієнтом безпеки
Повинні бути обрані позитивні та негативні полярні активні матеріали, матеріали діафрагми та електроліти з вищим коефіцієнтом безпеки.
а) Відбір позитивного матеріалу
Безпека катодних матеріалів в основному базується на таких трьох аспектах:
1. Термодинамічна стабільність матеріалів;
2. Хімічна стійкість матеріалів;
3. Фізичні властивості матеріалів.
б) Вибір матеріалів діафрагми
Основна функція діафрагми полягає в тому, щоб розділити позитивний і негативний електроди батареї, запобігти короткому замиканню, спричиненому контактом між позитивним і негативним електродами, і забезпечити проходження іонів електроліту, тобто вона має електронну ізоляцію та іони. провідність.При виборі діафрагми для літій-іонних акумуляторів слід звернути увагу на наступні моменти:
1. Він має електронну ізоляцію для забезпечення механічної ізоляції позитивних і негативних електродів;
2. Він має певну апертуру та пористість для забезпечення низького опору та високої іонної провідності;
3. Матеріал діафрагми повинен мати достатню хімічну стабільність і бути стійким до електролітної корозії;
4. Діафрагма повинна мати функцію захисту від автоматичного відключення;
5. Термічна усадка та деформація діафрагми повинні бути якомога меншими;
6. Діафрагма повинна мати певну товщину;
7. Діафрагма повинна мати сильну фізичну міцність і достатню стійкість до проколів.
в) Вибір електроліту
Електроліт є важливою частиною літій-іонного акумулятора, який відіграє роль передачі та проведення струму між позитивним і негативним електродами акумулятора.Електроліт, який використовується в літій-іонних батареях, — це розчин електроліту, утворений шляхом розчинення відповідних солей літію в органічних апротонних змішаних розчинниках.Загалом він повинен відповідати таким вимогам:
1. Хороша хімічна стабільність, відсутність хімічної реакції з активною речовиною електрода, колекторною рідиною та діафрагмою;
2. Хороша електрохімічна стабільність із широким електрохімічним вікном;
3. Висока провідність іонів літію та низька електронна провідність;
4. Широкий діапазон температури рідини;
5. Він безпечний, нетоксичний і екологічно чистий.
(2) Посилити загальну конструкцію безпеки камери
Елемент батареї — це ланка, яка поєднує різні матеріали батареї та інтеграцію позитивного полюса, негативного полюса, діафрагми, наконечника та пакувальної плівки.Конструкція комірки не тільки впливає на продуктивність різних матеріалів, але також має важливий вплив на загальну електрохімічну ефективність і безпечність батареї.Вибір матеріалів і дизайн основної структури - це лише своєрідний зв'язок між локальним і цілим.При проектуванні сердечника розумний режим структури повинен бути сформульований відповідно до характеристик матеріалу.
Крім того, для конструкції літієвої батареї можна розглянути деякі додаткові захисні пристрої.Загальні захисні механізми такі:
a) Елемент перемикача приймається.Коли температура всередині батареї підвищується, значення її опору відповідно зростає.Коли температура занадто висока, електроживлення буде автоматично зупинено;
b) Встановіть запобіжний клапан (тобто вентиляційний отвір у верхній частині батареї).Коли внутрішній тиск батареї підвищується до певного значення, запобіжний клапан автоматично відкривається, щоб забезпечити безпеку батареї.
Ось кілька прикладів безпечної конструкції конструкції електричного сердечника:
1. Співвідношення ємності позитивного та негативного полюсів і проектний розмір шматка
Виберіть відповідне співвідношення ємності позитивних і негативних електродів відповідно до характеристик матеріалів позитивних і негативних електродів.Співвідношення ємності позитивного та негативного електродів елемента є важливою ланкою, пов’язаною з безпекою літій-іонних акумуляторів.Якщо ємність позитивного електрода занадто велика, металевий літій осідає на поверхні негативного електрода, а якщо ємність негативного електрода занадто велика, ємність акумулятора буде значно втрачена.Як правило, N/P=1,05-1,15, і відповідний вибір повинен бути зроблений відповідно до фактичної ємності акумулятора та вимог безпеки.Великі та малі шматки повинні бути розроблені таким чином, щоб положення негативної пасти (активної речовини) охоплювало (перевищувало) положення позитивної пасти.Як правило, ширина має бути на 1~5 мм більшою, а довжина — на 5~10 мм більшою.
2. Надбавка на ширину діафрагми
Загальний принцип конструкції ширини діафрагми полягає в запобіганні внутрішнього короткого замикання, викликаного прямим контактом між позитивним і негативним електродами.Оскільки термічна усадка діафрагми спричиняє деформацію діафрагми в напрямку довжини та ширини під час заряджання та розряджання батареї та під впливом теплового удару та інших середовищ, поляризація складеної області діафрагми збільшується через збільшення відстані між позитивними і негативні електроди;Підвищена ймовірність мікрозамикання в зоні розтягування діафрагми за рахунок потоншення діафрагми;Усадка на краю діафрагми може призвести до прямого контакту між позитивним і негативним електродами та внутрішнього короткого замикання, що може спричинити небезпеку через перегрівання батареї.Тому при проектуванні батареї необхідно враховувати її усадочні характеристики при використанні площі та ширини діафрагми.Плівка ізоляції повинна бути більшою ніж анод і катод.На додаток до помилки процесу, ізоляційна плівка повинна бути щонайменше на 0,1 мм довшою за зовнішню сторону частини електрода.
3. Обробка ізоляції
Внутрішнє коротке замикання є важливим фактором потенційної загрози безпеці літій-іонної батареї.Існує багато потенційно небезпечних частин, які спричиняють внутрішнє коротке замикання в структурній конструкції клітини.Таким чином, необхідно вжити необхідних заходів або ізолювати ці ключові позиції, щоб запобігти внутрішньому короткому замиканню батареї за ненормальних умов, наприклад, підтримувати необхідну відстань між вухами позитивного та негативного електродів;Ізоляційна стрічка повинна бути наклеєна в місці без наклеювання в середині одного кінця, і всі відкриті частини повинні бути покриті;Між позитивною алюмінієвою фольгою та негативною активною речовиною наклеюють ізоляційну стрічку;Зварювальна частина вушка повинна бути повністю закрита ізоляційною стрічкою;Зверху електрожили використовується ізоляційна стрічка.
4. Налаштування запобіжного клапана (пристрій скидання тиску)
Літій-іонні батареї небезпечні, як правило, тому, що внутрішня температура або тиск занадто високий, щоб спричинити вибух або пожежу;Розумний пристрій для скидання тиску може швидко скинути тиск і тепло всередині батареї у разі небезпеки та зменшити ризик вибуху.Розмірний пристрій для скидання тиску повинен не тільки відповідати внутрішньому тиску батареї під час нормальної роботи, але також автоматично відкриватися, щоб скинути тиск, коли внутрішній тиск досягає небезпечної межі.Положення установки пристрою для скидання тиску має бути розроблено з урахуванням характеристик деформації оболонки батареї внаслідок підвищення внутрішнього тиску;Конструкція запобіжного клапана може бути реалізована за допомогою лусочок, країв, швів і виїмок.
(3) Покращення рівня процесу
Слід докласти зусиль для стандартизації та стандартизації процесу виробництва клітини.На етапах змішування, покриття, запікання, ущільнення, різання та намотування сформулюйте стандартизацію (наприклад, ширину діафрагми, об’єм впорскування електроліту тощо), вдосконаліть засоби процесу (наприклад, метод впорскування під низьким тиском, метод відцентрового пакування тощо) , добре виконувати контроль процесів, забезпечувати якість процесу та зменшувати відмінності між продуктами;Встановіть спеціальні робочі кроки на ключових етапах, які впливають на безпеку (наприклад, видалення задирок з електрода, очищення порошку, різні методи зварювання для різних матеріалів тощо), запровадьте стандартизований контроль якості, усуньте дефектні частини та усуньте дефектні вироби (наприклад, деформація частина електрода, прокол діафрагми, відпадання активного матеріалу, витік електроліту тощо);Підтримуйте виробничий майданчик у чистоті й порядку, запроваджуйте управління 5S і контроль якості 6-сигма, запобігайте змішуванню домішок і вологи на виробництві та мінімізуйте вплив нещасних випадків на виробництві на безпеку.
Час публікації: 16 листопада 2022 р