3. Τεχνολογία ασφαλείας
Αν και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν πολλούς κρυφούς κινδύνους, υπό συγκεκριμένες συνθήκες χρήσης και με συγκεκριμένα μέτρα, μπορούν να ελέγξουν αποτελεσματικά την εμφάνιση παρενεργειών και βίαιων αντιδράσεων στις κυψέλες των μπαταριών για να εξασφαλίσουν την ασφαλή χρήση τους.Ακολουθεί μια σύντομη εισαγωγή σε πολλές κοινώς χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες ασφαλείας για μπαταρίες ιόντων λιθίου.
(1) Επιλέξτε πρώτες ύλες με υψηλότερο συντελεστή ασφάλειας
Επιλέγονται θετικά και αρνητικά πολικά ενεργά υλικά, υλικά διαφράγματος και ηλεκτρολύτες με υψηλότερο συντελεστή ασφαλείας.
α) Επιλογή θετικού υλικού
Η ασφάλεια των υλικών καθόδου βασίζεται κυρίως στις ακόλουθες τρεις πτυχές:
1. Θερμοδυναμική σταθερότητα υλικών.
2. Χημική σταθερότητα των υλικών.
3. Φυσικές ιδιότητες των υλικών.
β) Επιλογή διαφραγματικών υλικών
Η κύρια λειτουργία του διαφράγματος είναι να διαχωρίζει τα θετικά από τα αρνητικά ηλεκτρόδια της μπαταρίας, να αποτρέπει το βραχυκύκλωμα που προκαλείται από την επαφή μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων και να επιτρέπει στα ιόντα ηλεκτρολυτών να περάσουν, δηλαδή έχει ηλεκτρονική μόνωση και ιόντα. αγώγιμο.Τα ακόλουθα σημεία πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή του διαφράγματος για μπαταρίες ιόντων λιθίου:
1. Διαθέτει ηλεκτρονική μόνωση για να εξασφαλίσει τη μηχανική απομόνωση θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων.
2. Έχει ένα ορισμένο άνοιγμα και πορώδες για να εξασφαλίσει χαμηλή αντίσταση και υψηλή ιοντική αγωγιμότητα.
3. Το υλικό του διαφράγματος πρέπει να έχει επαρκή χημική σταθερότητα και να είναι ανθεκτικό στη διάβρωση του ηλεκτρολύτη.
4. Το διάφραγμα πρέπει να έχει τη λειτουργία προστασίας αυτόματης απενεργοποίησης.
5. Η θερμική συρρίκνωση και η παραμόρφωση του διαφράγματος πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη.
6. Το διάφραγμα πρέπει να έχει ορισμένο πάχος.
7. Το διάφραγμα πρέπει να έχει ισχυρή φυσική αντοχή και αρκετή αντίσταση στη διάτρηση.
γ) Επιλογή ηλεκτρολύτη
Ο ηλεκτρολύτης είναι ένα σημαντικό μέρος της μπαταρίας ιόντων λιθίου, που παίζει το ρόλο της μετάδοσης και της αγωγής ρεύματος μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων της μπαταρίας.Ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται στις μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη που σχηματίζεται με τη διάλυση κατάλληλων αλάτων λιθίου σε οργανικούς απρωτικούς μεικτούς διαλύτες.Θα πληροί γενικά τις ακόλουθες απαιτήσεις:
1. Καλή χημική σταθερότητα, καμία χημική αντίδραση με τη δραστική ουσία ηλεκτροδίου, το υγρό συλλέκτη και το διάφραγμα.
2. Καλή ηλεκτροχημική σταθερότητα, με ευρύ ηλεκτροχημικό παράθυρο.
3. Υψηλή αγωγιμότητα ιόντων λιθίου και χαμηλή ηλεκτρονική αγωγιμότητα.
4. Ευρύ φάσμα θερμοκρασίας υγρού.
5. Είναι ασφαλές, μη τοξικό και φιλικό προς το περιβάλλον.
(2) Ενίσχυση της συνολικής σχεδίασης ασφάλειας της κυψέλης
Η κυψέλη μπαταρίας είναι ο σύνδεσμος που συνδυάζει διάφορα υλικά της μπαταρίας και την ενσωμάτωση θετικού πόλου, αρνητικού πόλου, διαφράγματος, ωτίδας και φιλμ συσκευασίας.Ο σχεδιασμός της δομής της κυψέλης όχι μόνο επηρεάζει την απόδοση διαφόρων υλικών, αλλά έχει επίσης σημαντικό αντίκτυπο στη συνολική ηλεκτροχημική απόδοση και την απόδοση ασφάλειας της μπαταρίας.Η επιλογή των υλικών και ο σχεδιασμός της δομής του πυρήνα είναι απλώς ένα είδος σχέσης μεταξύ του τοπικού και του συνόλου.Στο σχεδιασμό του πυρήνα, ο εύλογος τρόπος δομής θα πρέπει να διαμορφώνεται σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του υλικού.
Επιπλέον, ορισμένες πρόσθετες προστατευτικές συσκευές μπορούν να ληφθούν υπόψη για τη δομή της μπαταρίας λιθίου.Οι κοινοί προστατευτικοί μηχανισμοί είναι οι εξής:
α) Το στοιχείο διακόπτη υιοθετείται.Όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό της μπαταρίας αυξάνεται, η τιμή αντίστασής της θα αυξηθεί ανάλογα.Όταν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, η παροχή ρεύματος διακόπτεται αυτόματα.
β) Ρυθμίστε μια βαλβίδα ασφαλείας (δηλαδή τον αεραγωγό στο επάνω μέρος της μπαταρίας).Όταν η εσωτερική πίεση της μπαταρίας αυξηθεί σε μια συγκεκριμένη τιμή, η βαλβίδα ασφαλείας θα ανοίξει αυτόματα για να διασφαλιστεί η ασφάλεια της μπαταρίας.
Ακολουθούν μερικά παραδείγματα του σχεδιασμού ασφαλείας της δομής του ηλεκτρικού πυρήνα:
1. Θετικός και αρνητικός λόγος χωρητικότητας πόλων και φέτα μεγέθους σχεδίου
Επιλέξτε την κατάλληλη αναλογία χωρητικότητας θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά των θετικών και αρνητικών υλικών ηλεκτροδίων.Η αναλογία θετικής και αρνητικής χωρητικότητας ηλεκτροδίων του στοιχείου είναι ένας σημαντικός σύνδεσμος που σχετίζεται με την ασφάλεια των μπαταριών ιόντων λιθίου.Εάν η χωρητικότητα του θετικού ηλεκτροδίου είναι πολύ μεγάλη, το μεταλλικό λίθιο θα αποτεθεί στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου, ενώ εάν η χωρητικότητα του αρνητικού ηλεκτροδίου είναι πολύ μεγάλη, η χωρητικότητα της μπαταρίας θα χαθεί πολύ.Γενικά, N/P=1,05-1,15, και η κατάλληλη επιλογή πρέπει να γίνεται σύμφωνα με την πραγματική χωρητικότητα της μπαταρίας και τις απαιτήσεις ασφάλειας.Τα μεγάλα και μικρά κομμάτια πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε η θέση της αρνητικής πάστας (δραστικής ουσίας) να περικλείει (υπερβαίνει) τη θέση της θετικής πάστας.Γενικά, το πλάτος πρέπει να είναι 1~5 mm μεγαλύτερο και το μήκος 5~10 mm μεγαλύτερο.
2. Επίδομα πλάτους διαφράγματος
Η γενική αρχή του σχεδιασμού του πλάτους του διαφράγματος είναι η αποτροπή εσωτερικού βραχυκυκλώματος που προκαλείται από την άμεση επαφή μεταξύ θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων.Καθώς η θερμική συρρίκνωση του διαφράγματος προκαλεί παραμόρφωση του διαφράγματος στην κατεύθυνση μήκους και πλάτους κατά τη φόρτιση και εκφόρτιση της μπαταρίας και υπό θερμικό σοκ και άλλα περιβάλλοντα, η πόλωση της διπλωμένης περιοχής του διαφράγματος αυξάνεται λόγω της αύξησης της απόστασης μεταξύ των θετικών και αρνητικά ηλεκτρόδια.Η πιθανότητα μικροβραχυκυκλώματος στην περιοχή τάνυσης του διαφράγματος αυξάνεται λόγω της λέπτυνσης του διαφράγματος.Η συρρίκνωση στην άκρη του διαφράγματος μπορεί να οδηγήσει σε άμεση επαφή μεταξύ του θετικού και αρνητικού ηλεκτροδίου και στο εσωτερικό βραχυκύκλωμα, το οποίο μπορεί να προκαλέσει κίνδυνο λόγω της θερμικής διαρροής της μπαταρίας.Επομένως, κατά το σχεδιασμό της μπαταρίας, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα χαρακτηριστικά συρρίκνωσής της κατά τη χρήση της περιοχής και του πλάτους του διαφράγματος.Το φιλμ απομόνωσης πρέπει να είναι μεγαλύτερο από την άνοδο και την κάθοδο.Εκτός από το σφάλμα διεργασίας, η μεμβράνη απομόνωσης πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,1 mm μεγαλύτερη από την εξωτερική πλευρά του τεμαχίου ηλεκτροδίου.
3.Επεξεργασία μόνωσης
Το εσωτερικό βραχυκύκλωμα είναι ένας σημαντικός παράγοντας στον πιθανό κίνδυνο ασφάλειας της μπαταρίας ιόντων λιθίου.Υπάρχουν πολλά πιθανά επικίνδυνα μέρη που προκαλούν εσωτερικό βραχυκύκλωμα στον δομικό σχεδιασμό της κυψέλης.Επομένως, θα πρέπει να ρυθμιστούν τα απαραίτητα μέτρα ή μόνωση σε αυτές τις βασικές θέσεις για να αποτραπεί το εσωτερικό βραχυκύκλωμα της μπαταρίας υπό μη φυσιολογικές συνθήκες, όπως η διατήρηση της απαραίτητης απόστασης μεταξύ των αυτιών του θετικού και του αρνητικού ηλεκτροδίου.Η μονωτική ταινία θα επικολληθεί στη θέση χωρίς πάστα στο μέσο του απλού άκρου και όλα τα εκτεθειμένα μέρη θα καλυφθούν.Η μονωτική ταινία πρέπει να επικολλάται μεταξύ θετικού φύλλου αλουμινίου και αρνητικής δραστικής ουσίας.Το τμήμα συγκόλλησης του ωτίου πρέπει να καλύπτεται πλήρως με μονωτική ταινία.Στο επάνω μέρος του ηλεκτρικού πυρήνα χρησιμοποιείται μονωτική ταινία.
4. Ρύθμιση βαλβίδας ασφαλείας (συσκευή εκτόνωσης πίεσης)
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επικίνδυνες, συνήθως επειδή η εσωτερική θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή ή η πίεση είναι πολύ υψηλή για να προκαλέσει έκρηξη και πυρκαγιά.Η εύλογη συσκευή εκτόνωσης πίεσης μπορεί να απελευθερώσει γρήγορα την πίεση και τη θερμότητα στο εσωτερικό της μπαταρίας σε περίπτωση κινδύνου και να μειώσει τον κίνδυνο έκρηξης.Η εύλογη συσκευή εκτόνωσης πίεσης όχι μόνο θα ανταποκρίνεται στην εσωτερική πίεση της μπαταρίας κατά την κανονική λειτουργία, αλλά θα ανοίγει αυτόματα για να εκτονώσει την πίεση όταν η εσωτερική πίεση φτάσει στο όριο κινδύνου.Η θέση ρύθμισης της συσκευής εκτόνωσης πίεσης πρέπει να σχεδιάζεται λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά παραμόρφωσης του κελύφους της μπαταρίας λόγω της αύξησης της εσωτερικής πίεσης.Ο σχεδιασμός της βαλβίδας ασφαλείας μπορεί να πραγματοποιηθεί με νιφάδες, άκρες, ραφές και εγκοπές.
(3) Βελτιώστε το επίπεδο διαδικασίας
Πρέπει να καταβληθούν προσπάθειες για την τυποποίηση και την τυποποίηση της παραγωγικής διαδικασίας του κυττάρου.Στα βήματα της ανάμειξης, της επίστρωσης, του ψησίματος, της συμπίεσης, της σχισμής και της περιέλιξης, διαμορφώστε την τυποποίηση (όπως πλάτος διαφράγματος, όγκος έγχυσης ηλεκτρολύτη, κ.λπ.), βελτιώστε τα μέσα διεργασίας (όπως μέθοδος έγχυσης χαμηλής πίεσης, μέθοδος φυγοκεντρικής συσκευασίας κ.λπ.) , κάνει καλή δουλειά στον έλεγχο της διαδικασίας, διασφαλίζει την ποιότητα της διαδικασίας και περιορίζει τις διαφορές μεταξύ των προϊόντων.Ορίστε ειδικά βήματα εργασίας σε βασικά βήματα που επηρεάζουν την ασφάλεια (όπως αφαίρεση γρεζιών τεμαχίου ηλεκτροδίου, σκούπισμα σκόνης, διαφορετικές μέθοδοι συγκόλλησης για διαφορετικά υλικά κ.λπ.), εφαρμόστε τυποποιημένη παρακολούθηση ποιότητας, εξαλείψτε τα ελαττωματικά μέρη και εξαλείψτε τα ελαττωματικά προϊόντα (όπως παραμόρφωση τεμάχιο ηλεκτροδίου, διάτρηση διαφράγματος, πτώση ενεργού υλικού, διαρροή ηλεκτρολύτη κ.λπ.).Διατηρήστε το χώρο παραγωγής καθαρό και τακτοποιημένο, εφαρμόστε τη διαχείριση 5S και τον ποιοτικό έλεγχο 6-sigma, αποτρέψτε την ανάμειξη ακαθαρσιών και υγρασίας στην παραγωγή και ελαχιστοποιήστε τις επιπτώσεις των ατυχημάτων στην παραγωγή στην ασφάλεια.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-16-2022