3. Säkerhetsteknik
Även om litiumjonbatterier har många dolda faror, kan de under specifika användningsförhållanden och med vissa åtgärder effektivt kontrollera förekomsten av sidoreaktioner och våldsamma reaktioner i battericellerna för att säkerställa säker användning.Följande är en kort introduktion till flera vanliga säkerhetstekniker för litiumjonbatterier.
（1） Välj råvaror med högre säkerhetsfaktor
Positiva och negativa polära aktiva material, diafragmamaterial och elektrolyter med högre säkerhetsfaktor ska väljas.
a) Val av positivt material
Säkerheten för katodmaterial baseras huvudsakligen på följande tre aspekter:
1. Termodynamisk stabilitet hos material;
2. Materialens kemiska stabilitet;
3. Materialens fysikaliska egenskaper.
b) Val av membranmaterial
Membranens huvudsakliga funktion är att separera de positiva och negativa elektroderna på batteriet, för att förhindra kortslutning orsakad av kontakt mellan de positiva och negativa elektroderna, och för att göra det möjligt för elektrolytjoner att passera igenom, det vill säga den har elektronisk isolering och jon. ledningsförmåga.Följande punkter bör noteras när du väljer membran för litiumjonbatterier:
1. Den har elektronisk isolering för att säkerställa mekanisk isolering av positiva och negativa elektroder;
2. Den har en viss öppning och porositet för att säkerställa lågt motstånd och hög jonledningsförmåga;
3. Membranmaterialet ska ha tillräcklig kemisk stabilitet och vara resistent mot elektrolytkorrosion.
4. Membranet ska ha funktionen som automatiskt avstängningsskydd.
5. Den termiska krympningen och deformationen av diafragman ska vara så liten som möjligt.
6. Membranet ska ha en viss tjocklek;
7. Membranet ska ha stark fysisk styrka och tillräckligt motstånd mot punktering.
c) Val av elektrolyt
Elektrolyt är en viktig del av litiumjonbatteriet, som spelar rollen som överföring och ledning av ström mellan batteriets positiva och negativa elektroder.Elektrolyten som används i litiumjonbatterier är en elektrolytlösning som bildas genom att lösa upp lämpliga litiumsalter i organiska aprotiska blandade lösningsmedel.Den ska i allmänhet uppfylla följande krav:
1. God kemisk stabilitet, ingen kemisk reaktion med elektrodens aktiva substans, kollektorvätska och membran;
2. Bra elektrokemisk stabilitet, med ett brett elektrokemiskt fönster;
3. Hög litiumjonkonduktivitet och låg elektronisk konduktivitet;
4. Brett utbud av vätsketemperatur;
5. Det är säkert, giftfritt och miljövänligt.
(2) Stärk den övergripande säkerhetsdesignen för cellen
Battericellen är länken som kombinerar olika material i batteriet, och integrationen av positiv pol, negativ pol, membran, klack och förpackningsfilm.Utformningen av cellstrukturen påverkar inte bara prestanda hos olika material, utan har också en viktig inverkan på batteriets övergripande elektrokemiska prestanda och säkerhetsprestanda.Materialvalet och utformningen av kärnstrukturen är bara en sorts relation mellan det lokala och helheten.Vid utformningen av kärnan bör det rimliga strukturläget formuleras enligt materialets egenskaper.
Dessutom kan vissa ytterligare skyddsanordningar övervägas för litiumbatteristrukturen.Vanliga skyddsmekanismer är följande:
a) Omkopplarelementet används.När temperaturen inuti batteriet stiger kommer dess motståndsvärde att stiga i enlighet med detta.När temperaturen är för hög kommer strömförsörjningen automatiskt att stoppas;
b) Ställ in en säkerhetsventil (det vill säga luftventilen överst på batteriet).När batteriets inre tryck stiger till ett visst värde öppnas säkerhetsventilen automatiskt för att säkerställa batteriets säkerhet.
Här är några exempel på säkerhetsdesignen för den elektriska kärnstrukturen:
1. Positivt och negativt polkapacitetsförhållande och designstorlek skiva
Välj lämpligt kapacitetsförhållande för positiva och negativa elektroder i enlighet med egenskaperna hos positiva och negativa elektrodmaterial.Förhållandet mellan positiv och negativ elektrodkapacitet hos cellen är en viktig länk relaterad till säkerheten hos litiumjonbatterier.Om den positiva elektrodkapaciteten är för stor, kommer metalllitium att avsättas på ytan av den negativa elektroden, medan om den negativa elektrodkapaciteten är för stor kommer batteriets kapacitet att försvinna kraftigt.I allmänhet är N/P=1,05-1,15, och lämpligt val ska göras i enlighet med den faktiska batterikapaciteten och säkerhetskraven.Stora och små bitar ska utformas så att positionen för den negativa pastan (aktiv substans) omsluter (överstiger) positionen för den positiva pastan.I allmänhet ska bredden vara 1~5 mm större och längden 5~10 mm större.
2. Tillåtelse för diafragmans bredd
Den allmänna principen för membranbreddsdesign är att förhindra intern kortslutning orsakad av direktkontakt mellan positiva och negativa elektroder.Eftersom den termiska krympningen av membranet orsakar deformation av membranet i längd- och breddriktningen under batteriladdning och urladdning och under termisk chock och andra miljöer, ökar polariseringen av det vikta området av membranet på grund av ökningen av avståndet mellan positiva och negativa elektroder;Möjligheten för mikrokortslutning i membranets sträckningsområde ökar på grund av att membranet tunnas ut;Krympning vid kanten av membranet kan leda till direktkontakt mellan de positiva och negativa elektroderna och inre kortslutning, vilket kan orsaka fara på grund av att batteriet rinner av termiskt.Därför, vid utformningen av batteriet, måste dess krympningsegenskaper beaktas vid användning av membranets yta och bredd.Isoleringsfilmen bör vara större än anoden och katoden.Förutom processfelet måste isoleringsfilmen vara minst 0,1 mm längre än utsidan av elektrodstycket.
3. Isoleringsbehandling
Intern kortslutning är en viktig faktor i den potentiella säkerhetsrisken med litiumjonbatterier.Det finns många potentiellt farliga delar som orsakar inre kortslutning i cellens strukturella design.Därför bör nödvändiga åtgärder eller isolering ställas in vid dessa nyckelpositioner för att förhindra intern kortslutning i batteriet under onormala förhållanden, såsom att upprätthålla nödvändigt avstånd mellan de positiva och negativa elektrodöronen;Isoleringstejp ska klistras på den icke-klistrade positionen i mitten av den enda änden, och alla exponerade delar ska täckas.Isoleringstejp ska klistras mellan positiv aluminiumfolie och negativ aktiv substans.Svetsdelen av flänsen ska vara helt täckt med isoleringstejp;Isoleringstejp används på toppen av den elektriska kärnan.
4. Inställning av säkerhetsventil (tryckavlastningsanordning)
Litiumjonbatterier är farliga, vanligtvis för att den inre temperaturen är för hög eller trycket är för högt för att orsaka explosion och brand;Den rimliga tryckavlastningsanordningen kan snabbt släppa ut trycket och värmen inuti batteriet i händelse av fara och minska explosionsrisken.Den rimliga tryckavlastningsanordningen ska inte bara möta batteriets inre tryck under normal drift, utan också automatiskt öppnas för att släppa trycket när det inre trycket når riskgränsen.Tryckavlastningsanordningens inställningsläge ska utformas med hänsyn till batteriskalets deformationsegenskaper på grund av ökningen av det inre trycket.Utformningen av säkerhetsventilen kan realiseras med flagor, kanter, sömmar och hack.
(3) Förbättra processnivån
Ansträngningar bör göras för att standardisera och standardisera produktionsprocessen för cellen.I stegen att blanda, belägga, baka, komprimera, skära och linda, formulera standardisering (såsom membranbredd, elektrolytinjektionsvolym, etc.), förbättra processmedel (såsom lågtrycksinsprutningsmetod, centrifugalpackningsmetod, etc.) , gör ett bra jobb inom processkontroll, säkerställer processkvalitet och minskar skillnaderna mellan produkter;Ställ in speciella arbetssteg i nyckelsteg som påverkar säkerheten (såsom gradning av elektrodstycke, pulversopning, olika svetsmetoder för olika material etc.), implementera standardiserad kvalitetsövervakning, eliminera defekta delar och eliminera defekta produkter (såsom deformation av elektrodstycke, membranpunktion, aktivt material som faller av, elektrolytläckage, etc.);Håll produktionsplatsen ren och snygg, implementera 5S management och 6-sigma kvalitetskontroll, förhindra att föroreningar och fukt blandas i produktionen och minimera inverkan av olyckor i produktionen på säkerheten.
Posttid: 2022-nov-16