3. Teknologi keselamatan
Walaupun bateri litium ion mempunyai banyak bahaya tersembunyi, dalam keadaan penggunaan tertentu dan dengan langkah-langkah tertentu, ia boleh mengawal dengan berkesan tindak balas sampingan dan tindak balas ganas dalam sel bateri untuk memastikan penggunaannya selamat.Berikut ialah pengenalan ringkas kepada beberapa teknologi keselamatan yang biasa digunakan untuk bateri lithium ion.
（1） Pilih bahan mentah dengan faktor keselamatan yang lebih tinggi
Bahan aktif polar positif dan negatif, bahan diafragma dan elektrolit dengan faktor keselamatan yang lebih tinggi hendaklah dipilih.
a) Pemilihan bahan positif
Keselamatan bahan katod terutamanya berdasarkan tiga aspek berikut:
1. Kestabilan termodinamik bahan;
2. Kestabilan kimia bahan;
3. Sifat fizikal bahan.
b) Pemilihan bahan diafragma
Fungsi utama diafragma adalah untuk memisahkan elektrod positif dan negatif bateri, untuk mengelakkan litar pintas yang disebabkan oleh sentuhan antara elektrod positif dan negatif, dan untuk membolehkan ion elektrolit melaluinya, iaitu, ia mempunyai penebat elektronik dan ion. kekonduksian.Perkara berikut perlu diberi perhatian apabila memilih diafragma untuk bateri ion litium:
1. Ia mempunyai penebat elektronik untuk memastikan pengasingan mekanikal elektrod positif dan negatif;
2. Ia mempunyai apertur dan keliangan tertentu untuk memastikan rintangan rendah dan kekonduksian ionik yang tinggi;
3. Bahan diafragma hendaklah mempunyai kestabilan kimia yang mencukupi dan mesti tahan terhadap kakisan elektrolit;
4. Diafragma hendaklah mempunyai fungsi perlindungan penutupan automatik;
5. Pengecutan haba dan ubah bentuk diafragma hendaklah sekecil mungkin;
6. Diafragma hendaklah mempunyai ketebalan tertentu;
7. Diafragma hendaklah mempunyai kekuatan fizikal yang kuat dan rintangan tusukan yang cukup.
c) Pemilihan elektrolit
Elektrolit adalah bahagian penting dalam bateri ion litium, yang memainkan peranan menghantar dan menghantar arus antara elektrod positif dan negatif bateri.Elektrolit yang digunakan dalam bateri ion litium ialah larutan elektrolit yang terbentuk dengan melarutkan garam litium yang sesuai dalam pelarut campuran aprotik organik.Ia secara amnya hendaklah memenuhi keperluan berikut:
1. Kestabilan kimia yang baik, tiada tindak balas kimia dengan bahan aktif elektrod, cecair pengumpul dan diafragma;
2. Kestabilan elektrokimia yang baik, dengan tingkap elektrokimia yang luas;
3. Kekonduksian ion litium yang tinggi dan kekonduksian elektronik yang rendah;
4. Pelbagai suhu cecair;
5. Ia selamat, tidak toksik dan mesra alam.
(2) Mengukuhkan reka bentuk keselamatan keseluruhan sel
Sel bateri ialah pautan yang menggabungkan pelbagai bahan bateri, dan penyepaduan kutub positif, kutub negatif, diafragma, lug dan filem pembungkusan.Reka bentuk struktur sel bukan sahaja mempengaruhi prestasi pelbagai bahan, tetapi juga mempunyai kesan penting ke atas prestasi elektrokimia keseluruhan dan prestasi keselamatan bateri.Pemilihan bahan dan reka bentuk struktur teras hanyalah sejenis hubungan antara tempatan dan keseluruhan.Dalam reka bentuk teras, mod struktur yang munasabah harus dirumus mengikut ciri-ciri bahan.
Di samping itu, beberapa peranti pelindung tambahan boleh dipertimbangkan untuk struktur bateri litium.Mekanisme perlindungan biasa adalah seperti berikut:
a) Elemen suis diterima pakai.Apabila suhu di dalam bateri meningkat, nilai rintangannya akan meningkat dengan sewajarnya.Apabila suhu terlalu tinggi, bekalan kuasa akan dihentikan secara automatik;
b) Tetapkan injap keselamatan (iaitu, bolong udara di bahagian atas bateri).Apabila tekanan dalaman bateri meningkat kepada nilai tertentu, injap keselamatan akan terbuka secara automatik untuk memastikan keselamatan bateri.
Berikut ialah beberapa contoh reka bentuk keselamatan struktur teras elektrik:
1. Nisbah kapasiti kutub positif dan negatif dan kepingan saiz reka bentuk
Pilih nisbah kapasiti yang sesuai bagi elektrod positif dan negatif mengikut ciri-ciri bahan elektrod positif dan negatif.Nisbah kapasiti elektrod positif dan negatif sel adalah pautan penting yang berkaitan dengan keselamatan bateri ion litium.Jika kapasiti elektrod positif terlalu besar, litium logam akan memendap pada permukaan elektrod negatif, manakala jika kapasiti elektrod negatif terlalu besar, kapasiti bateri akan hilang dengan ketara.Secara amnya, N/P=1.05-1.15, dan pemilihan yang sesuai hendaklah dibuat mengikut kapasiti bateri sebenar dan keperluan keselamatan.Potongan besar dan kecil hendaklah direka bentuk supaya kedudukan pes negatif (bahan aktif) menyelubungi (melebihi) kedudukan pes positif.Secara amnya, lebar hendaklah 1~5 mm lebih besar dan panjang hendaklah 5~10 mm lebih besar.
2. Elaun untuk lebar diafragma
Prinsip umum reka bentuk lebar diafragma adalah untuk mengelakkan litar pintas dalaman yang disebabkan oleh sentuhan langsung antara elektrod positif dan negatif.Oleh kerana pengecutan haba diafragma menyebabkan ubah bentuk diafragma dalam arah panjang dan lebar semasa mengecas dan menyahcas bateri dan di bawah kejutan haba dan persekitaran lain, polarisasi kawasan terlipat diafragma meningkat disebabkan oleh peningkatan jarak antara positif dan elektrod negatif;Kemungkinan litar pintas mikro di kawasan regangan diafragma meningkat disebabkan oleh penipisan diafragma;Pengecutan pada tepi diafragma boleh menyebabkan sentuhan terus antara elektrod positif dan negatif dan litar pintas dalaman, yang boleh menyebabkan bahaya akibat pelepasan haba bateri.Oleh itu, apabila mereka bentuk bateri, ciri-ciri pengecutannya mesti diambil kira dalam penggunaan kawasan dan lebar diafragma.Filem pengasingan hendaklah lebih besar daripada anod dan katod.Sebagai tambahan kepada ralat proses, filem pengasingan mestilah sekurang-kurangnya 0.1mm lebih panjang daripada bahagian luar bahagian elektrod.
3. Rawatan penebat
Litar pintas dalaman adalah faktor penting dalam potensi bahaya keselamatan bateri litium-ion.Terdapat banyak bahagian berbahaya yang berpotensi menyebabkan litar pintas dalaman dalam reka bentuk struktur sel.Oleh itu, langkah-langkah atau penebat yang perlu hendaklah ditetapkan pada kedudukan utama ini untuk mengelakkan litar pintas dalaman dalam bateri dalam keadaan tidak normal, seperti mengekalkan jarak yang diperlukan antara telinga elektrod positif dan negatif;Pita penebat hendaklah ditampal pada kedudukan bukan tampal di tengah-tengah hujung tunggal, dan semua bahagian terdedah hendaklah ditutup;Pita penebat hendaklah ditampal di antara kerajang aluminium positif dan bahan aktif negatif;Bahagian kimpalan lug hendaklah ditutup sepenuhnya dengan pita penebat;Pita penebat digunakan pada bahagian atas teras elektrik.
4. Menetapkan injap keselamatan (peranti pelepas tekanan)
Bateri litium ion berbahaya, biasanya kerana suhu dalaman terlalu tinggi atau tekanan terlalu tinggi untuk menyebabkan letupan dan kebakaran;Peranti pelepasan tekanan yang munasabah boleh dengan cepat melepaskan tekanan dan haba di dalam bateri sekiranya berlaku bahaya, dan mengurangkan risiko letupan.Peranti pelepasan tekanan yang munasabah bukan sahaja akan memenuhi tekanan dalaman bateri semasa operasi biasa, tetapi juga terbuka secara automatik untuk melepaskan tekanan apabila tekanan dalaman mencapai had bahaya.Kedudukan tetapan peranti pelepasan tekanan hendaklah direka bentuk dengan mengambil kira ciri-ciri ubah bentuk cangkang bateri akibat peningkatan tekanan dalaman;Reka bentuk injap keselamatan boleh direalisasikan dengan kepingan, tepi, jahitan dan torehan.
(3) Meningkatkan tahap proses
Usaha harus dilakukan untuk menyeragamkan dan menyeragamkan proses pengeluaran sel.Dalam langkah-langkah pencampuran, salutan, penaik, pemadatan, belahan dan penggulungan, rumuskan penyeragaman (seperti lebar diafragma, jumlah suntikan elektrolit, dll.), memperbaiki cara proses (seperti kaedah suntikan tekanan rendah, kaedah pembungkusan emparan, dll.) , melakukan kerja yang baik dalam kawalan proses, memastikan kualiti proses, dan menyempitkan perbezaan antara produk;Tetapkan langkah kerja khas dalam langkah utama yang menjejaskan keselamatan (seperti menyahburkan kepingan elektrod, menyapu serbuk, kaedah kimpalan yang berbeza untuk bahan yang berbeza, dsb.), melaksanakan pemantauan kualiti piawai, menghapuskan bahagian yang rosak, dan menghapuskan produk yang rosak (seperti ubah bentuk kepingan elektrod, tusukan diafragma, bahan aktif jatuh, kebocoran elektrolit, dsb.);Pastikan tapak pengeluaran bersih dan kemas, laksana pengurusan 5S dan kawalan kualiti 6-sigma, mengelakkan kekotoran dan lembapan daripada bercampur dalam pengeluaran, dan meminimumkan kesan kemalangan dalam pengeluaran terhadap keselamatan.
Masa siaran: Nov-16-2022