3. Beveiligingstechnologie
Hoewel lithium-ionbatterijen veel verborgen gevaren hebben, kunnen ze onder specifieke gebruiksomstandigheden en met bepaalde maatregelen het optreden van nevenreacties en heftige reacties in de batterijcellen effectief beheersen om een veilig gebruik ervan te garanderen.Het volgende is een korte inleiding tot verschillende veelgebruikte veiligheidstechnologieën voor lithium-ionbatterijen.
（1） Selecteer grondstoffen met een hogere veiligheidsfactor
Positieve en negatieve polaire actieve materialen, diafragmamaterialen en elektrolyten met een hogere veiligheidsfactor moeten worden geselecteerd.
a) Selectie van positief materiaal
De veiligheid van kathodematerialen is voornamelijk gebaseerd op de volgende drie aspecten:
1. Thermodynamische stabiliteit van materialen;
2. Chemische stabiliteit van materialen;
3. Fysische eigenschappen van materialen.
b) Selectie van membraanmaterialen
De belangrijkste functie van het diafragma is om de positieve en negatieve elektroden van de batterij te scheiden, om kortsluiting te voorkomen die wordt veroorzaakt door contact tussen de positieve en negatieve elektroden, en om elektrolytische ionen door te laten, dat wil zeggen, het heeft elektronische isolatie en ionen geleidbaarheid.De volgende punten moeten in acht worden genomen bij het selecteren van het membraan voor lithium-ionbatterijen:
1. Het heeft elektronische isolatie om de mechanische isolatie van positieve en negatieve elektroden te verzekeren;
2. Het heeft een bepaalde opening en porositeit om een lage weerstand en een hoge ionische geleidbaarheid te garanderen;
3. Het membraanmateriaal moet voldoende chemische stabiliteit hebben en bestand zijn tegen elektrolytcorrosie;
4. Het diafragma heeft de functie van automatische uitschakelbeveiliging;
5. De thermische krimp en vervorming van het diafragma moet zo klein mogelijk zijn;
6. Het diafragma moet een bepaalde dikte hebben;
7. Het diafragma moet een sterke fysieke sterkte hebben en voldoende weerstand tegen doorboren.
c) Selectie van elektrolyt
Elektrolyt is een belangrijk onderdeel van de lithium-ionbatterij, die de rol speelt van het overbrengen en geleiden van stroom tussen de positieve en negatieve elektroden van de batterij.De elektrolyt die wordt gebruikt in lithium-ionbatterijen is een elektrolytoplossing die wordt gevormd door geschikte lithiumzouten op te lossen in organische aprotische gemengde oplosmiddelen.Het zal over het algemeen aan de volgende vereisten voldoen:
1. Goede chemische stabiliteit, geen chemische reactie met elektrode-actieve stof, collectorvloeistof en diafragma;
2. Goede elektrochemische stabiliteit, met een breed elektrochemisch venster;
3. Hoge lithium-iongeleidbaarheid en lage elektronische geleidbaarheid;
4. Breed scala aan vloeistoftemperaturen;
5. Het is veilig, niet giftig en milieuvriendelijk.
(2) Versterk het algehele veiligheidsontwerp van de cel
De batterijcel is de schakel die verschillende materialen van de batterij combineert, en de integratie van positieve pool, negatieve pool, diafragma, lipje en verpakkingsfolie.Het ontwerp van de celstructuur heeft niet alleen invloed op de prestaties van verschillende materialen, maar heeft ook een belangrijke invloed op de algehele elektrochemische prestaties en veiligheidsprestaties van de batterij.De materiaalkeuze en het ontwerp van de kernstructuur zijn slechts een soort relatie tussen het lokale en het geheel.Bij het ontwerp van de kern moet de redelijke structuurmodus worden geformuleerd op basis van de materiaaleigenschappen.
Bovendien kunnen enkele aanvullende beschermingsmiddelen worden overwogen voor de structuur van de lithiumbatterij.Gemeenschappelijke beschermingsmechanismen zijn als volgt:
a) Het schakelelement wordt overgenomen.Wanneer de temperatuur in de batterij stijgt, zal de weerstandswaarde dienovereenkomstig stijgen.Wanneer de temperatuur te hoog is, wordt de stroomtoevoer automatisch gestopt;
b) Stel een veiligheidsklep in (dat wil zeggen, de ontluchter aan de bovenkant van de batterij).Wanneer de interne druk van de batterij tot een bepaalde waarde stijgt, zal de veiligheidsklep automatisch openen om de veiligheid van de batterij te waarborgen.
Hier zijn enkele voorbeelden van het veiligheidsontwerp van de elektrische kernstructuur:
1. Positieve en negatieve poolcapaciteitsverhouding en ontwerpgrootteschijf
Selecteer de juiste capaciteitsverhouding van positieve en negatieve elektroden volgens de kenmerken van positieve en negatieve elektrodematerialen.De verhouding tussen positieve en negatieve elektrodecapaciteit van de cel is een belangrijke schakel met betrekking tot de veiligheid van lithium-ionbatterijen.Als de capaciteit van de positieve elektrode te groot is, zal metaallithium zich op het oppervlak van de negatieve elektrode afzetten, terwijl als de capaciteit van de negatieve elektrode te groot is, de capaciteit van de batterij sterk verloren gaat.Over het algemeen is N/P=1,05-1,15 en moet de juiste keuze worden gemaakt op basis van de feitelijke batterijcapaciteit en veiligheidseisen.Grote en kleine stukken moeten zo worden ontworpen dat de positie van de negatieve pasta (werkzame stof) de positie van de positieve pasta omsluit (overtreft).Over het algemeen zal de breedte 1~5 mm groter zijn en de lengte 5~10 mm groter.
2. Toelage voor membraanbreedte
Het algemene principe van het ontwerp met een diafragmabreedte is het voorkomen van interne kortsluiting veroorzaakt door direct contact tussen positieve en negatieve elektroden.Aangezien de thermische krimp van het diafragma vervorming van het diafragma in de lengte- en breedterichting veroorzaakt tijdens het opladen en ontladen van de batterij en onder thermische schokken en andere omgevingen, neemt de polarisatie van het gevouwen gebied van het diafragma toe als gevolg van de toename van de afstand tussen positieve en negatieve elektroden;De mogelijkheid van microkortsluiting in het rekgebied van het diafragma wordt vergroot door het dunner worden van het diafragma;Krimp aan de rand van het membraan kan leiden tot direct contact tussen de positieve en negatieve elektroden en interne kortsluiting, wat gevaar kan opleveren door thermisch weglopen van de batterij.Daarom moet bij het ontwerpen van de batterij rekening worden gehouden met de krimpkarakteristieken bij het gebruik van het gebied en de breedte van het diafragma.De isolatiefilm moet groter zijn dan de anode en kathode.Naast de procesfout moet de isolatiefilm minstens 0,1 mm langer zijn dan de buitenkant van het elektrodestuk.
3. Isolatiebehandeling
Interne kortsluiting is een belangrijke factor in het potentiële veiligheidsrisico van lithium-ionbatterijen.Er zijn veel potentieel gevaarlijke onderdelen die interne kortsluiting veroorzaken in het structurele ontwerp van de cel.Daarom moeten op deze sleutelposities de nodige maatregelen of isolatie worden getroffen om interne kortsluiting in de batterij onder abnormale omstandigheden te voorkomen, zoals het handhaven van de noodzakelijke afstand tussen de positieve en negatieve elektrode-oren;Isolatietape moet worden geplakt op de niet-plakpositie in het midden van het enkele uiteinde en alle blootgestelde delen moeten worden bedekt;Isolatietape wordt geplakt tussen positieve aluminiumfolie en negatieve werkzame stof;Het gelaste deel van de kabelschoen moet volledig worden afgedekt met isolatietape;Isolatietape wordt gebruikt op de bovenkant van de elektrische kern.
4. Instellen veiligheidsventiel (drukontlastingsinrichting)
Lithium-ionbatterijen zijn gevaarlijk, meestal omdat de interne temperatuur te hoog is of de druk te hoog is om explosie en brand te veroorzaken;Het redelijke drukontlastingsapparaat kan in geval van gevaar snel de druk en warmte in de batterij laten ontsnappen en het explosierisico verminderen.Het redelijke drukontlastingsapparaat moet niet alleen voldoen aan de interne druk van de batterij tijdens normaal gebruik, maar ook automatisch openen om de druk te laten ontsnappen wanneer de interne druk de gevarenlimiet bereikt.Bij het ontwerp van de instelpositie van de drukontlastingsinrichting moet rekening worden gehouden met de vervormingskenmerken van het batterijomhulsel als gevolg van de toename van de interne druk;Het ontwerp van de veiligheidsklep kan worden gerealiseerd door schilfers, randen, naden en inkepingen.
(3) Verbeter het procesniveau
Er moeten inspanningen worden geleverd om het productieproces van de cel te standaardiseren en te standaardiseren.In de stappen van mengen, coaten, bakken, verdichten, snijden en wikkelen, standaardisatie formuleren (zoals membraanbreedte, elektrolytinjectievolume, enz.), Procesmiddelen verbeteren (zoals lagedrukinjectiemethode, centrifugale verpakkingsmethode, enz.) , goed werk leveren in procesbeheersing, proceskwaliteit waarborgen en de verschillen tussen producten verkleinen;Stel speciale werkstappen in belangrijke stappen in die van invloed zijn op de veiligheid (zoals ontbramen van elektrodestuk, poeder vegen, verschillende lasmethoden voor verschillende materialen, etc.), implementeer gestandaardiseerde kwaliteitsbewaking, elimineer defecte onderdelen en elimineer defecte producten (zoals vervorming van elektrodestuk, membraanpunctie, actief materiaal dat eraf valt, elektrolytlekkage, enz.);Houd de productielocatie schoon en netjes, implementeer 5S-beheer en 6-sigma-kwaliteitscontrole, voorkom dat onzuiverheden en vocht zich tijdens de productie vermengen en minimaliseer de impact van ongevallen in de productie op de veiligheid.
Posttijd: 16-nov-2022