3. Технология безопасности
Хотя ионно-литиевые аккумуляторы таят в себе много скрытых опасностей, при определенных условиях использования и при определенных мерах они могут эффективно контролировать возникновение побочных реакций и бурных реакций в элементах аккумуляторов, чтобы обеспечить их безопасное использование.Ниже приводится краткое введение в несколько широко используемых технологий безопасности для ионно-литиевых аккумуляторов.
（1） Выбирайте сырье с более высоким коэффициентом безопасности
Следует выбирать активные материалы положительной и отрицательной полярности, материалы диафрагмы и электролиты с более высоким коэффициентом безопасности.
а) Подбор положительного материала
Безопасность катодных материалов в основном основана на следующих трех аспектах:
1. Термодинамическая стабильность материалов;
2. Химическая стойкость материалов;
3. Физические свойства материалов.
б) Выбор материалов диафрагмы
Основная функция диафрагмы состоит в том, чтобы разделить положительный и отрицательный электроды батареи, предотвратить короткое замыкание, вызванное контактом между положительным и отрицательным электродами, и обеспечить прохождение ионов электролита, то есть она имеет электронную изоляцию и ионную изоляцию. проводимость.При выборе диафрагмы для ионно-литиевых аккумуляторов следует учитывать следующие моменты:
1. Он имеет электронную изоляцию для обеспечения механической изоляции положительных и отрицательных электродов;
2. Он имеет определенную апертуру и пористость, чтобы обеспечить низкое сопротивление и высокую ионную проводимость;
3. Материал диафрагмы должен иметь достаточную химическую стойкость и должен быть устойчив к электролитной коррозии;
4. Мембрана должна иметь функцию защиты от автоматического отключения;
5. Термическая усадка и деформация диафрагмы должны быть как можно меньше;
6. Диафрагма должна иметь определенную толщину;
7. Мембрана должна иметь высокую физическую прочность и достаточную устойчивость к проколам.
в) Выбор электролита
Электролит является важной частью литий-ионного аккумулятора, который играет роль передачи и проведения тока между положительным и отрицательным электродами аккумулятора.Электролит, используемый в ионно-литиевых батареях, представляет собой раствор электролита, образованный путем растворения соответствующих солей лития в органических апротонных смешанных растворителях.Как правило, он должен отвечать следующим требованиям:
1. Хорошая химическая стабильность, отсутствие химической реакции с активным веществом электрода, коллекторной жидкостью и диафрагмой;
2. Хорошая электрохимическая стабильность с широким электрохимическим окном;
3. Высокая проводимость ионов лития и низкая электронная проводимость;
4. Широкий диапазон температуры жидкости;
5. Он безопасен, нетоксичен и экологически чист.
(2) Укрепить общую конструкцию безопасности ячейки
Аккумуляторная ячейка представляет собой связующее звено, объединяющее различные материалы батареи, а также интеграцию положительного полюса, отрицательного полюса, диафрагмы, наконечника и упаковочной пленки.Конструкция ячейки не только влияет на характеристики различных материалов, но также оказывает важное влияние на общие электрохимические характеристики и показатели безопасности батареи.Выбор материалов и дизайн основной конструкции — это своего рода отношения между локальным и целым.При проектировании сердечника разумный режим конструкции должен быть сформулирован в соответствии с характеристиками материала.
Кроме того, для конструкции литиевой батареи можно предусмотреть некоторые дополнительные защитные устройства.Общие защитные механизмы следующие:
а) Элемент переключателя принимается.Когда температура внутри батареи повышается, значение ее сопротивления соответственно увеличивается.Когда температура слишком высока, подача питания будет автоматически остановлена;
б) Установите предохранительный клапан (то есть воздухоотводчик в верхней части аккумулятора).Когда внутреннее давление батареи поднимается до определенного значения, предохранительный клапан автоматически открывается, чтобы обеспечить безопасность батареи.
Вот несколько примеров безопасного проектирования электрической активной зоны:
1. Соотношение емкости положительного и отрицательного полюса и срез расчетного размера
Выберите соответствующее соотношение емкости положительного и отрицательного электродов в соответствии с характеристиками материалов положительного и отрицательного электродов.Соотношение емкости положительного и отрицательного электродов элемента является важным звеном, связанным с безопасностью литий-ионных аккумуляторов.Если емкость положительного электрода слишком велика, металлический литий будет осаждаться на поверхности отрицательного электрода, а если емкость отрицательного электрода слишком велика, емкость батареи будет значительно снижена.Как правило, N/P=1,05-1,15, и соответствующий выбор должен быть сделан в соответствии с фактической емкостью батареи и требованиями безопасности.Крупные и мелкие детали должны быть выполнены таким образом, чтобы положение отрицательной пасты (активного вещества) закрывало (превышало) положение положительной пасты.Как правило, ширина должна быть на 1~5 мм больше, а длина должна быть на 5~10 мм больше.
2. Припуск на ширину диафрагмы
Общий принцип конструкции ширины диафрагмы заключается в предотвращении внутреннего короткого замыкания, вызванного прямым контактом между положительным и отрицательным электродами.Поскольку термическая усадка диафрагмы вызывает деформацию диафрагмы по длине и ширине при зарядке и разрядке аккумуляторов, а также при термическом ударе и других воздействиях, поляризация складчатой области диафрагмы увеличивается из-за увеличения расстояния между положительными контактами. и отрицательные электроды;Возможность микрокороткого замыкания в зоне растяжения диафрагмы повышена за счет утончения диафрагмы;Усадка на краю диафрагмы может привести к прямому контакту между положительным и отрицательным электродами и внутреннему короткому замыканию, что может вызвать опасность из-за теплового разгона батареи.Поэтому при проектировании батареи необходимо учитывать ее усадочные характеристики при использовании площади и ширины диафрагмы.Изоляционная пленка должна быть больше, чем анод и катод.В дополнение к технологической ошибке изоляционная пленка должна быть не менее чем на 0,1 мм длиннее, чем внешняя сторона электрода.
3. Лечение изоляции
Внутреннее короткое замыкание является важным фактором потенциальной угрозы безопасности литий-ионного аккумулятора.Есть много потенциально опасных частей, которые вызывают внутреннее короткое замыкание в конструкции ячейки.Следовательно, в этих ключевых положениях должны быть установлены необходимые меры или изоляция для предотвращения внутреннего короткого замыкания в аккумуляторе при ненормальных условиях, например, поддержание необходимого расстояния между ушками положительного и отрицательного электродов;Изоляционная лента должна быть наклеена в месте, где нет пасты, посередине одинарного конца, и все открытые части должны быть закрыты;Изоляционная лента должна быть наклеена между положительной алюминиевой фольгой и отрицательным активным веществом;Привариваемая часть наконечника должна быть полностью покрыта изоляционной лентой;Изоляционная лента используется на верхней части электрического сердечника.
4.Настройка предохранительного клапана (устройство сброса давления)
Литий-ионные батареи опасны, как правило, потому, что внутренняя температура или давление слишком высоки, чтобы вызвать взрыв и пожар;Разумное устройство сброса давления может быстро сбросить давление и тепло внутри батареи в случае опасности и снизить риск взрыва.Разумное устройство сброса давления должно не только соответствовать внутреннему давлению батареи во время нормальной работы, но и автоматически открываться для сброса давления, когда внутреннее давление достигает опасного предела.Положение установки устройства сброса давления должно быть рассчитано с учетом характеристик деформации корпуса батареи из-за увеличения внутреннего давления;Конструкция предохранительного клапана может быть реализована отщепами, кромками, швами и зазубринами.
(3) Улучшить уровень процесса
Следует приложить усилия для стандартизации и стандартизации процесса производства клетки.На этапах смешивания, нанесения покрытия, запекания, уплотнения, резки и намотки, стандартизации состава (например, ширины диафрагмы, объема впрыска электролита и т. д.), улучшения технологических средств (таких как метод впрыска под низким давлением, метод центробежной упаковки и т. д.) , хорошо справляться с управлением технологическим процессом, обеспечивать качество процесса и сужать различия между продуктами;Установите специальные рабочие операции на ключевые этапы, влияющие на безопасность (например, снятие заусенцев с детали электрода, заметание порошка, различные методы сварки для разных материалов и т. д.), внедрите стандартизированный контроль качества, устраните дефектные детали и дефектные продукты (например, деформацию обломок электрода, прокол диафрагмы, выпадение активного материала, утечка электролита и т. д.);Поддерживайте производственную площадку в чистоте и порядке, внедряйте управление 5S и контроль качества 6-сигма, предотвращайте попадание примесей и влаги в производство и сводите к минимуму влияние несчастных случаев на производстве на безопасность.
Время публикации: 16 ноября 2022 г.