3. Tecnoloxía de seguridade
Aínda que as baterías de iones de litio teñen moitos perigos ocultos, en condicións específicas de uso e con determinadas medidas, poden controlar eficazmente a aparición de reaccións secundarias e reaccións violentas nas células da batería para garantir o seu uso seguro.A seguinte é unha breve introdución a varias tecnoloxías de seguridade de uso común para baterías de iones de litio.
（1） Seleccione materias primas con maior factor de seguridade
Seleccionaranse materiais activos polares positivos e negativos, materiais de diafragma e electrólitos con maior factor de seguridade.
a) Selección de material positivo
A seguridade dos materiais do cátodo baséase principalmente nos seguintes tres aspectos:
1. Estabilidade termodinámica dos materiais;
2. Estabilidade química dos materiais;
3. Propiedades físicas dos materiais.
b) Selección de materiais de diafragma
A función principal do diafragma é separar os electrodos positivos e negativos da batería, evitar o curtocircuíto causado polo contacto entre os electrodos positivos e negativos e permitir o paso dos ións electrolíticos, é dicir, ten illamento electrónico e ións. condutividade.Deben terse en conta os seguintes puntos ao seleccionar o diafragma para baterías de iones de litio:
1. Ten illamento electrónico para garantir o illamento mecánico dos electrodos positivos e negativos;
2. Ten unha certa apertura e porosidade para garantir unha baixa resistencia e unha alta condutividade iónica;
3. O material do diafragma terá unha estabilidade química suficiente e debe ser resistente á corrosión electrolítica;
4. O diafragma terá a función de protección de apagado automático;
5. A contracción térmica e a deformación do diafragma será o menor posible;
6. O diafragma terá un certo grosor;
7. O diafragma terá unha forte forza física e suficiente resistencia á perforación.
c) Selección do electrólito
O electrólito é unha parte importante da batería de iones de litio, que desempeña o papel de transmitir e conducir a corrente entre os electrodos positivos e negativos da batería.O electrólito usado nas baterías de ión-litio é unha solución de electrólitos formada disolvendo sales de litio adecuadas en disolventes orgánicos apróticos mixtos.Con carácter xeral, cumprirá os seguintes requisitos:
1. Boa estabilidade química, sen reacción química coa substancia activa do electrodo, o fluído colector e o diafragma;
2. Boa estabilidade electroquímica, cunha ampla ventá electroquímica;
3. Alta condutividade de ións de litio e baixa condutividade electrónica;
4. Ampla gama de temperatura do líquido;
5. É seguro, non tóxico e respectuoso co medio ambiente.
(2) Reforzar o deseño xeral de seguridade da célula
A célula da batería é o enlace que combina varios materiais da batería e a integración de polo positivo, polo negativo, diafragma, lengüeta e película de embalaxe.O deseño da estrutura da cela non só afecta o rendemento de varios materiais, senón que tamén ten un impacto importante no rendemento electroquímico xeral e no rendemento de seguridade da batería.A selección de materiais e o deseño da estrutura do núcleo son só unha especie de relación entre o local e o conxunto.No deseño do núcleo, o modo de estrutura razoable debe formularse segundo as características do material.
Ademais, pódense considerar algúns dispositivos de protección adicionais para a estrutura da batería de litio.Os mecanismos de protección comúns son os seguintes:
a) Adoptase o elemento interruptor.Cando a temperatura dentro da batería aumenta, o seu valor de resistencia aumentará en consecuencia.Cando a temperatura é demasiado alta, a subministración de enerxía pararase automaticamente;
b) Coloque unha válvula de seguridade (é dicir, a ventilación de aire na parte superior da batería).Cando a presión interna da batería aumenta ata un determinado valor, a válvula de seguridade abrirase automaticamente para garantir a seguridade da batería.
Aquí tes algúns exemplos do deseño de seguridade da estrutura do núcleo eléctrico:
1. Relación de capacidade de polo positivo e negativo e porción de tamaño do deseño
Seleccione a relación de capacidade adecuada dos electrodos positivos e negativos segundo as características dos materiais dos electrodos positivos e negativos.A relación entre a capacidade do electrodo positivo e negativo da cela é un vínculo importante relacionado coa seguridade das baterías de iones de litio.Se a capacidade do electrodo positivo é demasiado grande, o litio metálico depositarase na superficie do electrodo negativo, mentres que se a capacidade do electrodo negativo é demasiado grande, a capacidade da batería perderase moito.Xeralmente, N/P=1,05-1,15, e a selección adecuada farase segundo a capacidade real da batería e os requisitos de seguridade.As pezas grandes e pequenas deseñaranse de xeito que a posición da pasta negativa (substancia activa) encerre (supere) a posición da pasta positiva.Xeralmente, o ancho será 1~5 mm maior e a lonxitude será 5~10 mm maior.
2. Asignación para o ancho do diafragma
O principio xeral do deseño de ancho do diafragma é evitar o curtocircuíto interno causado polo contacto directo entre electrodos positivos e negativos.Como a contracción térmica do diafragma provoca a deformación do diafragma na dirección de lonxitude e ancho durante a carga e descarga da batería e baixo choque térmico e outros ambientes, a polarización da área dobrada do diafragma aumenta debido ao aumento da distancia entre os positivos. e electrodos negativos;A posibilidade de microcurtocircuíto na zona de estiramento do diafragma aumenta debido ao adelgazamento do diafragma;O encollemento no bordo do diafragma pode provocar un contacto directo entre os electrodos positivos e negativos e un curtocircuíto interno, o que pode causar perigo debido á fuga térmica da batería.Polo tanto, á hora de deseñar a batería, hai que ter en conta as súas características de contracción no uso da área e ancho do diafragma.A película de illamento debe ser maior que o ánodo e o cátodo.Ademais do erro do proceso, a película de illamento debe ser polo menos 0,1 mm máis longa que o lado exterior da peza do electrodo.
3.Tratamento de illamento
O curtocircuíto interno é un factor importante no perigo potencial de seguridade da batería de ión-litio.Hai moitas pezas potencialmente perigosas que provocan un curtocircuíto interno no deseño estrutural da célula.Polo tanto, as medidas ou illamento necesarios deben establecerse nestas posicións clave para evitar curtocircuítos internos na batería en condicións anormais, como manter o espazo necesario entre as orellas dos electrodos positivos e negativos;A cinta illante debe pegarse na posición sen pegar no medio do único extremo e cubriranse todas as partes expostas;Pegarase cinta illante entre a folla de aluminio positiva e a substancia activa negativa;A parte soldada da lengüeta estará completamente cuberta con cinta illante;A cinta illante úsase na parte superior do núcleo eléctrico.
4. Configuración da válvula de seguridade (dispositivo de alivio de presión)
As baterías de iones de litio son perigosas, normalmente porque a temperatura interna é demasiado alta ou a presión é demasiado alta para provocar explosión e incendio;O dispositivo de alivio de presión razoable pode liberar rapidamente a presión e a calor dentro da batería en caso de perigo e reducir o risco de explosión.O dispositivo de alivio de presión razoable non só cumprirá a presión interna da batería durante o funcionamento normal, senón que tamén se abrirá automaticamente para liberar a presión cando a presión interna alcance o límite de perigo.A posición de fixación do dispositivo de alivio de presión deseñarase tendo en conta as características de deformación da carcasa da batería debido ao aumento da presión interna;O deseño da válvula de seguridade pódese realizar mediante escamas, bordos, costuras e muescas.
(3) Mellorar o nivel de proceso
Deben facerse esforzos para estandarizar e estandarizar o proceso de produción da célula.Nos pasos de mestura, revestimento, cocción, compactación, corte e enrolamento, formule a estandarización (como o ancho do diafragma, o volume de inxección de electrólitos, etc.), mellore os medios de proceso (como o método de inxección a baixa presión, o método de envasado centrífugo, etc.) , facer un bo traballo no control do proceso, garantir a calidade do proceso e reducir as diferenzas entre produtos;Establecer pasos especiais de traballo en pasos clave que afectan á seguridade (como desbarbado da peza do electrodo, varrido de po, diferentes métodos de soldadura para diferentes materiais, etc.), implementar un control de calidade estandarizado, eliminar pezas defectuosas e eliminar produtos defectuosos (como a deformación de peza de electrodo, punción do diafragma, caída de material activo, fuga de electrólitos, etc.);Mantén o lugar de produción limpo e ordenado, implementa a xestión 5S e o control de calidade 6-sigma, evita que as impurezas e a humidade se mesturan na produción e minimiza o impacto dos accidentes na produción na seguridade.
Hora de publicación: 16-novembro-2022