3. Tecnologia di sicurezza
Sebbene le batterie agli ioni di litio presentino molti pericoli nascosti, in specifiche condizioni d'uso e con determinate misure, possono controllare efficacemente il verificarsi di reazioni collaterali e reazioni violente nelle celle della batteria per garantirne un uso sicuro.Quella che segue è una breve introduzione a diverse tecnologie di sicurezza comunemente utilizzate per le batterie agli ioni di litio.
（1） Selezionare materie prime con fattore di sicurezza più elevato
Devono essere selezionati materiali attivi polari positivi e negativi, materiali del diaframma ed elettroliti con fattore di sicurezza più elevato.
a) Selezione del materiale positivo
La sicurezza dei materiali catodici si basa principalmente sui seguenti tre aspetti:
1. Stabilità termodinamica dei materiali;
2. Stabilità chimica dei materiali;
3. Proprietà fisiche dei materiali.
b) Selezione dei materiali del diaframma
La funzione principale del diaframma è quella di separare gli elettrodi positivi e negativi della batteria, prevenire cortocircuiti causati dal contatto tra gli elettrodi positivi e negativi e consentire il passaggio degli ioni dell'elettrolito, ovvero ha isolamento elettronico e ioni conducibilità.Quando si seleziona il diaframma per le batterie agli ioni di litio, è necessario tenere presente i seguenti punti:
1. Ha un isolamento elettronico per garantire l'isolamento meccanico degli elettrodi positivi e negativi;
2. Ha una certa apertura e porosità per garantire bassa resistenza e alta conducibilità ionica;
3. Il materiale del diaframma deve avere una sufficiente stabilità chimica e deve essere resistente alla corrosione elettrolitica;
4. Il diaframma avrà la funzione di protezione dallo spegnimento automatico;
5. La contrazione termica e la deformazione del diaframma devono essere le più ridotte possibile;
6. Il diaframma deve avere un certo spessore;
7. Il diaframma deve avere una forte resistenza fisica e una sufficiente resistenza alla perforazione.
c) Selezione dell'elettrolita
L'elettrolito è una parte importante della batteria agli ioni di litio, che svolge il ruolo di trasmettere e condurre corrente tra gli elettrodi positivi e negativi della batteria.L'elettrolita utilizzato nelle batterie agli ioni di litio è una soluzione elettrolitica formata sciogliendo appropriati sali di litio in solventi organici aprotici misti.Soddisfa generalmente i seguenti requisiti:
1. Buona stabilità chimica, nessuna reazione chimica con la sostanza attiva dell'elettrodo, il fluido del collettore e il diaframma;
2. Buona stabilità elettrochimica, con ampia finestra elettrochimica;
3. Elevata conducibilità agli ioni di litio e bassa conducibilità elettronica;
4. Ampia gamma di temperatura del liquido;
5. È sicuro, non tossico e rispettoso dell'ambiente.
(2) Rafforzare il progetto di sicurezza generale della cella
La cella della batteria è il collegamento che combina vari materiali della batteria e l'integrazione di polo positivo, polo negativo, diaframma, capocorda e pellicola di imballaggio.Il design della struttura della cella non solo influisce sulle prestazioni di vari materiali, ma ha anche un impatto importante sulle prestazioni elettrochimiche complessive e sulle prestazioni di sicurezza della batteria.La selezione dei materiali e il design della struttura centrale sono solo una sorta di relazione tra il locale e il tutto.Nella progettazione del nucleo, la modalità di struttura ragionevole dovrebbe essere formulata in base alle caratteristiche del materiale.
Inoltre, possono essere presi in considerazione alcuni dispositivi di protezione aggiuntivi per la struttura della batteria al litio.I meccanismi di protezione comuni sono i seguenti:
a) Viene adottato l'elemento interruttore.Quando la temperatura all'interno della batteria aumenta, il suo valore di resistenza aumenterà di conseguenza.Quando la temperatura è troppo alta, l'alimentazione verrà interrotta automaticamente;
b) Installare una valvola di sicurezza (ovvero la presa d'aria nella parte superiore della batteria).Quando la pressione interna della batteria sale a un certo valore, la valvola di sicurezza si aprirà automaticamente per garantire la sicurezza della batteria.
Ecco alcuni esempi del progetto di sicurezza della struttura del nucleo elettrico:
1. Rapporto di capacità del polo positivo e negativo e sezione delle dimensioni del progetto
Selezionare il rapporto di capacità appropriato degli elettrodi positivi e negativi in base alle caratteristiche dei materiali degli elettrodi positivi e negativi.Il rapporto tra la capacità dell'elettrodo positivo e negativo della cella è un collegamento importante relativo alla sicurezza delle batterie agli ioni di litio.Se la capacità dell'elettrodo positivo è troppo grande, il litio metallico si depositerà sulla superficie dell'elettrodo negativo, mentre se la capacità dell'elettrodo negativo è troppo grande, la capacità della batteria andrà notevolmente persa.Generalmente, N/P=1,05-1,15 e la selezione appropriata deve essere effettuata in base alla capacità effettiva della batteria e ai requisiti di sicurezza.I pezzi grandi e piccoli devono essere progettati in modo che la posizione della pasta negativa (sostanza attiva) racchiuda (superi) la posizione della pasta positiva.Generalmente, la larghezza deve essere maggiore di 1~5 mm e la lunghezza deve essere maggiore di 5~10 mm.
2. Tolleranza per la larghezza del diaframma
Il principio generale del design della larghezza del diaframma è prevenire il cortocircuito interno causato dal contatto diretto tra elettrodi positivi e negativi.Poiché la contrazione termica del diaframma provoca la deformazione del diaframma nella direzione della lunghezza e della larghezza durante la carica e la scarica della batteria e in condizioni di shock termico e altri ambienti, la polarizzazione dell'area piegata del diaframma aumenta a causa dell'aumento della distanza tra positivo ed elettrodi negativi;La possibilità di micro corto circuito nella zona di stiramento del diaframma è aumentata a causa dell'assottigliamento del diaframma;Il restringimento sul bordo del diaframma può portare al contatto diretto tra gli elettrodi positivi e negativi e un cortocircuito interno, che può causare pericolo a causa della fuga termica della batteria.Pertanto, quando si progetta la batteria, le sue caratteristiche di restringimento devono essere prese in considerazione nell'uso dell'area e della larghezza del diaframma.La pellicola isolante dovrebbe essere più grande dell'anodo e del catodo.Oltre all'errore di processo, la pellicola isolante deve essere più lunga di almeno 0,1 mm rispetto al lato esterno dell'elettrodo.
trattamento 3.Insulation
Il cortocircuito interno è un fattore importante nel potenziale pericolo per la sicurezza della batteria agli ioni di litio.Ci sono molte parti potenzialmente pericolose che causano cortocircuiti interni nella progettazione strutturale della cella.Pertanto, le misure necessarie o l'isolamento dovrebbero essere impostate in queste posizioni chiave per prevenire cortocircuiti interni nella batteria in condizioni anomale, come il mantenimento della distanza necessaria tra le orecchie dell'elettrodo positivo e negativo;Il nastro isolante deve essere incollato nella posizione non incollata al centro dell'estremità singola e tutte le parti esposte devono essere coperte;Il nastro isolante deve essere incollato tra un foglio di alluminio positivo e una sostanza attiva negativa;La parte di saldatura del capocorda deve essere completamente ricoperta di nastro isolante;Il nastro isolante viene utilizzato sulla parte superiore del nucleo elettrico.
4.Impostazione valvola di sicurezza (dispositivo limitatrice di pressione)
Le batterie agli ioni di litio sono pericolose, di solito perché la temperatura interna è troppo alta o la pressione è troppo alta per provocare esplosioni e incendi;Il ragionevole dispositivo di limitazione della pressione può rilasciare rapidamente la pressione e il calore all'interno della batteria in caso di pericolo e ridurre il rischio di esplosione.Il ragionevole dispositivo di limitazione della pressione non solo deve soddisfare la pressione interna della batteria durante il normale funzionamento, ma si apre anche automaticamente per rilasciare la pressione quando la pressione interna raggiunge il limite di pericolo.La posizione di regolazione del dispositivo di sovrappressione deve essere progettata tenendo conto delle caratteristiche di deformazione dell'involucro della batteria dovute all'aumento della pressione interna;Il design della valvola di sicurezza può essere realizzato con scaglie, bordi, cuciture e tagli.
(3) Migliorare il livello di processo
Dovrebbero essere compiuti sforzi per standardizzare e standardizzare il processo di produzione della cella.Nelle fasi di miscelazione, rivestimento, cottura, compattazione, taglio e avvolgimento, formulare la standardizzazione (come la larghezza del diaframma, il volume di iniezione dell'elettrolita, ecc.), migliorare i mezzi di processo (come il metodo di iniezione a bassa pressione, il metodo di impaccamento centrifugo, ecc.) , svolgere un buon lavoro nel controllo del processo, garantire la qualità del processo e ridurre le differenze tra i prodotti;Impostare fasi di lavoro speciali in fasi chiave che incidono sulla sicurezza (come sbavatura del pezzo dell'elettrodo, spazzamento della polvere, metodi di saldatura diversi per materiali diversi, ecc.), implementare il monitoraggio della qualità standardizzato, eliminare le parti difettose ed eliminare i prodotti difettosi (come la deformazione di pezzo dell'elettrodo, perforazione del diaframma, caduta di materiale attivo, perdita di elettrolita, ecc.);Mantenere il sito di produzione pulito e ordinato, implementare la gestione 5S e il controllo qualità 6-sigma, evitare che impurità e umidità si mescolino durante la produzione e ridurre al minimo l'impatto degli incidenti in produzione sulla sicurezza.
Tempo di pubblicazione: 16-nov-2022