Ifhem it-teknoloġija tas-sigurtà tal-batterija tal-litju minn tliet aspetti: materjal, disinn u proċess
Perikli ta' batteriji tal-jone tal-litju
Il-batteriji tal-jone tal-litju huma sors ta 'enerġija kimika potenzjalment perikolużi minħabba l-karatteristiċi kimiċi u l-kompożizzjoni tas-sistema tagħhom.
(1). Attività kimika għolja
Il-litju huwa element ewlieni tal-grupp I fit-tieni perjodu tat-tabella perjodika tal-elementi u għandu proprjetajiet kimiċi estremament attivi.
(2). Densità għolja ta 'enerġija
Il-batteriji tal-jone tal-litju għandhom enerġija speċifika estremament għolja (Akbar minn jew ugwali għal 140 Wh/kg), bosta drabi dik ta 'batteriji sekondarji bħal nikil-kadmju u nikil-idroġenu. Reazzjoni termali runaway tirrilaxxa sħana u tista 'twassal għal imġieba mhux sigura.
(3). Bl-użu ta 'sistema ta' elettroliti organiċi
Is-solvent organiku tas-sistema tal-elettroliti organiċi huwa idrokarburi, li għandu vultaġġ baxx ta 'dekompożizzjoni u huwa suxxettibbli għall-ossidazzjoni. Is-solvent huwa wkoll fjammabbli; il-batterija se tieħu n-nar, taħraq, jew tisplodi jekk isseħħ tnixxija.
(4). Probabbiltà għolja ta 'reazzjonijiet sekondarji
Matul l-użu normali ta 'batteriji tal-jone tal-litju, reazzjonijiet kimiċi pożittivi li fihom l-enerġija elettrika u kimika huma kkonvertiti f'xulxin jitwettqu internament. Madankollu, taħt ċerti kundizzjonijiet, bħall-iċċarġjar żejjed, il-ħatt żejjed, jew tħaddim ta 'kurrent żejjed, huwa faċli li tikkawża reazzjonijiet sekondarji kimiċi ġewwa l-batterija. Meta din ir-reazzjoni tal-ġenb tintensifika, se taffettwa serjament il-prestazzjoni u l-ħajja tas-servizz tal-batterija. Jista 'jiġi prodott ammont kbir ta' gass, li jikkawża li l-pressjoni ġewwa l-batterija tiżdied malajr u mbagħad tisplodi u tieħu n-nar, u tikkawża kwistjonijiet ta 'sikurezza.
(5). L-istruttura tal-materjal tal-elettrodu hija instabbli
Ir-reazzjoni tal-iċċarġjar eċċessiv tal-batteriji tal-jone tal-litju se tbiddel l-istruttura tal-materjal tal-katodu, u tikkawża li l-materjal ikollu effett qawwi ta 'ossidazzjoni u jikkawża li s-solvent fl-elettrolit jgħaddi minn ossidazzjoni qawwija. dan l-effett huwa irriversibbli, u jekk is-sħana kkawżata mir-reazzjoni takkumula, Hemm riskju ta 'runaway termali.
Analiżi tal-kawżi ta 'kwistjonijiet ta' sikurezza fil-prodotti tal-batteriji tal-jone tal-litju
Wara 30 sena ta 'żvilupp industrijali ta' prodotti tal-batteriji tal-jone tal-litju, it-teknoloġija tas-sigurtà għamlet progress kbir, tikkontrolla b'mod effettiv l-okkorrenza ta 'reazzjonijiet sekondarji fil-batterija u tiżgura s-sigurtà tal-batterija. Madankollu, peress li l-batteriji tal-jone tal-litju jintużaw dejjem aktar u d-densità tal-enerġija tagħhom issir ogħla u ogħla, inċidenti bħal splużjonijiet u korrimenti jew irtirar ta 'prodotti minħabba perikli għas-sikurezza seħħew ta' spiss f'dawn l-aħħar snin. Aħna nġabru fil-qosor ir-raġunijiet ewlenin li jikkawżaw problemi ta 'sikurezza fil-prodotti tal-batteriji tal-jone tal-litju kif ġej:
1. Kwistjonijiet materjali tal-qalba tal-batterija
Il-materjali użati fil-qalba tal-batterija jinkludu materjal attiv pożittiv, materjal attiv negattiv, separatur, elettrolit u qoxra, eċċ. L-għażla tal-materjali u t-tqabbil tas-sistema komposta jiddeterminaw il-prestazzjoni tas-sigurtà tal-qalba tal-batterija. Meta agħżel materjali attivi pożittivi u negattivi u materjali separaturi, il-manifattur ma wettaqx ċerta valutazzjoni tal-karatteristiċi u t-tqabbil tal-materja prima, li rriżulta f'nuqqasijiet inerenti fis-sikurezza taċ-ċelloli tal-batterija.
2. Kwistjonijiet ta 'proċess ta' produzzjoni
Il-materja prima taċ-ċelloli tal-batterija mhumiex ittestjati b'mod strett. L-ambjent tal-produzzjoni huwa fqir, li jwassal għat-taħlit ta 'impuritajiet fil-produzzjoni, li mhux biss għandu żvantaġġ kbir fuq il-kapaċità tal-batterija, iżda għandu wkoll impatt kbir fuq is-sigurtà tal-batterija; barra minn hekk, jekk wisq jitħallat fl-elettrolit L-umdità tista 'tikkawża reazzjonijiet sekondarji biex tiżdied il-pressjoni interna tal-batterija, li taffettwa s-sigurtà; minħabba limitazzjonijiet fil-livell tal-proċess tal-produzzjoni, il-prodott ma jistax jikseb konsistenza tajba matul il-proċess ta 'produzzjoni taċ-ċelloli tal-batterija, bħal flatness fqira tal-bażi tal-elettrodu, Problemi bħal waqgħa minn materjali attivi tal-elettrodu, taħlit ta' impuritajiet oħra f'materjali attivi , iwweldjar ta 'tab dgħajfa, temperatura instabbli tal-iwweldjar, burrs fuq it-truf tal-biċċiet tal-arbli, u nuqqas ta' użu ta 'tejp iżolanti fuq partijiet ewlenin kollha jistgħu jaffettwaw is-sigurtà tal-qalba tal-batterija. effett negattiv.
3. Difetti tad-disinn tal-qalba tal-batterija u prestazzjoni mnaqqsa tas-sikurezza
F'termini ta 'disinn strutturali, ħafna punti ewlenin li għandhom impatt fuq is-sikurezza ma jittieħdux bis-serjetà mill-manifatturi, bħan-nuqqas ta' tejp iżolanti f'partijiet ewlenin, id-disinn tas-separatur li ma jħalli l-ebda marġni jew marġni insuffiċjenti, il-kapaċità tal-elettrodu pożittiv u negattiv Id-disinn tal-proporzjon mhuwiex raġonevoli, u l-attività tal-elettrodu pożittiva u negattiva Id-disinn tal-proporzjon taż-żona tal-materjal mhuwiex raġonevoli, id-disinn tat-tul tat-tab mhuwiex raġonevoli, eċċ., Li jistgħu joħolqu perikli moħbija għas-sigurtà tal-batterija. Barra minn hekk, fil-proċess ta 'produzzjoni taċ-ċelluli tal-batterija, biex jiffrankaw l-ispejjeż u jtejbu l-prestazzjoni, xi manifatturi tal-batteriji jippruvaw jiffrankaw u jikkompressaw materja prima, bħal tnaqqis taż-żona tad-dijaframma, fojl tar-ram traqqiq, u fojl tal-aluminju, u ma jużawx valvi ta' ħelsien mill-pressjoni u tejps iżolanti, eċċ., Dawn inaqqsu s-sigurtà tal-batterija.
4. Id-densità tal-enerġija hija għolja wisq
Is-suq qed isegwi prodotti ta 'batteriji ta' kapaċità ogħla. Biex tiżdied il-kompetittività tal-prodott, il-manifatturi jkomplu jżidu l-enerġija speċifika għall-volum tal-batteriji tal-jone tal-litju, li żżid ħafna r-riskju tal-batteriji.
Teknoloġija tas-Sigurtà
Għalkemm il-batteriji tal-jone tal-litju għandhom ħafna perikli moħbija, taħt kundizzjonijiet speċifiċi ta 'użu u billi jadottaw ċerti miżuri, l-okkorrenza ta' reazzjonijiet sekondarji u reazzjonijiet vjolenti fiċ-ċelloli jistgħu jiġu kkontrollati b'mod effettiv biex tiġi żgurata s-sigurtà tagħhom. Dan li ġej jintroduċi fil-qosor diversi teknoloġiji ta 'sikurezza użati b'mod komuni għal batteriji tal-jone tal-litju.
Agħżel materja prima b'fattur ta 'sikurezza ogħla
Agħżel materjali attivi pożittivi u negattivi, materjali separaturi, u elettroliti b'fatturi ta 'sikurezza ogħla.
a) Għażla tal-materjali tal-katodu
Is-sigurtà tal-materjali tal-katodu hija bbażata prinċipalment fuq it-tliet aspetti li ġejjin:
1. Stabbiltà termodinamika tal-materjal;
2. Stabbiltà kimika tal-materjali;
3. Proprjetajiet fiżiċi tal-materjali.
b) Għażla ta 'materjali tad-dijaframma
Il-funzjoni ewlenija tas-separatur hija li tissepara l-elettrodi pożittivi u negattivi tal-batterija biex tevita li l-elettrodi pożittivi u negattivi jikkuntattjaw u jikkawżaw ċirkwit qasir. Fl-istess ħin, għandu l-abbiltà li jħalli jonji elettroliti jgħaddu, jiġifieri, għandu insulazzjoni elettronika u konduttività tal-jone. Il-punti li ġejjin għandhom jiġu nnotati meta jintgħażlu separaturi għal batteriji tal-jone tal-litju:
1. Għandu insulazzjoni elettronika u jiżgura l-iżolament mekkaniku tal-elettrodi pożittivi u negattivi;
2. Għandu ċertu daqs tal-pori u porożità biex jiżgura reżistenza baxxa u konduttività jonika għolja;
3. Il-materjal tad-dijaframma għandu biżżejjed stabbiltà kimika u għandu jkun reżistenti għall-korrużjoni tal-elettroliti;
4. Id-dijaframma għandu jkollha l-funzjoni ta 'protezzjoni ta' għeluq awtomatiku;
5. It-tnaqqis termali u d-deformabilità tad-dijaframma għandhom ikunu żgħar kemm jista 'jkun;
6 Id-dijaframma għandu jkollha ċerta ħxuna;
7 Id-dijaframma għandu jkollha saħħa fiżika qawwija u reżistenza suffiċjenti għat-titqib.
c) Għażla ta 'elettrolit
L-elettrolit huwa komponent importanti tal-batteriji tal-jone tal-litju u għandu rwol fit-trasport u t-tmexxija tal-kurrent bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi tal-batterija. L-elettrolit użat fil-batteriji tal-jone tal-litju huwa soluzzjoni ta 'elettroliti ffurmata billi tħoll melħ tal-litju xieraq f'solvent imħallat organiku aprotiku. Normalment għandu jissodisfa r-rekwiżiti li ġejjin:
1. Stabbiltà kimika tajba, l-ebda reazzjoni kimika b'materjali attivi ta 'elettrodu, kolletturi tal-kurrent, u separaturi;
2. Stabbiltà elettrokimika tajba u tieqa elettrokimika wiesgħa;
3 Il-joni tal-litju għandhom konduttività għolja u konduttività elettronika baxxa;
4. Firxa wiesgħa ta 'temperatura tal-likwidu;
5. Sikur, mhux tossiku, u favur l-ambjent.
Issaħħaħ id-disinn ġenerali tas-sigurtà taċ-ċelloli tal-batterija
Il-qalba tal-batterija hija r-rabta li tgħaqqad diversi materjali fil-batterija. Tintegra l-elettrodu pożittiv, elettrodu negattiv, separatur, tab, u film tal-ippakkjar. Id-disinn strutturali tal-qalba tal-batterija jaffettwa mhux biss il-prestazzjoni ta 'diversi materjali iżda wkoll il-prestazzjoni ġenerali tal-batterija. Il-prestazzjoni elettrokimika u l-prestazzjoni tas-sikurezza għandhom impatt importanti. L-għażla tal-materjali u d-disinn strutturali tal-qalba tal-batterija huma f'relazzjoni parzjali u ġenerali. Il-karatteristiċi tal-materjal għandhom jingħaqdu fid-disinn tal-qalba tal-batterija biex jifformulaw mudell strutturali raġonevoli.
Barra minn hekk, xi apparati ta 'protezzjoni addizzjonali jistgħu jitqiesu wkoll fl-istruttura tal-batterija tal-litju. Disinji ta' mekkaniżmi ta' protezzjoni komuni jinkludu dan li ġej:
1. Bl-użu ta 'elementi ta' swiċċjar, meta t-temperatura ġewwa l-batterija togħla, ir-reżistenza tagħha togħla kif xieraq. Meta t-temperatura tkun għolja wisq, il-provvista tal-enerġija titwaqqaf awtomatikament;
2. Waħħal valv tas-sigurtà (it-toqba tal-vent fuq in-naħa ta 'fuq tal-batterija). Meta l-pressjoni interna tal-batterija titla 'għal ċertu valur, il-valv tas-sigurtà jinfetaħ awtomatikament biex jiżgura s-sigurtà tiegħu.
Dawn li ġejjin huma xi eżempji tad-disinn tas-sikurezza tal-istrutturi taċ-ċelluli tal-batterija:
a) Proporzjon ta 'kapaċità ta' elettrodi pożittivi u negattivi u daqs tad-disinn taċ-ċippa
Agħżel il-proporzjon tal-kapaċità tal-elettrodu pożittiv u negattiv xieraq ibbażat fuq il-karatteristiċi tal-materjali tal-elettrodu pożittiv u negattiv. Il-proporzjon tal-kapaċitajiet tal-elettrodu pożittiv u negattiv tal-qalba tal-batterija huwa rabta importanti relatata mas-sigurtà tal-batterija tal-jone tal-litju. Jekk il-kapaċità tal-elettrodu pożittiv hija kbira wisq, il-litju metalliku jidher fuq il-wiċċ tal-elettrodu negattiv. depożizzjoni, u jekk l-elettrodu negattiv huwa kbir wisq, il-kapaċità tal-batterija se tbati telf akbar. B'mod ġenerali, N/P=1.05 ~ 1.15 u selezzjonijiet xierqa jsiru bbażati fuq il-kapaċità attwali tal-batterija u r-rekwiżiti tas-sigurtà. Iddisinja d-daqs tal-biċċa sabiex il-pożizzjoni tal-pejst tal-elettrodu negattiv (materjal attiv) tkopri (hija akbar minn) il-pożizzjoni tal-pejst tal-elettrodu pożittiv. Ġeneralment, il-wisa 'għandha tkun 1 sa 5 mm akbar u t-tul għandu jkun 5 sa 10 mm akbar.
b) Konċessjoni għall-wisa' tad-dijaframma
Il-prinċipju ġenerali tad-disinn tal-wisa 'ta' separatur huwa li jipprevjeni short circuits interni kkawżati minn kuntatt dirett bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi. Minħabba t-tnaqqis termali tas-separatur matul il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt tal-batterija u f'xokk termali u ambjenti oħra, is-separatur se jiddeforma fid-direzzjonijiet tat-tul u tal-wisa ', u s-separatur se Iż-żona mkemmxa żżid il-polarizzazzjoni minħabba ż-żieda distanza bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi; iż-żona mġebbda tas-separatur iżżid il-possibbiltà ta 'short circuit mikro minħabba t-tnaqqija tas-separatur; it-tnaqqis taż-żona tat-tarf tas-separatur jista 'jikkawża li l-elettrodi pożittivi u negattivi jseħħu direttament Short circuit intern minħabba kuntatt, li jikkawża li l-batterija tkun fil-periklu minħabba runaway termali. Għalhekk, meta tiddisinja batterija, il-karatteristiċi ta 'jinxtorob tas-separatur għandhom jiġu kkunsidrati meta tuża ż-żona u l-wisa'. Is-separatur huwa akbar mill-anodu u l-katodu. Meta wieħed iqis l-iżbalji tal-proċess, il-film ta 'iżolament għandu jkun mill-inqas 0.1mm itwal mit-tarf ta' barra tal-biċċa tal-arblu.
c) Trattament ta 'insulazzjoni
Short circuit intern huwa fattur importanti fil-periklu għas-sigurtà tal-batteriji tal-jone tal-litju. Fid-disinn strutturali taċ-ċellula tal-batterija, ħafna partijiet potenzjalment perikolużi jistgħu jikkawżaw short circuits interni. Għalhekk, miżuri jew insulazzjoni meħtieġa għandhom jiġu stabbiliti f'dawn il-postijiet ewlenin biex jipprevjenu l-okkorrenza ta 'short circuits interni taħt ċirkostanzi anormali. Jekk iseħħ short circuit fi ħdan il-batterija, pereżempju, żomm distanza meħtieġa bejn il-widnejn tal-elettrodu pożittiv u negattiv; applika tejp iżolanti fuq in-naħa waħda tal-irfinar mingħajr pejst fin-nofs, u tkopri l-partijiet esposti kollha; applika tejp iżolanti bejn il-fojl tal-aluminju pożittiv u l-materjal attiv negattiv; applikazzjoni Tejp iżolanti jkopri l-partijiet kollha tal-iwweldjar tat-tabs; tejp iżolanti huwa użat fuq il-quċċata tal-qalba tal-batterija.
d) Waħħal valv tas-sigurtà (apparat li jnaqqas il-pressjoni)
Il-batteriji tal-jone tal-litju ħafna drabi jkunu fil-periklu minħabba li t-temperatura jew il-pressjoni interna hija għolja wisq, u tikkawża splużjonijiet jew nirien; it-twaqqif ta 'apparat raġonevoli ta' ħelsien mill-pressjoni jista 'malajr jirrilaxxa l-pressjoni u s-sħana ġewwa l-batterija meta jseħħ il-periklu, u jnaqqas ir-riskju ta' splużjoni. Apparat ta 'ħelsien mill-pressjoni raġonevoli huwa meħtieġ biex jilħaq il-pressjoni interna tal-batterija waqt it-tħaddim normali u jinfetaħ awtomatikament biex jirrilaxxa l-pressjoni meta l-pressjoni interna tilħaq il-limitu perikoluż. Meta tissettja l-pożizzjoni tal-mezz ta 'ħelsien mill-pressjoni, jeħtieġ li jiġi kkunsidrat l-impatt taż-żieda fil-pressjoni interna tal-qoxra tal-batterija. Iddisinjat ibbażat fuq il-karatteristiċi ta 'deformazzjoni, il-valvi tas-sigurtà jistgħu jiġu ddisinjati permezz ta' lamellae, truf, ħjatat u talji.
Ittejjeb il-livell tat-teknoloġija
Għandhom isiru sforzi biex jiġi standardizzat il-proċess tal-produzzjoni taċ-ċelluli tal-batterija. Fil-passi ta 'taħlit, kisi, ħami, ikkumpattar, qtugħ, u tkebbib, standardizza (bħal wisa' tad-dijaframma, volum ta 'injezzjoni ta' elettrolit, eċċ.) u ttejjeb il-metodi tal-proċess (bħal metodu ta 'injezzjoni bi pressjoni baxxa, tagħbija ċentrifugali, eċċ.) Metodu tal-qoxra, eċċ.), tagħmel xogħol tajjeb fil-kontroll tal-proċess, tiżgura l-kwalità tal-proċess, u tnaqqas id-differenzi bejn il-prodotti; waqqaf passi ta 'proċess speċjali f'passi ewlenin li għandhom impatt fuq is-sigurtà (bħal deburring tal-pjanċa tal-elettrodu, trab tal-knis, u użu ta' metodi ta 'wweldjar differenti għal materjali differenti) metodi, eċċ.), jimplimentaw monitoraġġ tal-kwalità standardizzat, jeliminaw partijiet difettużi, u teskludi prodotti difettużi (bħal deformazzjoni ta 'biċċa arblu, titqib tad-dijaframma, materjal attiv li jaqa', tnixxija ta 'elettroliti, eċċ.); żomm is-sit tal-produzzjoni pulit u nadif, u timplimenta ġestjoni 5S u kontroll tal-kwalità 6 -sigma biex tevita t-taħlit ta 'impuritajiet u umdità waqt il-produzzjoni u timminimizza l-impatt ta' inċidenti fuq is-sikurezza waqt il-produzzjoni.
