3. Teknologi keamanan
Meskipun baterai lithium ion memiliki banyak bahaya tersembunyi, dalam kondisi penggunaan tertentu dan dengan langkah-langkah tertentu, mereka dapat secara efektif mengontrol terjadinya reaksi samping dan reaksi kekerasan dalam sel baterai untuk memastikan penggunaan yang aman.Berikut ini adalah pengenalan singkat beberapa teknologi keamanan yang umum digunakan untuk baterai lithium ion.
（1） Pilih bahan baku dengan faktor keamanan yang lebih tinggi
Bahan aktif kutub positif dan negatif, bahan diafragma dan elektrolit dengan faktor keamanan yang lebih tinggi harus dipilih.
a) Pemilihan materi positif
Keamanan bahan katoda terutama didasarkan pada tiga aspek berikut:
1. Stabilitas termodinamika bahan;
2. Stabilitas kimia bahan;
3. Sifat fisik bahan.
b) Pemilihan bahan diafragma
Fungsi utama diafragma adalah untuk memisahkan elektroda positif dan negatif baterai, untuk mencegah korsleting yang disebabkan oleh kontak antara elektroda positif dan negatif, dan untuk memungkinkan ion elektrolit melewatinya, yaitu memiliki insulasi elektronik dan ion daya konduksi.Hal-hal berikut harus diperhatikan saat memilih diafragma untuk baterai lithium ion:
1. Memiliki isolasi elektronik untuk memastikan isolasi mekanis elektroda positif dan negatif;
2. Memiliki celah dan porositas tertentu untuk memastikan resistansi rendah dan konduktivitas ionik yang tinggi;
3. Bahan diafragma harus memiliki stabilitas kimia yang cukup dan harus tahan terhadap korosi elektrolit;
4. Diafragma harus memiliki fungsi proteksi shutdown otomatis;
5. Penyusutan termal dan deformasi diafragma harus sekecil mungkin;
6. Diafragma harus memiliki ketebalan tertentu;
7. Diafragma harus memiliki kekuatan fisik yang kuat dan ketahanan tusukan yang cukup.
c) Pemilihan elektrolit
Elektrolit adalah bagian penting dari baterai lithium ion, yang memainkan peran mentransmisikan dan mengalirkan arus antara elektroda positif dan negatif baterai.Elektrolit yang digunakan dalam baterai ion litium adalah larutan elektrolit yang dibentuk dengan melarutkan garam litium yang sesuai dalam pelarut campuran aprotik organik.Secara umum harus memenuhi persyaratan berikut:
1. Stabilitas kimia yang baik, tidak ada reaksi kimia dengan zat aktif elektroda, cairan pengumpul dan diafragma;
2. Stabilitas elektrokimia yang baik, dengan jendela elektrokimia yang lebar;
3. Konduktivitas ion lithium yang tinggi dan konduktivitas elektronik yang rendah;
4. Berbagai suhu cairan;
5. Aman, tidak beracun dan ramah lingkungan.
(2) Perkuat desain keamanan sel secara keseluruhan
Sel baterai adalah tautan yang menggabungkan berbagai bahan baterai, dan integrasi kutub positif, kutub negatif, diafragma, lug, dan film kemasan.Desain struktur sel tidak hanya memengaruhi kinerja berbagai bahan, tetapi juga berdampak penting pada keseluruhan kinerja elektrokimia dan kinerja keselamatan baterai.Pemilihan bahan dan desain struktur inti hanyalah semacam hubungan antara lokal dan keseluruhan.Dalam desain inti, mode struktur yang masuk akal harus diformulasikan sesuai dengan karakteristik material.
Selain itu, beberapa perangkat pelindung tambahan dapat dipertimbangkan untuk struktur baterai litium.Mekanisme perlindungan umum adalah sebagai berikut:
a) Elemen sakelar diadopsi.Ketika suhu di dalam baterai naik, nilai resistansinya juga akan naik.Ketika suhu terlalu tinggi, catu daya akan berhenti secara otomatis;
b) Atur katup pengaman (yaitu ventilasi udara di bagian atas baterai).Ketika tekanan internal baterai naik ke nilai tertentu, katup pengaman akan terbuka secara otomatis untuk memastikan keamanan baterai.
Berikut adalah beberapa contoh desain keselamatan struktur inti listrik:
1. Rasio kapasitas tiang positif dan negatif dan irisan ukuran desain
Pilih rasio kapasitas elektroda positif dan negatif yang sesuai dengan karakteristik bahan elektroda positif dan negatif.Rasio kapasitas elektroda positif dan negatif sel merupakan mata rantai penting yang terkait dengan keamanan baterai lithium ion.Jika kapasitas elektroda positif terlalu besar, logam litium akan mengendap di permukaan elektroda negatif, sedangkan jika kapasitas elektroda negatif terlalu besar, kapasitas baterai akan sangat hilang.Secara umum, N/P=1,05-1,15, dan pemilihan yang sesuai harus dilakukan sesuai dengan kapasitas baterai aktual dan persyaratan keselamatan.Potongan besar dan kecil harus didesain sedemikian rupa sehingga posisi pasta negatif (zat aktif) menutupi (melebihi) posisi pasta positif.Umumnya, lebarnya harus 1~5 mm lebih besar dan panjangnya 5~10 mm lebih besar.
2. Penyisihan lebar diafragma
Prinsip umum desain lebar diafragma adalah untuk mencegah korsleting internal yang disebabkan oleh kontak langsung antara elektroda positif dan negatif.Karena penyusutan termal diafragma menyebabkan deformasi diafragma dalam arah panjang dan lebar selama pengisian dan pengosongan baterai dan di bawah kejutan termal dan lingkungan lainnya, polarisasi area lipatan diafragma meningkat karena peningkatan jarak antara positif dan elektroda negatif;Kemungkinan korsleting mikro di area peregangan diafragma meningkat karena penipisan diafragma;Penyusutan di bagian tepi diafragma dapat menyebabkan kontak langsung antara elektroda positif dan negatif dan korsleting internal, yang dapat menyebabkan bahaya akibat pelepasan panas baterai.Oleh karena itu, saat mendesain baterai, karakteristik penyusutannya harus diperhitungkan dalam penggunaan luas dan lebar diafragma.Film isolasi harus lebih besar dari anoda dan katoda.Selain kesalahan proses, film isolasi harus setidaknya 0,1 mm lebih panjang dari sisi luar potongan elektroda.
3. Perawatan isolasi
Sirkuit pendek internal merupakan faktor penting dalam potensi bahaya keamanan baterai lithium-ion.Ada banyak bagian berbahaya potensial yang menyebabkan korsleting internal dalam desain struktural sel.Oleh karena itu, tindakan atau insulasi yang diperlukan harus ditetapkan pada posisi kunci ini untuk mencegah korsleting internal pada baterai dalam kondisi abnormal, seperti menjaga jarak yang diperlukan antara telinga elektroda positif dan negatif;Pita isolasi harus ditempelkan pada posisi tidak menempel di tengah ujung tunggal, dan semua bagian yang terbuka harus ditutup;Pita isolasi harus ditempelkan antara aluminium foil positif dan zat aktif negatif;Bagian pengelasan lug harus ditutup seluruhnya dengan pita isolasi;Pita isolasi digunakan di bagian atas inti listrik.
4.Menyetel katup pengaman (perangkat pelepas tekanan)
Baterai ion litium berbahaya, biasanya karena suhu internalnya terlalu tinggi atau tekanannya terlalu tinggi sehingga menyebabkan ledakan dan kebakaran;Perangkat pelepas tekanan yang wajar dapat dengan cepat melepaskan tekanan dan panas di dalam baterai jika terjadi bahaya, dan mengurangi risiko ledakan.Perangkat pelepas tekanan yang wajar tidak hanya memenuhi tekanan internal baterai selama operasi normal, tetapi juga secara otomatis terbuka untuk melepaskan tekanan ketika tekanan internal mencapai batas bahaya.Posisi pengaturan perangkat pelepas tekanan harus dirancang dengan mempertimbangkan karakteristik deformasi cangkang baterai karena peningkatan tekanan internal;Desain katup pengaman dapat diwujudkan dengan serpihan, tepi, jahitan, dan torehan.
(3) Meningkatkan tingkat proses
Upaya harus dilakukan untuk membakukan dan membakukan proses produksi sel.Dalam langkah-langkah pencampuran, pelapisan, pemanggangan, pemadatan, pemotongan dan penggulungan, formulasi standarisasi (seperti lebar diafragma, volume injeksi elektrolit, dll.), Memperbaiki sarana proses (seperti metode injeksi tekanan rendah, metode pengepakan sentrifugal, dll.) , melakukan pekerjaan dengan baik dalam pengendalian proses, memastikan kualitas proses, dan mempersempit perbedaan antar produk;Tetapkan langkah kerja khusus dalam langkah-langkah utama yang memengaruhi keselamatan (seperti deburring potongan elektroda, penyapuan bubuk, metode pengelasan yang berbeda untuk bahan yang berbeda, dll.), terapkan pemantauan kualitas standar, eliminasi bagian yang rusak, dan eliminasi produk yang cacat (seperti deformasi potongan elektroda, tusukan diafragma, bahan aktif jatuh, kebocoran elektrolit, dll.);Menjaga tempat produksi bersih dan rapi, menerapkan manajemen 5S dan kontrol kualitas 6-sigma, mencegah pencampuran kotoran dan kelembapan dalam produksi, dan meminimalkan dampak kecelakaan dalam produksi terhadap keselamatan.
Waktu posting: Nov-16-2022