3. Turvatekniikka
Vaikka litiumioniakuissa on monia piilotettuja vaaroja, ne voivat tietyissä käyttöolosuhteissa ja tietyin toimenpitein hallita tehokkaasti sivureaktioita ja rajuja reaktioita akkukennoissa varmistaakseen niiden turvallisen käytön.Seuraavassa on lyhyt johdatus useisiin yleisesti käytettyihin turvallisuustekniikoihin litiumioniakkuissa.
(1) Valitse raaka-aineet, joilla on korkeampi turvallisuuskerroin
On valittava positiiviset ja negatiiviset polaariset aktiiviset materiaalit, kalvomateriaalit ja elektrolyytit, joilla on korkeampi turvallisuuskerroin.
a) Positiivisen materiaalin valinta
Katodimateriaalien turvallisuus perustuu pääasiassa seuraaviin kolmeen näkökohtaan:
1. Materiaalien termodynaaminen stabiilisuus;
2. Materiaalien kemiallinen stabiilisuus;
3. Materiaalien fysikaaliset ominaisuudet.
b) Kalvomateriaalien valinta
Kalvon päätehtävänä on erottaa akun positiiviset ja negatiiviset elektrodit, estää positiivisen ja negatiivisen elektrodin välisen kosketuksen aiheuttama oikosulku ja mahdollistaa elektrolyytti-ionien läpikulku, eli siinä on elektroninen eristys ja ioni. johtavuus.Seuraavat seikat tulee ottaa huomioon valittaessa litiumioniakkujen kalvoa:
1. Siinä on elektroninen eristys, joka varmistaa positiivisten ja negatiivisten elektrodien mekaanisen eristyksen;
2. Sillä on tietty aukko ja huokoisuus alhaisen vastuksen ja korkean ioninjohtavuuden varmistamiseksi;
3. Kalvomateriaalin kemiallisen stabiilisuuden on oltava riittävä ja sen on kestettävä elektrolyyttikorroosiota;
4. Kalvolla on oltava automaattinen sammumissuojaustoiminto;
5. Kalvon lämpökutistumisen ja muodonmuutosten on oltava mahdollisimman pieniä;
6. Kalvolla on oltava tietty paksuus;
7. Kalvolla on oltava vahva fyysinen vahvuus ja riittävä puhkaisunkestävyys.
c) Elektrolyytin valinta
Elektrolyytti on tärkeä osa litiumioniakkua, joka välittää ja johtaa virtaa akun positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä.Litiumioniakuissa käytetty elektrolyytti on elektrolyyttiliuos, joka on muodostettu liuottamalla sopivia litiumsuoloja orgaanisiin aproottisiin liuottimiin.Sen on yleensä täytettävä seuraavat vaatimukset:
1. Hyvä kemiallinen stabiilisuus, ei kemiallista reaktiota elektrodin aktiivisen aineen, keräysnesteen ja kalvon kanssa;
2. Hyvä sähkökemiallinen stabiilius, laaja sähkökemiallinen ikkuna;
3. Korkea litiumionijohtavuus ja alhainen elektroninen johtavuus;
4. Laaja nestelämpötila-alue;
5. Se on turvallinen, myrkytön ja ympäristöystävällinen.
(2) Vahvistaa kennon yleistä turvallisuussuunnittelua
Akkukenno on linkki, joka yhdistää akun eri materiaalit sekä positiivisen navan, negatiivisen navan, kalvon, korvakkeen ja pakkauskalvon integroinnin.Kennorakenteen suunnittelu ei vaikuta vain eri materiaalien suorituskykyyn, vaan sillä on myös merkittävä vaikutus akun yleiseen sähkökemialliseen suorituskykyyn ja turvallisuussuorituskykyyn.Materiaalivalinnat ja ydinrakenteen suunnittelu ovat vain eräänlainen suhde paikallisen ja kokonaisuuden välillä.Ytimen suunnittelussa järkevä rakennemuoto tulee muotoilla materiaalin ominaisuuksien mukaan.
Lisäksi litiumakun rakenteeseen voidaan harkita lisäsuojalaitteita.Yleiset suojamekanismit ovat seuraavat:
a) Kytkinelementti on otettu käyttöön.Kun lämpötila akun sisällä nousee, sen vastusarvo nousee vastaavasti.Kun lämpötila on liian korkea, virransyöttö katkeaa automaattisesti;
b) Aseta varoventtiili (eli akun yläosassa oleva tuuletusaukko).Kun akun sisäinen paine nousee tiettyyn arvoon, varoventtiili avautuu automaattisesti varmistaakseen akun turvallisuuden.
Tässä on joitain esimerkkejä sähkösydänrakenteen turvallisuussuunnittelusta:
1. Positiivisten ja negatiivisten napojen kapasiteettisuhde ja mitoituskoko
Valitse positiivisten ja negatiivisten elektrodien sopiva kapasiteettisuhde positiivisten ja negatiivisten elektrodien materiaalien ominaisuuksien mukaan.Kennon positiivisten ja negatiivisten elektrodien kapasiteetin suhde on tärkeä linkki litiumioniakkujen turvallisuuteen liittyen.Jos positiivisen elektrodin kapasiteetti on liian suuri, metallilitiumia kertyy negatiivisen elektrodin pinnalle, kun taas negatiivisen elektrodin kapasiteetti on liian suuri, akun kapasiteetti menetetään suuresti.Yleensä N/P = 1,05-1,15, ja asianmukainen valinta on tehtävä todellisen akun kapasiteetin ja turvallisuusvaatimusten mukaan.Suuret ja pienet palat on suunniteltava siten, että negatiivitahnan (aktiivisen aineen) sijainti sulkee (ylittää) positiivisen tahnan sijainnin.Yleensä leveyden on oltava 1–5 mm suurempi ja pituuden 5–10 mm suurempi.
2. Kalvon leveysvara
Kalvon leveyden suunnittelun yleinen periaate on estää sisäinen oikosulku, joka aiheutuu suorasta kosketuksesta positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä.Koska kalvon lämpökutistuminen aiheuttaa kalvon muodonmuutoksia pituus- ja leveyssuunnassa akun latauksen ja purkamisen aikana sekä lämpöshokin alla ja muissa ympäristöissä, kalvon taitetun alueen polarisaatio kasvaa johtuen positiivisten välisen etäisyyden kasvamisesta. ja negatiiviset elektrodit;Mikrooikosulun mahdollisuus kalvon venytysalueella lisääntyy kalvon ohenemisen vuoksi;Kutistuminen kalvon reunassa voi johtaa suoraan kosketukseen positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä ja sisäiseen oikosulkuun, mikä voi aiheuttaa vaaran akun lämpöpurkauksen vuoksi.Siksi akkua suunniteltaessa on otettava huomioon sen kutistumisominaisuudet kalvon pinta-alan ja leveyden käytössä.Eristyskalvon tulee olla suurempi kuin anodi ja katodi.Prosessivirheen lisäksi eristyskalvon tulee olla vähintään 0,1 mm pidempi kuin elektrodikappaleen ulkosivu.
3. Eristyskäsittely
Sisäinen oikosulku on tärkeä tekijä litiumioniakun mahdollisessa turvallisuusvaarassa.Kennon rakennesuunnittelussa on monia mahdollisia vaarallisia osia, jotka aiheuttavat sisäisen oikosulun.Siksi näihin avainkohtiin on asetettava tarvittavat toimenpiteet tai eristys, jotta estetään akun sisäinen oikosulku epänormaaleissa olosuhteissa, kuten välttämättömän etäisyyden säilyttäminen positiivisen ja negatiivisen elektrodin korvan välillä;Eristysteippi on liimattava liittämättömään kohtaan yhden pään keskelle, ja kaikki paljaat osat on peitettävä;Positiivisen alumiinifolion ja negatiivisen vaikuttavan aineen väliin on liimattava eristeteippi;Korvakkeen hitsausosa on peitettävä kokonaan eristeteipillä;Sähkösydämen päällä käytetään eristeteippiä.
4. Varoventtiilin (paineenrajoituslaitteen) asettaminen
Litiumioniakut ovat vaarallisia, yleensä koska sisälämpötila on liian korkea tai paine liian korkea aiheuttamaan räjähdyksen ja tulipalon;Kohtuullinen paineenalennuslaite voi nopeasti vapauttaa paineen ja lämmön akun sisällä vaaratilanteessa ja vähentää räjähdysvaaraa.Kohtuullisen paineenalennuslaitteen ei tule ainoastaan täyttää akun sisäistä painetta normaalin toiminnan aikana, vaan se myös avautuu automaattisesti vapauttaakseen paineen, kun sisäinen paine saavuttaa vaararajan.Paineenrajoituslaitteen asetusasento on suunniteltava ottaen huomioon akun kuoren muodonmuutosominaisuudet sisäisen paineen nousun vuoksi;Varoventtiilin rakenne voidaan toteuttaa hiutaleilla, reunoilla, saumoilla ja koloilla.
(3) Paranna prosessin tasoa
Solun tuotantoprosessia tulisi pyrkiä standardoimaan ja standardisoimaan.Sekoitus-, päällystys-, paistamis-, tiivistys-, halkaisu- ja kelausvaiheissa muotoile standardointi (kuten kalvon leveys, elektrolyytin ruiskutustilavuus jne.), paranna prosessivälineitä (kuten matalapaineruiskutusmenetelmä, keskipakopakkausmenetelmä jne.) , tehdä hyvää työtä prosessin ohjauksessa, varmistaa prosessin laatu ja kaventaa tuotteiden välisiä eroja;Aseta erityisiä työvaiheita turvallisuuteen vaikuttaviin keskeisiin vaiheisiin (kuten elektrodikappaleen purseenpoisto, jauhelakaisu, erilaiset hitsausmenetelmät eri materiaaleille jne.), ota käyttöön standardoitu laadunvalvonta, poista vialliset osat ja eliminoi vialliset tuotteet (esim. elektrodikappale, kalvon puhkeaminen, aktiivisen materiaalin putoaminen, elektrolyyttivuoto jne.);Pidä tuotantopaikka puhtaana ja siistinä, ota käyttöön 5S-hallinta ja 6-sigman laadunvalvonta, estä epäpuhtauksien ja kosteuden sekoittuminen tuotannossa sekä minimoi tuotannon onnettomuuksien vaikutukset turvallisuuteen.
Postitusaika: 16.11.2022