Jaki czynnik wpływa na projekt bezpieczeństwa ogniwa baterii litowej? Wzmocnij ogólną konstrukcję bezpieczeństwa ogniwa akumulatora
Ogniwo akumulatora jest ogniwem łączącym różne substancje akumulatora. Jest to połączenie elektrody dodatniej, elektrody ujemnej, membrany, zakładki i folii opakowaniowej. Konstrukcja ogniwa akumulatora wpływa nie tylko na wydajność różnych materiałów, ale także na cały akumulator. Istotny wpływ mają parametry elektrochemiczne i bezpieczeństwo. Dobór materiałów i projekt struktury komórkowej są dokładnie relacją pomiędzy częścią a całością. Projektując ogniwo należy sformułować rozsądny model konstrukcyjny w połączeniu z właściwościami materiału.
Ponadto w konstrukcji baterii litowych można uwzględnić dodatkowe urządzenia zabezpieczające. Wspólne mechanizmy ochrony są zaprojektowane w następujący sposób:
1 Za pomocą elementu przełączającego, gdy temperatura w akumulatorze wzrośnie, wzrośnie jego rezystancja, a gdy temperatura będzie zbyt wysoka, automatycznie zatrzyma zasilanie;
2 Ustaw zawór bezpieczeństwa (czyli otwór odpowietrzający na górze akumulatora), gdy ciśnienie wewnętrzne akumulatora wzrośnie do określonej wartości, zawór bezpieczeństwa otworzy się automatycznie, aby zapewnić bezpieczeństwo akumulatora.
Poniżej przedstawiono kilka przykładów konstrukcji zabezpieczającej ogniwa:
a) Dodatni i ujemny współczynnik wydajności oraz rozmiar projektowy
Wybierz odpowiedni stosunek pojemności elektrod dodatnich i ujemnych zgodnie z charakterystyką materiałów dodatnich i ujemnych. Stosunek dodatnich i ujemnych pojemności ogniw jest ważnym ogniwem związanym z bezpieczeństwem akumulatorów litowo-jonowych. Jeśli pojemność dodatnia jest zbyt duża, na powierzchni elektrody ujemnej pojawi się metaliczny lit. Jeśli elektroda ujemna jest zbyt duża, pojemność akumulatora zostanie znacznie utracona. Ogólnie rzecz biorąc, N/P = 1,05 ~ 1,15 i dokonaj odpowiedniego wyboru zgodnie z rzeczywistą pojemnością akumulatora i wymogami bezpieczeństwa. Projektuj duże i małe elementy tak, aby położenie pasty elektrody ujemnej (materiał aktywny) pokrywało (większe) położenie pasty elektrody dodatniej. Generalnie szerokość powinna być o 1-5 mm większa, a długość o 5-10 mm większa.
b) Istnieje margines szerokości membrany
Ogólną zasadą projektowania szerokości membrany jest zapobieganie wewnętrznemu zwarciu w wyniku bezpośredniego kontaktu elektrod dodatnich i ujemnych. Na skutek skurczu termicznego membrany podczas procesu ładowania i rozładowywania akumulatora oraz w środowisku szoku termicznego, membrana ulega odkształceniu w kierunku długości i szerokości, a membrana ulega odkształceniu w kierunku długości i szerokości. Pomarszczony obszar zwiększa polaryzację ze względu na wzrost odległości między elektrodami dodatnimi i ujemnymi; rozciągnięty obszar membrany zwiększa możliwość wystąpienia mikrozwarć w wyniku ścieńczenia membrany; skurcz obszaru brzegowego membrany może prowadzić do bezpośredniego połączenia elektrod dodatnich i ujemnych. Występują zwarcia kontaktowe i wewnętrzne, które mogą sprawić, że akumulator będzie niebezpieczny z powodu niestabilności termicznej. Dlatego przy projektowaniu akumulatora należy uwzględnić powierzchnię i szerokość separatora, biorąc pod uwagę jego charakterystykę skurczu, a separator jest większy niż anoda i katoda. Biorąc pod uwagę błąd procesu, folia izolacyjna musi być co najmniej o 0,1 mm dłuższa niż zewnętrzna krawędź nabiegunnika.
c) Obróbka izolacyjna
Zwarcie wewnętrzne jest ważnym czynnikiem wpływającym na potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych. Istnieje wiele potencjalnie niebezpiecznych części, które powodują wewnętrzne zwarcia w konstrukcji ogniwa akumulatora. Dlatego w tych kluczowych miejscach należy zastosować niezbędne środki lub izolację, aby zapobiec nietypowym warunkom. W przypadku zwarcia w akumulatorze należy np.: zachować niezbędną odległość między uchem dodatnim i ujemnym; umieść taśmę izolacyjną na środku bez pasty po jednej stronie końca i zakryj wszystkie odsłonięte części; przykleić taśmę izolacyjną pomiędzy pozytywową folią aluminiową a negatywowym materiałem aktywnym; zastosowanie Taśma izolacyjna pokryje wszystkie zgrzewane części zakładek; taśma izolacyjna jest stosowana na górze ogniwa.
d) Ustawić zawór bezpieczeństwa (urządzenie nadmiarowe ciśnienia)
Baterie litowo-jonowe są niebezpieczne, często z powodu nadmiernej temperatury wewnętrznej lub nadmiernego ciśnienia, powodując eksplozje i pożary; ustawienie rozsądnego urządzenia nadmiarowego ciśnienia może szybko uwolnić ciśnienie i ciepło wewnątrz akumulatora w przypadku wystąpienia zagrożenia, zmniejszając ryzyko eksplozji. Wymagane jest rozsądne urządzenie nadmiarowe ciśnieniowe, które nie tylko wytrzyma wewnętrzne ciśnienie akumulatora podczas normalnej pracy, ale także automatycznie się otworzy, aby uwolnić ciśnienie, gdy ciśnienie wewnętrzne osiągnie niebezpieczny limit. Charakterystyki odkształceń do projektowania; konstrukcję zaworu bezpieczeństwa można uzyskać za pomocą lameli, krawędzi, szwów i nacięć.
3 Popraw poziom rzemiosła
Starania o dobrą robotę w zakresie standaryzacji i standaryzacji procesu produkcji ogniw akumulatorowych. Na etapach mieszania, powlekania, pieczenia, zagęszczania, cięcia wzdłużnego i nawijania należy opracować standaryzację (np. szerokość membrany, objętość wtrysku elektrolitu itp.) i ulepszyć metody procesu (takie jak metoda wtrysku niskociśnieniowego, metoda powłoki odśrodkowej itp.) .), wykonać dobrą robotę w kontroli procesu, zapewnić jakość procesu i zmniejszyć różnicę między produktami; ustalić specjalne kroki w kluczowych etapach, które mają wpływ na bezpieczeństwo (takie jak gratowanie, zamiatanie proszku i różne spawanie dla różnych materiałów). metody itp.), wdrożyć znormalizowane monitorowanie jakości, wyeliminować wadliwe części i wykluczyć wadliwe produkty (takie jak odkształcenie nabiegunnika, przebicie membrany, wyciek materiału aktywnego i wyciek elektrolitu itp.); utrzymuj porządek i czystość w miejscu produkcji oraz wdrażaj zarządzanie 5S i kontrolę jakości 6 -Sigma, aby zapobiec mieszaniu się zanieczyszczeń i wilgoci w produkcji oraz zminimalizować wpływ nieoczekiwanych sytuacji w produkcji na bezpieczeństwo.
