Care este factorul care afectează designul de siguranță al celulei bateriei cu litiu? Consolidează designul general de siguranță al celulei bateriei
Celula bateriei este legătura care combină diverse substanțe ale bateriei. Este integrarea electrodului pozitiv, electrodului negativ, diafragmei, clapetei și filmului de ambalare. Designul structural al celulei bateriei nu afectează doar performanța diferitelor materiale, ci afectează și bateria în ansamblu. Performanța electrochimică și performanța de siguranță au un impact important. Selecția materialelor și designul structurii celulei reprezintă exact relația dintre piesă și întreg. În proiectarea celulei, trebuie formulat un model structural rezonabil în combinație cu proprietățile materialului.
În plus, unele dispozitive de protecție suplimentare pot fi luate în considerare și în structura bateriilor cu litiu. Mecanismele comune de protecție sunt concepute după cum urmează:
1 Folosind un element de comutare, atunci când temperatura din baterie crește, valoarea rezistenței acesteia crește, iar când temperatura este prea mare, va opri automat alimentarea cu energie;
2 Setați supapa de siguranță (adică orificiul de aerisire din partea superioară a bateriei), când presiunea internă a bateriei crește la o anumită valoare, supapa de siguranță se va deschide automat pentru a asigura siguranța bateriei.
Următoarele sunt câteva exemple de proiectare de siguranță a structurii celulei:
a) Raportul de capacitate pozitiv și negativ și dimensiunea de proiectare
Selectați raportul de capacitate adecvat al electrozilor pozitivi și negativi în funcție de caracteristicile materialelor pozitive și negative. Raportul dintre capacitățile pozitive și negative ale celulelor este o legătură importantă legată de siguranța bateriilor litiu-ion. Dacă capacitatea pozitivă este prea mare, pe suprafața electrodului negativ va apărea litiu metalic. Dacă electrodul negativ este prea mare, capacitatea bateriei se va pierde foarte mult. În general, N/P=1,05~1,15 și faceți o alegere adecvată în funcție de capacitatea reală a bateriei și cerințele de siguranță. Proiectați piese mari și mici astfel încât poziția pastei cu electrod negativ (materialul activ) să acopere (mai mare decât) poziția pastei cu electrod pozitiv. În general, lățimea trebuie să fie cu 1-5 mm mai mare, iar lungimea cu 5-10 mm mai mare.
b) Există o marjă pentru lățimea diafragmei
Principiul general al proiectării lățimii diafragmei este de a preveni scurtcircuitul intern din cauza contactului direct al electrozilor pozitivi și negativi. Datorită contracției termice a diafragmei în timpul procesului de încărcare și descărcare a bateriei și în mediul șocului termic, diafragma este deformată în direcția lungimii și lățimii, iar diafragma este deformată în direcția lungimii și lățimii. Zona încrețită crește polarizarea datorită creșterii distanței dintre electrozii pozitivi și negativi; zona întinsă a diafragmei crește posibilitatea de micro-scurtcircuit din cauza subțierii diafragmei; contracția zonei marginilor diafragmei poate duce la conectarea directă a electrozilor pozitivi și negativi. Apar scurtcircuite de contact și interne, care pot face bateria periculoasă din cauza evadării termice. Prin urmare, atunci când proiectați o baterie, utilizarea suprafeței și lățimii separatorului trebuie să ia în considerare caracteristicile sale de contracție, iar separatorul este mai mare decât anodul și catodul. Având în vedere eroarea de proces, pelicula de izolare trebuie să fie cu cel puțin 0,1 mm mai lungă decât marginea exterioară a piesei polare.
c) Tratament de izolare
Scurtcircuitul intern este un factor important pentru potențialele pericole de siguranță ale bateriilor litiu-ion. Există multe părți potențial periculoase care provoacă scurtcircuit intern în proiectarea structurală a celulei bateriei. Prin urmare, măsurile necesare sau izolația trebuie stabilite în aceste poziții cheie pentru a preveni condiții anormale. În cazul unui scurtcircuit în baterie, de exemplu: mențineți distanța necesară între urechile pozitive și negative; așezați bandă izolatoare în mijloc fără pastă pe o parte a capătului și acoperiți toate părțile expuse; lipiți bandă izolatoare între folia de aluminiu pozitivă și materialul activ negativ; aplicare Banda izolatoare va acoperi toate părțile de sudură ale urechilor; pe partea superioară a celulei se folosește bandă izolatoare.
d) Setați supapa de siguranță (dispozitiv de reducere a presiunii)
Bateriile cu litiu-ion sunt periculoase, adesea din cauza temperaturii interne excesive sau a presiunii excesive, provocând explozii și incendii; setarea unui dispozitiv rezonabil de reducere a presiunii poate elibera rapid presiunea și căldura din interiorul bateriei atunci când apare pericolul, reducând riscul de explozie. Este necesar un dispozitiv rezonabil de reducere a presiunii nu numai pentru a atinge presiunea internă a bateriei în timpul funcționării normale, ci și pentru a se deschide automat pentru a reduce presiunea atunci când presiunea internă atinge limita periculoasă. Caracteristici de deformare la proiectare; proiectarea supapei de siguranță poate fi realizată prin lamele, margini, cusături și crestături.
3 Îmbunătățiți nivelul de măiestrie
Eforturi de a face o treabă bună în standardizarea și standardizarea procesului de producție a celulelor bateriei. În etapele de amestecare, acoperire, coacere, compactare, tăiere și înfășurare, formulați standardizarea (cum ar fi lățimea diafragmei, volumul de injectare a electrolitului etc.) și îmbunătățiți metodele de proces (cum ar fi metoda de injecție la presiune joasă, metoda Shell centrifugal etc. .), faceți o treabă bună în controlul procesului, asigurați calitatea procesului și reduceți diferența dintre produse; stabiliți pași speciali în pașii cheie care au un impact asupra siguranței (cum ar fi debavurarea, măturarea pulberii și sudarea diferită pentru diferite materiale). metode, etc.), implementați monitorizarea standardizată a calității, eliminați piesele defecte și excludeți produsele defecte (cum ar fi deformarea piesei polare, perforarea diafragmei, scurgerea materialului activ și scurgerea electrolitului etc.); mențineți locul de producție ordonat și curat și implementați managementul 5S și controlul calității 6 -Sigma pentru a preveni amestecarea impurităților și a umezelii în producție și pentru a minimiza impactul situațiilor neașteptate din producție asupra siguranței.
