چه عاملی بر طراحی ایمنی سلول باتری ذخیره انرژی تأثیر می گذارد؟

چه عاملی بر طراحی ایمنی سلول باتری لیتیومی تأثیر می گذارد؟ طراحی ایمنی کلی سلول باتری را تقویت کنید

سلول باتری پیوندی است که مواد مختلف باتری را ترکیب می کند. این ادغام الکترود مثبت، الکترود منفی، دیافراگم، زبانه و فیلم بسته بندی است. طراحی ساختاری سلول باتری نه تنها بر عملکرد مواد مختلف تأثیر می گذارد، بلکه بر کل باتری نیز تأثیر می گذارد. عملکرد الکتروشیمیایی و عملکرد ایمنی تأثیر مهمی دارد. انتخاب مواد و طراحی ساختار سلول دقیقاً رابطه بین جزء و کل است. در طراحی سلول، یک مدل ساختاری معقول باید در ترکیب با خواص مواد فرموله شود.



علاوه بر این، برخی از وسایل حفاظتی اضافی را نیز می توان در ساختار باتری های لیتیومی در نظر گرفت. مکانیسم های حفاظتی رایج به شرح زیر طراحی شده اند:



1 با استفاده از یک عنصر سوئیچینگ، هنگامی که دما در باتری افزایش می یابد، مقدار مقاومت آن افزایش می یابد، و زمانی که دما بیش از حد بالا باشد، به طور خودکار منبع تغذیه را متوقف می کند.



2 سوپاپ اطمینان (یعنی سوراخ دریچه بالای باتری) را تنظیم کنید، هنگامی که فشار داخلی باتری به مقدار مشخصی افزایش یافت، دریچه ایمنی به طور خودکار باز می شود تا از ایمنی باتری اطمینان حاصل شود.



در زیر چند نمونه از طراحی ایمنی ساختار سلول آورده شده است:



الف) نسبت ظرفیت مثبت و منفی و اندازه طراحی

نسبت ظرفیت مناسب الکترودهای مثبت و منفی را با توجه به ویژگی های مواد مثبت و منفی انتخاب کنید. نسبت ظرفیت های مثبت و منفی سلول ها پیوند مهمی با ایمنی باتری های لیتیوم یونی است. اگر ظرفیت مثبت خیلی زیاد باشد، لیتیوم فلزی روی سطح الکترود منفی ظاهر می شود. اگر الکترود منفی بیش از حد بزرگ باشد، ظرفیت باتری تا حد زیادی از بین می رود. به طور کلی، N/P=1.05-1.15، و با توجه به ظرفیت واقعی باتری و الزامات ایمنی، انتخاب مناسبی انجام دهید. قطعات بزرگ و کوچک را طوری طراحی کنید که موقعیت خمیر الکترود منفی (مواد فعال) موقعیت خمیر الکترود مثبت را (بیشتر از) بپوشاند. به طور کلی، عرض باید 1-5 میلی متر بزرگتر و طول آن باید 5-10 میلی متر بزرگتر باشد.



ب) برای عرض دیافراگم حاشیه وجود دارد

اصل کلی طراحی عرض دیافراگم جلوگیری از اتصال کوتاه داخلی به دلیل تماس مستقیم الکترودهای مثبت و منفی است. به دلیل انقباض حرارتی دیافراگم در طول فرآیند شارژ و دشارژ باتری و در محیط شوک حرارتی، دیافراگم در جهت طول و عرض و دیافراگم در جهت طول و عرض تغییر شکل می‌دهد. ناحیه چروکیده به دلیل افزایش فاصله بین الکترودهای مثبت و منفی، قطبش را افزایش می دهد. ناحیه کشیده شده دیافراگم به دلیل نازک شدن دیافراگم احتمال اتصال کوتاه میکرو را افزایش می دهد. انقباض ناحیه لبه دیافراگم ممکن است منجر به اتصال مستقیم الکترودهای مثبت و منفی شود. تماس و اتصال کوتاه داخلی رخ می دهد که می تواند باتری را به دلیل فرار حرارتی خطرناک کند. بنابراین، هنگام طراحی باتری، استفاده از مساحت و عرض جداکننده باید ویژگی های انقباض آن را در نظر گرفت و جداکننده بزرگتر از آند و کاتد است. با توجه به خطای فرآیند، فیلم جداسازی باید حداقل 0.1 میلی متر بلندتر از لبه بیرونی قطعه قطب باشد.



ج) درمان عایق

اتصال کوتاه داخلی یک عامل مهم برای خطرات بالقوه ایمنی باتری های لیتیوم یون است. قطعات بالقوه خطرناک بسیاری وجود دارند که باعث اتصال کوتاه داخلی در طراحی ساختاری سلول باتری می شوند. بنابراین، اقدامات یا عایق های لازم باید در این موقعیت های کلیدی برای جلوگیری از شرایط غیرعادی تنظیم شود. در صورت اتصال کوتاه در باتری، به عنوان مثال: فاصله لازم بین گوش مثبت و منفی را حفظ کنید. نوار عایق را بدون خمیر در وسط یک طرف انتهای آن قرار دهید و تمام قسمت های در معرض آن را بپوشانید. نوار عایق بین فویل آلومینیومی مثبت و ماده فعال منفی بچسبانید. کاربرد نوار عایق تمام قسمت های جوشکاری زبانه ها را می پوشاند. نوار عایق در بالای سلول استفاده می شود.



د) تنظیم شیر اطمینان (دستگاه کاهش فشار)

باتری های لیتیوم یون خطرناک هستند، اغلب به دلیل دمای داخلی بیش از حد یا فشار بیش از حد، باعث انفجار و آتش سوزی می شوند. تنظیم یک دستگاه کاهش فشار معقول می تواند به سرعت فشار و گرمای داخل باتری را در هنگام بروز خطر آزاد کند و خطر انفجار را کاهش دهد. یک دستگاه کاهش فشار معقول مورد نیاز است تا نه تنها فشار داخلی باتری را در حین کار عادی برآورده کند، بلکه به طور خودکار باز شود تا فشار داخلی به حد خطرناک برسد. ویژگی های تغییر شکل برای طراحی؛ طراحی سوپاپ اطمینان را می توان با لاملا، لبه ها، درزها و بریدگی ها به دست آورد.



3 ارتقاء سطح مهارت

تلاش برای انجام یک کار خوب در استانداردسازی و استانداردسازی فرآیند تولید سلول باتری. در مراحل اختلاط، پوشش، پخت، تراکم، شکاف و سیم پیچی، استانداردسازی (مانند عرض دیافراگم، حجم تزریق الکترولیت و غیره) را فرموله کنید و روش های فرآیندی (مانند روش تزریق کم فشار، روش شل گریز از مرکز و غیره) را بهبود بخشید. .)، در کنترل فرآیند کار خوبی انجام دهید، کیفیت فرآیند را تضمین کنید و تفاوت بین محصولات را کاهش دهید. مراحل ویژه ای را در مراحل کلیدی که بر ایمنی تأثیر می گذارد (مانند سوراخ کردن، جارو کردن پودر و جوش های مختلف برای مواد مختلف) تنظیم کنید. روش ها و غیره)، نظارت بر کیفیت استاندارد را اجرا کنید، قطعات معیوب را حذف کنید، و محصولات معیوب (مانند تغییر شکل قطعه، سوراخ شدن دیافراگم، ریزش مواد فعال و نشت الکترولیت و غیره) را حذف کنید. محل تولید را مرتب و تمیز نگه دارید و مدیریت 5S و کنترل کیفیت 6 سیگما را برای جلوگیری از مخلوط شدن ناخالصی ها و رطوبت در تولید و به حداقل رساندن تأثیر موقعیت های غیرمنتظره در تولید بر ایمنی اجرا کنید.