Qual è il fattore che influenza la progettazione della sicurezza della cella della batteria al litio? Rafforzare la progettazione della sicurezza complessiva della cella della batteria
La cella della batteria è l'anello che unisce le varie sostanze della batteria. È l'integrazione dell'elettrodo positivo, dell'elettrodo negativo, del diaframma, della linguetta e della pellicola di imballaggio. Il design strutturale della cella della batteria non influisce solo sulle prestazioni dei vari materiali, ma influisce anche sulla batteria nel suo complesso. Le prestazioni elettrochimiche e le prestazioni di sicurezza hanno un impatto importante. La selezione dei materiali e il design della struttura cellulare rappresentano esattamente il rapporto tra la parte e il tutto. Nella progettazione della cella, dovrebbe essere formulato un modello strutturale ragionevole in combinazione con le proprietà del materiale.
Inoltre, nella struttura delle batterie al litio possono essere presi in considerazione anche alcuni dispositivi di protezione aggiuntivi. I meccanismi di protezione comuni sono progettati come segue:
1 Utilizzando un elemento di commutazione, quando la temperatura nella batteria aumenta, il suo valore di resistenza aumenta e quando la temperatura è troppo alta, interromperà automaticamente l'alimentazione;
2 Impostare la valvola di sicurezza (ovvero il foro di sfiato sulla parte superiore della batteria), quando la pressione interna della batteria raggiunge un certo valore, la valvola di sicurezza si aprirà automaticamente per garantire la sicurezza della batteria.
Di seguito sono riportati alcuni esempi di progettazione di sicurezza della struttura della cella:
a) Rapporto di capacità positiva e negativa e dimensioni del progetto
Selezionare il rapporto di capacità appropriato degli elettrodi positivi e negativi in base alle caratteristiche dei materiali positivi e negativi. Il rapporto tra le capacità positive e negative delle celle è un collegamento importante legato alla sicurezza delle batterie agli ioni di litio. Se la capacità positiva è troppo grande, sulla superficie dell'elettrodo negativo apparirà litio metallico. Se l'elettrodo negativo è troppo grande, la capacità della batteria verrà notevolmente persa. In generale, N/P=1,05～1,15 e fare una scelta appropriata in base alla capacità effettiva della batteria e ai requisiti di sicurezza. Progettare pezzi grandi e piccoli in modo che la posizione della pasta dell'elettrodo negativo (materiale attivo) copra (maggiore) la posizione della pasta dell'elettrodo positivo. Generalmente, la larghezza dovrebbe essere maggiore di 1-5 mm e la lunghezza dovrebbe essere maggiore di 5-10 mm.
b) C'è un margine per la larghezza del diaframma
Il principio generale della progettazione della larghezza del diaframma è quello di prevenire il cortocircuito interno dovuto al contatto diretto degli elettrodi positivi e negativi. A causa del restringimento termico del diaframma durante il processo di carica e scarica della batteria e nell'ambiente di shock termico, il diaframma si deforma nella direzione della lunghezza e della larghezza e il diaframma si deforma nella direzione della lunghezza e della larghezza. La zona rugosa aumenta la polarizzazione per l'aumento della distanza tra gli elettrodi positivo e negativo; la zona stirata del diaframma aumenta la possibilità di microcortocircuito dovuto all'assottigliamento del diaframma; il restringimento della zona del bordo del diaframma può portare al collegamento diretto degli elettrodi positivo e negativo. Si verificano contatti e cortocircuiti interni che possono rendere pericolosa la batteria a causa della fuga termica. Pertanto, quando si progetta una batteria, l'utilizzo dell'area e della larghezza del separatore deve considerare le sue caratteristiche di ritiro e il separatore è più grande dell'anodo e del catodo. Considerando l'errore di processo, la pellicola isolante deve essere almeno 0,1 mm più lunga del bordo esterno dell'espansione polare.
c) Trattamento di isolamento
Il cortocircuito interno è un fattore importante per i potenziali rischi per la sicurezza delle batterie agli ioni di litio. Esistono molte parti potenzialmente pericolose che causano cortocircuiti interni nella progettazione strutturale della cella della batteria. Pertanto, è necessario predisporre le misure necessarie o l'isolamento in queste posizioni chiave per prevenire condizioni anomale. In caso di cortocircuito della batteria, ad esempio: mantenere la distanza necessaria tra il polo positivo e quello negativo; posizionare al centro del nastro isolante senza colla su un lato dell'estremità, e coprire tutte le parti esposte; attaccare il nastro isolante tra il foglio di alluminio positivo e il materiale attivo negativo; applicazione Il nastro isolante coprirà tutte le parti di saldatura delle alette; sulla parte superiore della cella viene utilizzato nastro isolante.
d) Impostare la valvola di sicurezza (dispositivo di limitazione della pressione)
Le batterie agli ioni di litio sono pericolose, spesso a causa dell'eccessiva temperatura interna o dell'eccessiva pressione, causando esplosioni e incendi; l'impostazione di un adeguato dispositivo di limitazione della pressione può rilasciare rapidamente la pressione e il calore all'interno della batteria in caso di pericolo, riducendo il rischio di esplosione. È necessario un adeguato dispositivo di limitazione della pressione non solo per soddisfare la pressione interna della batteria durante il normale funzionamento, ma anche per aprirsi automaticamente per alleviare la pressione quando la pressione interna raggiunge il limite pericoloso. Caratteristiche di deformazione da progettare; il design della valvola di sicurezza può essere ottenuto mediante lamelle, bordi, cuciture e tacche.
3 Migliorare il livello di artigianalità
Sforzi per fare un buon lavoro nella standardizzazione e standardizzazione del processo di produzione delle celle della batteria. Nelle fasi di miscelazione, rivestimento, cottura, compattazione, taglio e avvolgimento, formulare la standardizzazione (come larghezza del diaframma, volume di iniezione dell'elettrolita, ecc.) e migliorare i metodi di processo (come il metodo di iniezione a bassa pressione, il metodo Shell centrifugo, ecc. .), svolgere un buon lavoro nel controllo del processo, garantire la qualità del processo e ridurre la differenza tra i prodotti; impostare passaggi speciali in passaggi chiave che hanno un impatto sulla sicurezza (come sbavatura, spazzamento delle polveri e saldature diverse per materiali diversi). metodi, ecc.), implementare un monitoraggio della qualità standardizzato, eliminare le parti difettose ed escludere prodotti difettosi (come deformazione dell'espansione polare, perforazione del diaframma, perdita di materiale attivo e perdita di elettrolita, ecc.); mantenere il sito di produzione ordinato e pulito e implementare la gestione 5S e il controllo di qualità 6-Sigma per evitare che impurità e umidità si mescolino nella produzione e ridurre al minimo l'impatto di situazioni impreviste nella produzione sulla sicurezza.
