Skilja öryggistækni litíum rafhlöðu frá þremur þáttum: efni, hönnun og ferli
Hættur af litíumjónarafhlöðum
Lithium-ion rafhlöður eru hugsanlega hættulegur efnaaflgjafi vegna efnafræðilegra eiginleika þeirra og kerfissamsetningar.
(1). Mikil efnavirkni
Litíum er aðal frumefni í hópi I á öðru tímabili lotukerfis frumefna og hefur afar virka efnafræðilega eiginleika.
(2). Hár orkuþéttleiki
Lithium-ion rafhlöður hafa mjög mikla sértæka orku (meira en eða jafnt og 140 Wh/kg), margfalt meiri en aukarafhlöður eins og nikkel-kadmíum og nikkel-vetni. Hitaviðbrögð gefa frá sér hita og geta leitt til óöruggrar hegðunar.
(3). Notkun lífræns raflausnakerfis
Lífræni leysirinn í lífræna raflausnakerfinu er kolvetni, sem hefur lága niðurbrotsspennu og er viðkvæmt fyrir oxun. Leysirinn er einnig eldfimur; rafhlaðan kviknar, brennur eða springur ef leki verður.
(4). Miklar líkur á aukaverkunum
Við venjulega notkun á litíumjónarafhlöðum fara fram efnafræðileg jákvæð viðbrögð þar sem raf- og efnaorka er breytt í hvort annað. Hins vegar, við vissar aðstæður, eins og ofhleðslu, ofhleðslu eða ofstraumsaðgerð, er auðvelt að valda efnafræðilegum hliðarhvörfum inni í rafhlöðunni. Þegar þessi hliðarviðbrögð ágerast mun það hafa alvarleg áhrif á afköst og endingartíma rafhlöðunnar. Mikið magn af gasi getur myndast, sem veldur því að þrýstingurinn inni í rafhlöðunni eykst hratt og springur síðan og kviknar, sem veldur öryggisvandamálum.
(5). Uppbygging rafskautsefnisins er óstöðug
Ofhleðsluviðbrögð litíumjónarafhlöðu munu breyta uppbyggingu bakskautsefnisins, sem veldur því að efnið hefur sterk oxunaráhrif og veldur því að leysirinn í raflausninni verður fyrir sterkri oxun. þessi áhrif eru óafturkræf, og ef hitinn af völdum efnahvarfsins safnast upp, Það er hætta á hitauppstreymi.
Greining á orsökum öryggisvandamála í litíumjónarafhlöðuvörum
Eftir 30 ára iðnaðarþróun á litíumjónarafhlöðuvörum hefur öryggistækni tekið miklum framförum, stjórnað á áhrifaríkan hátt tilvik hliðarviðbragða í rafhlöðunni og tryggt rafhlöðuöryggi. Hins vegar, þar sem litíumjónarafhlöður eru notaðar í auknum mæli og orkuþéttleiki þeirra verður meiri og meiri, hafa atvik eins og sprengingar og meiðsli eða innköllun vöru vegna öryggisáhættu átt sér stað oft undanfarin ár. Við drögum saman helstu ástæður þess að valda öryggisvandamálum í litíumjónarafhlöðuvörum sem hér segir:
1. Málefni rafhlöðukjarna
Efnin sem notuð eru í rafhlöðukjarna eru jákvætt virkt efni, neikvætt virkt efni, skilju, raflausn og skel, osfrv. Val á efnum og samsvörun samsetta kerfisins ákvarðar öryggisafköst rafhlöðukjarnans. Við val á jákvæðum og neikvæðum virkum efnum og skiljunarefnum gerði framleiðandinn ekki ákveðið mat á eiginleikum og samsvörun hráefna, sem leiddi til eðlislægra annmarka á öryggi rafhlöðufrumna.
2. Málefni framleiðsluferlisins
Hráefni rafhlöðufrumna eru ekki stranglega prófuð. Framleiðsluumhverfið er lélegt, sem leiðir til blöndunar óhreininda í framleiðslu, sem hefur ekki aðeins mikla ókosti á getu rafhlöðunnar, heldur hefur einnig mikil áhrif á öryggi rafhlöðunnar; að auki, ef of miklu er blandað í raflausnina getur raki valdið aukaverkunum til að auka innri þrýsting rafhlöðunnar, sem hefur áhrif á öryggi; Vegna takmarkana á framleiðsluferlinu getur varan ekki náð góðu samræmi í framleiðsluferli rafhlöðufrumna, svo sem léleg flatleiki rafskautsbotnsins, vandamál eins og að falla af rafskautsvirkum efnum, blöndun annarra óhreininda í virkum efnum , veik flipasuðu, óstöðugt suðuhitastig, burrs á brúnum skauta og bilun á að nota einangrunarteip á lykilhluta getur allt haft áhrif á öryggi rafhlöðukjarnans. neikvæð áhrif.
3. Hönnunargallar rafhlöðukjarna og minni öryggisafköst
Hvað varðar burðarvirkishönnun eru mörg lykilatriði sem hafa áhrif á öryggi ekki tekin alvarlega af framleiðendum, svo sem skortur á einangrunarbandi í lykilhlutum, skiljuhönnunin skilur ekki eftir sig framlegð eða ófullnægjandi framlegð, jákvæða og neikvæða rafskautsgetan. hlutfallshönnun er óeðlileg og jákvæð og neikvæð rafskautavirkni Hönnun efnisflatarhlutfalls er óeðlileg, flipalengd hönnunin er óeðlileg osfrv., sem getur valdið duldum hættum fyrir öryggi rafhlöðunnar. Að auki, í framleiðsluferli rafhlöðufrumna, til að spara kostnað og bæta afköst, reyna sumir rafhlöðuframleiðendur að spara og þjappa hráefni, svo sem að minnka þindarsvæðið, þynna koparpappír og álpappír og nota ekki þrýstiloka og einangrunarbönd o.s.frv., þetta mun draga úr öryggi rafhlöðunnar.
4. Orkuþéttleiki er of hár
Markaðurinn sækist eftir rafhlöðuvörum með meiri afkastagetu. Til að auka samkeppnishæfni vörunnar halda framleiðendur áfram að auka magnsértæka orku litíumjónarafhlöðu, sem eykur verulega hættuna á rafhlöðum.
Öryggistækni
Þrátt fyrir að litíumjónarafhlöður hafi margar faldar hættur, við sérstakar notkunaraðstæður og með því að samþykkja ákveðnar ráðstafanir, er hægt að stjórna tilviki aukaverkana og ofbeldisfullra viðbragða í frumunum til að tryggja öryggi þeirra. Eftirfarandi kynnir stuttlega nokkrar algengar öryggistækni fyrir litíumjónarafhlöður.
Veldu hráefni með hærri öryggisstuðli
Veldu jákvæð og neikvæð virk efni, skiljuefni og raflausn með hærri öryggisstuðlum.
a) Val á bakskautsefnum
Öryggi bakskautsefna byggist aðallega á eftirfarandi þremur þáttum:
1. Hitaaflfræðilegur stöðugleiki efnisins;
2. Efnafræðilegur stöðugleiki efna;
3. Eðliseiginleikar efna.
b) Val á þindarefnum
Meginhlutverk skiljunnar er að aðskilja jákvæða og neikvæða rafskaut rafhlöðunnar til að koma í veg fyrir að jákvæðu og neikvæðu rafskautin komist í snertingu og veldur skammhlaupi. Á sama tíma hefur það getu til að leyfa saltajónum að fara í gegnum, það er, það hefur rafræna einangrun og jónaleiðni. Taka skal fram eftirfarandi atriði þegar skiljur eru valin fyrir litíumjónarafhlöður:
1. Það hefur rafræna einangrun og tryggir vélrænni einangrun jákvæðu og neikvæðu rafskautanna;
2. Það hefur ákveðna holastærð og porosity til að tryggja lágt viðnám og mikla jónaleiðni;
3. Þindefnið hefur nægjanlegan efnafræðilegan stöðugleika og verður að vera ónæmt fyrir tæringu raflausna;
4. Þindið verður að hafa virkni sjálfvirkrar lokunarvörn;
5. Hitasamdráttur og aflögunarhæfni þindarinnar ætti að vera eins lítil og mögulegt er;
6 Þindið verður að hafa ákveðna þykkt;
7 Þindið verður að hafa sterkan líkamlegan styrk og nægilega mótstöðu gegn stungum.
c) Val á raflausn
Raflausnin er mikilvægur hluti af litíumjónarafhlöðum og gegnir hlutverki við að flytja og leiða straum milli jákvæðra og neikvæðra rafskauta rafhlöðunnar. Raflausnin sem notuð er í litíumjónarafhlöður er raflausn sem myndast með því að leysa upp viðeigandi litíumsalt í lífrænum aprótískum blönduðum leysi. Það ætti venjulega að uppfylla eftirfarandi kröfur:
1. Góður efnafræðilegur stöðugleiki, engin efnahvörf við rafskautsvirk efni, straumsafnara og skilju;
2. Góður rafefnafræðilegur stöðugleiki og breiður rafefnafræðilegur gluggi;
3 litíumjónir hafa mikla leiðni og litla rafræna leiðni;
4. Breitt vökvahitasvið;
5. Öruggt, ekki eitrað og umhverfisvænt.
Styrkja heildaröryggishönnun rafhlöðufrumna
Rafhlöðukjarninn er hlekkurinn sem sameinar ýmis efni í rafhlöðunni. Það samþættir jákvæða rafskautið, neikvæða rafskautið, skiljuna, flipann og umbúðafilmuna. Byggingarhönnun rafhlöðukjarnans hefur ekki aðeins áhrif á frammistöðu ýmissa efna heldur einnig heildarafköst rafhlöðunnar. Rafefnafræðileg frammistaða og öryggisafköst hafa mikilvæg áhrif. Val á efnum og uppbyggingarhönnun rafhlöðukjarnans er að hluta og í heild. Efniseiginleikar ættu að vera sameinaðir í rafhlöðukjarnahönnuninni til að móta sanngjarnt burðarlíkan.
Að auki geta nokkur viðbótarverndartæki einnig komið til greina í uppbyggingu litíum rafhlöðunnar. Algeng hönnun verndarbúnaðar felur í sér eftirfarandi:
1. Með því að nota rofaeiningar, þegar hitastigið inni í rafhlöðunni hækkar, hækkar viðnám hennar í samræmi við það. Þegar hitastigið er of hátt verður aflgjafinn sjálfkrafa stöðvaður;
2. Settu upp öryggisventil (loftopið efst á rafhlöðunni). Þegar innri þrýstingur rafhlöðunnar hækkar í ákveðið gildi mun öryggisventillinn opnast sjálfkrafa til að tryggja öryggi hans.
Eftirfarandi eru nokkur dæmi um öryggishönnun rafhlöðufrumnabygginga:
a) Afkastagetuhlutfall jákvæðra og neikvæðra rafskauta og hönnunarstærð flísar
Veldu viðeigandi jákvæða og neikvæða rafskautshlutfall byggt á eiginleikum jákvæðu og neikvæðu rafskautsefnanna. Hlutfall jákvæðrar og neikvæðrar rafskautsgetu rafhlöðukjarnans er mikilvægur hlekkur sem tengist öryggi litíumjónarafhlöðunnar. Ef rafskautsgetan er of stór mun litíum úr málmi birtast á yfirborði neikvæða rafskautsins. útfellingu og ef neikvæða rafskautið er of stórt mun rafhlaðan tapast meira. Almennt séð er N/P=1.05~1.15 og viðeigandi val gert út frá raunverulegri rafhlöðugetu og öryggiskröfum. Hannaðu stærð stykkisins þannig að staðsetning neikvæða rafskautslímans (virka efnið) hylji (sé stærri en) stöðu jákvæða rafskautsmassasins. Almennt ætti breiddin að vera 1 til 5 mm stærri og lengdin ætti að vera 5 til 10 mm stærri.
b) Miðað við breidd þindar
Meginreglan um breiddarhönnun skilju er að koma í veg fyrir innri skammhlaup sem stafar af beinni snertingu milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna. Vegna varma rýrnunar skilju við hleðslu og afhleðsluferli rafhlöðunnar og í hitaáfalli og öðru umhverfi, mun skiljan afmyndast í lengdar- og breiddaráttum og skiljarinn mun Hrukkað svæðið eykur skautunina vegna aukinnar fjarlægð milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna; teygt svæði skiljunnar eykur möguleika á örskammhlaupi vegna þynningar á skilju; rýrnun skiljubrúnarsvæðisins getur valdið því að jákvæðu og neikvæðu rafskautin fari beint. Innri skammhlaup á sér stað vegna snertingar, sem veldur því að rafhlaðan er í hættu vegna hitauppstreymis. Þess vegna, þegar rafhlaða er hannað, verður að hafa í huga rýrnunareiginleika skilju þegar svæði og breidd eru notuð. Skiljan er stærri en rafskautið og bakskautið. Miðað við vinnsluvillur verður einangrunarfilman að vera að minnsta kosti 0,1 mm lengri en ytri brún skautstykkisins.
c) Einangrunarmeðferð
Innri skammhlaup er mikilvægur þáttur í öryggishættu af litíumjónarafhlöðum. Í byggingarhönnun rafhlöðunnar geta margir hugsanlega hættulegir hlutar valdið innri skammhlaupi. Þess vegna ætti að setja upp nauðsynlegar ráðstafanir eða einangrun á þessum lykilstöðum til að koma í veg fyrir innri skammhlaup við óeðlilegar aðstæður. Ef skammhlaup verður innan rafhlöðunnar, til dæmis, skaltu halda nauðsynlegri fjarlægð á milli jákvæðu og neikvæðu rafskautseyrna; settu einangrunarlímbandi á einhliða frágang án líma í miðjunni og hyldu alla óvarða hluta; settu einangrunarband á milli jákvæðu álpappírsins og neikvæða virka efnisins; notkun Einangrunarband nær yfir alla suðuhluta flipanna; einangrunarteip er notað ofan á rafhlöðukjarna.
d) Settu upp öryggisventil (þrýstiafléttingarbúnað)
Lithium-ion rafhlöður eru oft í hættu vegna þess að innra hitastig eða þrýstingur er of hár, sem veldur sprengingum eða eldsvoða; með því að setja upp hæfilegan þrýstilokunarbúnað getur fljótt losað um þrýsting og hita inni í rafhlöðunni þegar hætta skapast, sem dregur úr hættu á sprengingu. Hæfilegt þrýstilokunartæki er nauðsynlegt til að mæta innri þrýstingi rafhlöðunnar við venjulega notkun og opnast sjálfkrafa til að losa þrýstinginn þegar innri þrýstingur nær hættumörkum. Þegar staðsetning þrýstiafléttarbúnaðarins er stillt þarf að huga að áhrifum aukningar á innri þrýstingi rafhlöðuskeljarins. Hannaðir út frá aflögunareiginleikum, öryggislokar geta verið hannaðir í gegnum lamella, brúnir, sauma og hak.
Bættu tæknistig
Leitast skal við að staðla framleiðsluferlið rafhlöðufrumna. Í skrefunum að blanda, húða, baka, þjappa, skera og vinda, staðla (svo sem þindbreidd, raflausninnsprautunarrúmmál osfrv.) Og bæta vinnsluaðferðir (svo sem lágþrýstingssprautunaraðferð, miðflóttahleðsla osfrv.) Skeljaaðferð osfrv.), gera gott starf í ferlistýringu, tryggja vinnslugæði og minnka muninn á vörum; setja upp sérstök vinnsluþrep í lykilþrepum sem hafa áhrif á öryggi (svo sem að afgrata rafskautsplötuna, sópa duft og nota mismunandi suðuaðferðir fyrir mismunandi efni) aðferðir o.s.frv.), innleiða staðlaða gæðaeftirlit, útrýma gölluðum hlutum og útiloka gallaðar vörur (svo sem aflögun stöngstykkis, gat á þind, virk efni sem detta af, raflausnsleki osfrv.); halda framleiðslusvæðinu snyrtilegu og hreinu og innleiða 5S stjórnun og 6 -sigma gæðaeftirlit til að koma í veg fyrir blöndun óhreininda og raka við framleiðslu og lágmarka áhrif slysa á öryggi við framleiðslu.
