Welcher Faktor beeinflusst das Sicherheitsdesign der Lithiumbatteriezelle? Stärken Sie das allgemeine Sicherheitsdesign der Batteriezelle
Die Batteriezelle ist das Bindeglied, das verschiedene Stoffe der Batterie miteinander verbindet. Es handelt sich um die Integration von positiver Elektrode, negativer Elektrode, Membran, Lasche und Verpackungsfolie. Der strukturelle Aufbau der Batteriezelle beeinflusst nicht nur die Leistung verschiedener Materialien, sondern auch die Gesamtbatterie. Elektrochemische Leistung und Sicherheitsleistung haben einen wichtigen Einfluss. Die Auswahl der Materialien und die Gestaltung der Zellstruktur stellen genau das Verhältnis zwischen dem Teil und dem Ganzen dar. Bei der Gestaltung der Zelle sollte in Kombination mit den Materialeigenschaften ein sinnvolles Strukturmodell formuliert werden.
Darüber hinaus können beim Aufbau von Lithiumbatterien auch einige zusätzliche Schutzvorrichtungen berücksichtigt werden. Gängige Schutzmechanismen sind wie folgt aufgebaut:
1 Mit einem Schaltelement steigt der Widerstandswert der Batterie, wenn die Temperatur in der Batterie steigt, und wenn die Temperatur zu hoch ist, wird die Stromversorgung automatisch gestoppt.
2 Stellen Sie das Sicherheitsventil ein (d. h. das Entlüftungsloch an der Oberseite der Batterie). Wenn der Innendruck der Batterie auf einen bestimmten Wert ansteigt, öffnet sich das Sicherheitsventil automatisch, um die Sicherheit der Batterie zu gewährleisten.
Nachfolgend einige Beispiele für die Sicherheitsauslegung der Zellstruktur:
a) Positives und negatives Kapazitätsverhältnis und Designgröße
Wählen Sie das geeignete Kapazitätsverhältnis von positiven und negativen Elektroden entsprechend den Eigenschaften der positiven und negativen Materialien. Das Verhältnis der positiven und negativen Kapazitäten der Zellen ist ein wichtiger Zusammenhang mit der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien. Wenn die positive Kapazität zu groß ist, erscheint metallisches Lithium auf der Oberfläche der negativen Elektrode. Wenn die negative Elektrode zu groß ist, geht die Kapazität der Batterie stark verloren. Im Allgemeinen gilt N/P = 1,05 bis 1,15. Treffen Sie eine geeignete Wahl entsprechend der tatsächlichen Batteriekapazität und den Sicherheitsanforderungen. Entwerfen Sie große und kleine Stücke so, dass die Position der negativen Elektrodenpaste (aktives Material) die Position der positiven Elektrodenpaste (größer als) abdeckt. Im Allgemeinen sollte die Breite 1–5 mm größer und die Länge 5–10 mm größer sein.
b) Es gibt einen Spielraum für die Breite der Blende
Das allgemeine Prinzip der Membranbreitenkonstruktion besteht darin, einen internen Kurzschluss aufgrund des direkten Kontakts der positiven und negativen Elektroden zu verhindern. Aufgrund der thermischen Schrumpfung der Membran während des Lade- und Entladevorgangs der Batterie und in der Umgebung eines Wärmeschocks wird die Membran in Längen- und Breitenrichtung verformt und die Membran wird in Längen- und Breitenrichtung verformt. Der faltige Bereich erhöht die Polarisation aufgrund der Vergrößerung des Abstands zwischen der positiven und der negativen Elektrode; Der gestreckte Bereich der Membran erhöht die Möglichkeit eines Mikrokurzschlusses aufgrund der Verdünnung der Membran. Durch die Schrumpfung des Randbereichs des Diaphragmas kann es zu einer direkten Verbindung der positiven und negativen Elektroden kommen. Es kommt zu Berührungen und internen Kurzschlüssen, die den Akku durch thermisches Durchgehen gefährlich machen können. Daher muss bei der Konstruktion einer Batterie bei der Nutzung der Fläche und Breite des Separators dessen Schrumpfungsverhalten berücksichtigt werden, und der Separator ist größer als die Anode und die Kathode. Unter Berücksichtigung des Prozessfehlers muss die Isolationsfolie mindestens 0,1 mm länger sein als die Außenkante des Polstücks.
c) Isolationsbehandlung
Interner Kurzschluss ist ein wichtiger Faktor für die potenziellen Sicherheitsrisiken von Lithium-Ionen-Batterien. Es gibt viele potenziell gefährliche Teile, die einen internen Kurzschluss in der Struktur der Batteriezelle verursachen. Daher sollten an diesen Schlüsselpositionen die notwendigen Maßnahmen oder Isolierungen getroffen werden, um anormale Zustände zu verhindern. Zum Beispiel bei einem Kurzschluss der Batterie: Halten Sie den nötigen Abstand zwischen Plus- und Minuspol ein; Bringen Sie in der Mitte Isolierband ohne Kleister auf einer Seite des Endes an und decken Sie alle freiliegenden Teile ab. Kleben Sie Isolierband zwischen die positive Aluminiumfolie und das negative Aktivmaterial. Anwendung Isolierband deckt alle Schweißteile der Laschen ab; Auf der Oberseite der Zelle wird Isolierband verwendet.
d) Sicherheitsventil (Druckbegrenzungseinrichtung) einstellen
Lithium-Ionen-Batterien sind gefährlich, oft aufgrund zu hoher Innentemperatur oder übermäßigem Druck, was zu Explosionen und Bränden führen kann; Durch die Installation einer angemessenen Druckentlastungseinrichtung können bei Gefahr schnell Druck und Hitze in der Batterie abgelassen werden, wodurch die Explosionsgefahr verringert wird. Eine angemessene Druckentlastungsvorrichtung ist erforderlich, um nicht nur den Innendruck der Batterie während des normalen Betriebs zu erfüllen, sondern sich auch automatisch zu öffnen, um den Druck zu entlasten, wenn der Innendruck den gefährlichen Grenzwert erreicht. Verformungseigenschaften zur Auslegung; Die Gestaltung des Sicherheitsventils kann durch Lamellen, Kanten, Nähte und Kerben erfolgen.
3 Verbessern Sie das handwerkliche Niveau
Bemühungen, bei der Standardisierung und Standardisierung des Batteriezellenproduktionsprozesses gute Arbeit zu leisten. Formulieren Sie in den Schritten Mischen, Beschichten, Backen, Verdichten, Schlitzen und Wickeln Standardisierungen (z. B. Membranbreite, Elektrolyteinspritzvolumen usw.) und verbessern Sie Prozessmethoden (z. B. Niederdruck-Injektionsverfahren, Zentrifugal-Shell-Verfahren usw.). .), gute Arbeit bei der Prozesskontrolle leisten, die Prozessqualität sicherstellen und den Unterschied zwischen Produkten verringern; Richten Sie in Schlüsselschritten spezielle Schritte ein, die Auswirkungen auf die Sicherheit haben (z. B. Entgraten, Pulverfegen und unterschiedliche Schweißungen für unterschiedliche Materialien). Methoden usw.), implementieren Sie eine standardisierte Qualitätsüberwachung, beseitigen Sie fehlerhafte Teile und schließen Sie fehlerhafte Produkte aus (z. B. Polstückverformung, Membrandurchstich, Ablösung von aktivem Material und Elektrolytleckage usw.); Halten Sie den Produktionsstandort aufgeräumt und sauber und implementieren Sie das 5S-Management und die 6-Sigma-Qualitätskontrolle, um zu verhindern, dass sich Verunreinigungen und Feuchtigkeit in der Produktion vermischen, und um die Auswirkungen unerwarteter Produktionssituationen auf die Sicherheit zu minimieren.
