Ličio baterijos sauga ir sprendimas
Populiarėjant mobiliesiems telefonams, skaitmeniniams gaminiams ir elektra varomoms transporto priemonėms, ličio jonų baterijos vaidina vis svarbesnį vaidmenį žmonių' gyvenime. Dažnai kritikuojamos naudojimo problemos, tokios kaip mažas energijos tankis ir ribotas ciklo laikas. Tačiau, palyginti su šiomis problemomis, ličio baterijų saugai skiriamas dėmesys.
Pastaraisiais metais nelaimingų atsitikimų, kilusių dėl akumuliatoriaus saugos problemų, gausu, o daugelio problemų pasekmės yra šokiruojančios, pavyzdžiui, Boeing 787 Dreamliner ličio akumuliatoriaus gaisras, sukrėtęs pramonę, ir didelio masto akumuliatoriaus gaisro ir sprogimo incidentas. „Samsung Galaxy Note 7“. Ličio jonų akumuliatorių saugumas dar kartą nuskambėjo pavojaus varpais.
Ličio jonų akumuliatoriaus sudėtis ir veikimo principas
Ličio jonų akumuliatoriai daugiausia sudaryti iš teigiamo elektrodo, neigiamo elektrodo, elektrolito, separatoriaus, išorinės jungties ir pakuotės komponentų. Tarp jų teigiamame elektrode ir neigiamame elektrode yra aktyvių elektrodų medžiagų, laidžiųjų medžiagų, rišiklių ir kt., kurie yra vienodai padengti vario folijos ir aliuminio folijos srovės kolektoriais.
Teigiamas ličio jonų baterijų elektrodų potencialas yra santykinai didelis, dažnai su ličiu įsiterpę pereinamųjų metalų oksidai arba polianijoniniai junginiai, tokie kaip ličio kobaltatas, ličio manganatas, trinaris, ličio geležies fosfatas ir kt.; Ličio jonų akumuliatoriaus neigiamos medžiagos paprastai yra anglies medžiagos, tokios kaip grafitas ir negrafituota anglis; ličio jonų akumuliatoriaus elektrolitas daugiausia yra nevandeninis tirpalas, sudarytas iš organinio mišraus tirpiklio ir ličio druskos, tirpiklis dažniausiai yra organinis tirpiklis, pvz., anglies rūgštis, o ličio druska dažniausiai yra vienavalentė polianijoninė ličio druska, tokia kaip ličio heksafluorofosfatas ir kt.; Ličio jonų akumuliatorių separatoriai dažniausiai yra polietileno ir polipropileno mikroporinės membranos, kurios izoliuoja teigiamas ir neigiamas medžiagas, apsaugo nuo trumpųjų jungimų, atsirandančių dėl elektronų praėjimo, ir leidžia prasiskverbti elektrolito jonams.
Įkrovimo metu akumuliatoriaus viduje iš teigiamo elektrodo jonų pavidalu išgaunamas litis, elektrolitas pernešamas per diafragmą ir įterpiamas į neigiamą elektrodą; baterijos išorėje elektronai migruoja iš išorinės grandinės į neigiamą elektrodą. Iškrovimo procese: ličio jonai akumuliatoriaus viduje ištraukiami iš neigiamo elektrodo, praeina per diafragmą ir įterpiami į teigiamą elektrodą; baterijos išorėje elektronai migruoja iš išorinės grandinės į teigiamą elektrodą. Įkraunant ir iškraunant, tai yra"ličio jonų" kuri migruoja tarp baterijų vietoj elementinio"ličio", todėl baterija vadinama"ličio jonų baterija".
Antra, ličio jonų akumuliatorių keliami pavojai saugai
Paprastai kalbant, ličio jonų akumuliatorių saugos problemos pasireiškia kaip degimas ar net sprogimas. Pagrindinė šių problemų priežastis yra akumuliatoriaus viduje esantis terminis bėgimas. Be to, kai kurie išoriniai veiksniai, pvz., perkrovimas, gaisras, išspaudimas, pradūrimas ir trumpasis jungimas. Kitos problemos taip pat gali sukelti saugumo problemų. Ličio jonų akumuliatoriai įkrovimo ir iškrovimo metu gamins šilumą. Jei generuojama šiluma viršija akumuliatoriaus šilumos išsklaidymo pajėgumą, ličio jonų akumuliatorius perkais, o akumuliatoriaus medžiaga suskaidys SEI plėvelę, elektrolitų skilimą, teigiamą elektrodo skilimą, neigiamą elektrodą ir destrukcines šalutines reakcijas, tokias kaip elektrolito ir neigiamo elektrodo ir rišiklio reakcija.
1 Katodinių medžiagų keliami pavojai saugai
Netinkamai naudojant ličio jonų akumuliatorių, padidės akumuliatoriaus vidinė temperatūra, o teigiamo elektrodo medžiagos aktyvioji medžiaga suirs ir elektrolitas oksiduosis. Tuo pačiu metu šios dvi reakcijos gali sukelti daug šilumos, todėl akumuliatoriaus temperatūra dar labiau pakils. Skirtingos delitacijos būsenos turi labai skirtingą poveikį aktyviosios medžiagos gardelės transformacijai, skilimo temperatūrai ir baterijos terminiam stabilumui.
2 Anodo medžiagų keliami pavojai saugai
Pirmosiomis dienomis naudota neigiamo elektrodo medžiaga buvo metalinis litis, o surinkta baterija po pakartotinio įkrovimo ir iškrovimo buvo linkusi gaminti ličio dendritus, kurie vėliau pradurdavo diafragmą, sukeldami trumpąjį jungimą, nutekėjimą ir net sprogimą. Ličio interkalacijos junginiai gali veiksmingai išvengti ličio dendritų susidarymo ir labai pagerinti ličio jonų baterijų saugumą. Kylant temperatūrai, anglies neigiamas elektrodas ličio įsiterpimo būsenoje pirmiausia egzotermiškai reaguoja su elektrolitu. Esant tokioms pačioms įkrovimo ir iškrovimo sąlygoms, reakcijos tarp elektrolito ir ličio interkaluoto dirbtinio grafito šilumos išsiskyrimo greitis yra daug didesnis nei reakcijos su ličio mezofazės anglies mikrosferomis, anglies pluoštais, koksu ir kt.
3 Diafragmos ir elektrolito keliami pavojai saugai
Ličio jonų akumuliatoriaus elektrolitas yra sumaišytas ličio druskos ir organinio tirpiklio tirpalas. Komercinė ličio druska yra ličio heksafluorofosfatas. Elektrolito terminis stabilumas. Organinis elektrolito tirpiklis yra karbonatas, kurio virimo ir pliūpsnio temperatūra yra žema, lengvai reaguoja su ličio druska, kad aukštoje temperatūroje išsiskirtų PF5, ir lengvai oksiduojamas.
4 Paslėpti saugos pavojai gamybos procese
Ličio jonų akumuliatorių gamybos proceso metu tokie procesai kaip elektrodų gamyba ir baterijų surinkimas turės įtakos akumuliatoriaus saugai. Įvairių procesų, tokių kaip teigiamų ir neigiamų elektrodų maišymas, dengimas, valcavimas, pjovimas arba perforavimas, surinkimas, elektrolito užpildymas, sandarinimas ir formavimas, kokybės kontrolė turi įtakos akumuliatoriaus veikimui ir saugai. Suspensijos vienodumas lemia aktyviosios medžiagos pasiskirstymo ant elektrodo vienodumą, todėl turi įtakos akumuliatoriaus saugai. Jei suspensijos smulkumas yra per didelis, neigiamo elektrodo medžiaga įkraunant ir iškraunant patirs santykinai didelius pokyčius ir gali atsirasti metalinio ličio nusodinimo; jei srutos smulkumas per mažas, akumuliatoriaus vidinė varža bus per didelė. Jei dangos kaitinimo temperatūra yra per žema arba džiūvimo laikas nepakankamas, tirpiklis išliks, o rišiklis iš dalies ištirps, todėl kai kurios veikliosios medžiagos lengvai nusilupa; per aukšta temperatūra gali sukelti rišiklio karbonizaciją, o aktyviosios medžiagos gali nukristi ir sukelti vidinį trumpąjį akumuliatoriaus jungimą.
5 galimi pavojai saugai naudojant akumuliatorių
Ličio jonų baterijos turi kuo labiau sumažinti perkrovimą arba iškrovimą naudojant. Ypač didelės monomero talpos akumuliatorių atveju šiluminiai trikdžiai gali sukelti daugybę egzoterminių šalutinių reakcijų, dėl kurių gali kilti saugos problemų.
Trys ličio jonų akumuliatoriaus saugos testavimo indikatoriai
Pagaminus ličio jonų akumuliatorių, prieš jam pasiekiant vartotoją, reikia atlikti daugybę bandymų, kad būtų kuo labiau užtikrintas akumuliatoriaus saugumas ir sumažintas galimas pavojus saugai.
1. Suspaudimo testas: padėkite visiškai įkrautą akumuliatorių ant lygaus paviršiaus, hidrauliniu cilindru paspauskite 13±1KN ir išspauskite akumuliatorių nuo plokščio 32 mm skersmens plieninio strypo paviršiaus. Kai suspaudimo slėgis pasiekia didžiausią stabdymą Suspaudimas, akumuliatorius neužsidega, tik'nesprogsta.
2. Smūgio bandymas: visiškai įkrovus akumuliatorių, padėkite jį ant lygaus paviršiaus, akumuliatoriaus centre vertikaliai pastatykite 15,8 mm skersmens plieninį stulpelį ir laisvai numeskite 9,1 kg svorį iš 610 mm aukščio ant plieninė kolona virš akumuliatoriaus. Akumuliatorius neužsidega ir nesprogsta.
3. Perkrovimo testas: visiškai įkraukite akumuliatorių naudodami 1C ir atlikite perkrovimo testą pagal 3C perkrovimo 10V. Kai akumuliatorius perkraunamas, įtampa pakyla iki tam tikros įtampos ir tam tikrą laiką stabilizuojasi. Kai jis artėja prie tam tikro laiko, akumuliatoriaus įtampa greitai pakyla. Pasiekus tam tikrą ribą nuimamas viršutinis akumuliatoriaus dangtelis, įtampa nukrenta iki 0V, akumuliatorius neužsidega ir nesprogsta.
4. Trumpojo jungimo testas: visiškai įkrovus akumuliatorių, teigiamas ir neigiamas akumuliatoriaus elektrodai trumpinami laidu, kurio varža ne didesnė kaip 50mΩ, ir patikrinama akumuliatoriaus paviršiaus temperatūra. Maksimali akumuliatoriaus paviršiaus temperatūra yra 140 ℃. Akumuliatoriaus dangtelis atidarytas, akumuliatorius neužsidega ir nesprogsta. .
5. Akupunktūros testas: padėkite visiškai įkrautą bateriją ant lygaus paviršiaus ir pradurkite bateriją radialine kryptimi 3 mm skersmens plienine adata. Bandomasis akumuliatorius neužsidega ir nesprogsta.
6. Temperatūros ciklo bandymas: Ličio jonų akumuliatoriaus temperatūros ciklo bandymas naudojamas imituoti ličio jonų akumuliatoriaus saugą, kai transportavimo ar sandėliavimo metu ji pakartotinai veikiama žemos ir aukštos temperatūros aplinkoje. Bandymas yra naudoti greitą ir ekstremalią temperatūrą Keičiami. Po bandymo mėginys neturi užsidegti, sprogti ir nepratekėti.
Keturi ličio jonų baterijų saugos sprendimai
Atsižvelgiant į daugybę paslėptų ličio jonų akumuliatorių saugos pavojų medžiagos, gamybos ir naudojimo procese, ličio jonų akumuliatorių gamintojai turi išspręsti problemas, kaip pagerinti dalis, kurioms kyla saugos problemų.
1 Padidinkite elektrolito saugumą
Tarp elektrolito ir teigiamų bei neigiamų elektrodų vyksta didelis reakcijos aktyvumas, ypač esant aukštai temperatūrai. Siekiant pagerinti akumuliatoriaus saugą, elektrolito saugos gerinimas yra vienas iš efektyvesnių būdų. Galimas elektrolito saugos pavojus gali būti veiksmingai pašalintas pridedant funkcinių priedų, naudojant naujas ličio druskas ir naudojant naujus tirpiklius.
Pagal skirtingas priedų funkcijas juos galima suskirstyti į šias kategorijas: saugos priedai, plėvelę formuojantys priedai, teigiamų elektrodų apsaugos priedai, stabilizuojantys ličio druskos priedai, ličio nusodinimą skatinantys priedai, srovės kolektoriaus antikoroziniai priedai ir drėgmumą gerinantys priedai. .
Siekdami pagerinti komercinių ličio druskų veikimą, mokslininkai jas pakeitė atomais ir gavo daug darinių. Tarp jų junginiai, gauti pakeičiant atomus perfluoralkilo grupėmis, turi daug privalumų, tokių kaip aukšta pliūpsnio temperatūra, panašus laidumas ir didesnis atsparumas vandeniui. , Tai tam tikras ličio druskos junginys, turintis puikias taikymo perspektyvas. Be to, anijoninė ličio druska, gauta chelatuojant boro atomą su deguonies ligandu, turi didelį terminį stabilumą.
Kalbant apie tirpiklius, daugelis mokslininkų pasiūlė naujų organinių tirpiklių, tokių kaip karboksirūgšties esteriai ir organiniai eteriai, seriją. Be to, joniniai skysčiai taip pat turi aukšto saugumo elektrolitų klasę, tačiau gana dažnai naudojamus karbonato pagrindu pagamintus elektrolitus. Joninių skysčių klampumas yra daug didesnis, o laidumas ir jonų savaiminio difuzijos koeficientas yra žemas. Iki praktiškumo dar daug darbo. Daryti.
2 Padidinkite elektrodų medžiagų saugą
Ličio geležies fosfatas ir trijų komponentų kompozicinės medžiagos laikomos pigiomis"puikaus saugumo" katodinės medžiagos ir gali būti populiarinamos elektromobilių pramonėje. Teigiamų elektrodų medžiagai įprastas būdas pagerinti jos saugumą yra dangos modifikavimas. Pavyzdžiui, teigiamo elektrodo medžiagos paviršiaus padengimas metalo oksidu gali užkirsti kelią tiesioginiam teigiamo elektrodo medžiagos ir elektrolito kontaktui, slopinti teigiamo elektrodo medžiagos fazės pokytį ir pagerinti Jos struktūrinis stabilumas sumažina katijonų sutrikimą kristalų gardelę, kad sumažintų šilumos susidarymą dėl šalutinių reakcijų.
Dėl neigiamo elektrodo medžiagos, kadangi ličio jonų akumuliatoriuje paviršius dažnai yra labiausiai linkęs į termocheminį skilimą ir šilumos susidarymą, SEI plėvelės šiluminio stabilumo gerinimas yra pagrindinis būdas pagerinti neigiamo elektrodo medžiagos saugą. Dėl silpnos oksidacijos, metalo ir metalo oksido nusodinimo, polimero arba anglies dangos galima pagerinti neigiamo elektrodo medžiagos terminį stabilumą.
3 Patobulintas akumuliatoriaus saugos dizainas
Komerciniai ličio jonų akumuliatoriai ne tik pagerina akumuliatorių medžiagų saugą, bet ir taiko daugybę saugos priemonių, pavyzdžiui, nustato akumuliatoriaus apsauginius vožtuvus, terminius saugiklius, nuosekliai jungia komponentus su teigiamais temperatūros koeficientais, naudoja termiškai sandarias diafragmas, įkrauna specialias apsaugos grandines, ir speciali akumuliatoriaus valdymo sistema ir kt., taip pat yra priemonė saugumui padidinti.
Penki ličio jonų baterijų saugos sprendimų teikėjai
Kadangi ličio jonų baterijų sauga sulaukia vis daugiau dėmesio, daugelis kompanijų atliko tyrimus ir plėtrą, specialiai siekdamos galimų ličio jonų akumuliatorių saugos pavojų, ir pasiūlė veiksmingus baterijų saugos sprendimus.
Būdamas pirmuoju buitinės energijos akumuliatoriaus šiluminio pabėgimo įspėjimo ir saugos technologijų tyrinėtojas bei specialių automatinio gaisro gesinimo įrenginio baterijų dėžės pradininkas, Chuangwei New Energy sukūrė&ličio jonų akumuliatoriaus šiluminio pabėgimo modelį &, kuris skatinamas akumuliatoriaus dėžutės terminis pabėgimo stebėjimas ir automatinis gaisro gesinimas. Plataus masto technologijų taikymas.
& quot;Ličio jonų akumuliatoriaus šiluminio išbėgimo modelis" yra padalintas į tris matmenis: vertikalią, horizontalią ir vertikalią. Vertikali kryptis yra kelių jutiklių duomenų perteklius, ty keli jutiklių duomenų rinkiniai toje pačioje aplinkoje yra pritaikyti skirtingų medžiagų ir skirtingų aplinkų duomenų charakterizavimo kreivei imituoti; horizontali kryptis yra nuolatinis jutiklio istorinių duomenų laiko algoritmas, skirtas pašalinti triukšmą. Trukdžiai efektyviai išsprendžia klaidingų aliarmų, klaidingų pavojaus signalų ir ankstyvo įspėjimo vėlavimo problemas slenksčio metodu; Vertikali punkcija, bukų adatų atsilikimas ir kiti metodai naudojami skirtingų tipų maitinimo baterijų terminio bėgimo procesui imituoti.
Taikant trimatę sintezę, matematinius metodus, pagrįstus daugybe eksperimentų ir realių veiklos duomenų, apibendrinamas vidinis ryšys tarp įvairių kintamųjų, kuriuos sukelia šiluminis bėgimas, o neurologiniai principai naudojami itin ankstyvam, labai patikimam ir savarankiškam formavimui. -darbinis"ličio jonų" Akumuliatoriaus šiluminis išbėgimo modelis" suvokia ankstyvą įspėjimą ir protingą paslėptų pavojų akumuliatoriaus veikimo metu valdymą.
Daugybė išankstinio įspėjimo pavyzdžių, įvykusių transporto priemonės eksploatavimo metu, įrodė šio modelio veiksmingumą ir pažangą, todėl tai yra pagrindinė dabartinės baterijos dėžutės šiluminio įspėjimo apie pabėgimą ir automatinio gaisro gesinimo technologija.
Shenzhen Benwei baterija yra aukštųjų technologijų įmonė, kuri specializuojasi R& D, ličio jonų baterijų gamyboje ir pardavimuose. Jos produktų pritaikymo sritys apima: elektromobilių ličio baterijas, ličio energijos baterijas, energiją kaupiančius ličio akumuliatorius ir kt. Įmonė ir akumuliatorių elementų gamintojai palaiko ilgalaikį stabilumą Bendradarbiaujantys santykiai, naujausius technologinius pasiekimus ir koncepcijas taiko visai gaminių serijai. plėtros procesai. Gamybos cechas aprūpintas pažangia gamybos įranga ir aukščiausios klasės testavimo prietaisais. Tuo pačiu metu ji turi profesionalių gamybos ir kokybės valdymo komandų grupę, griežtai kiekvieną gamybos grandies žingsnį ir nuolat optimizuojant bei tobulinant procesą, kad būtų užtikrinta akumuliatoriaus sauga.
