¿Cuál es el factor que afecta el diseño de seguridad de la celda de la batería de litio? Fortalecer el diseño de seguridad general de la celda de la batería
La celda de la batería es el eslabón que combina varias sustancias de la batería. Es la integración del electrodo positivo, electrodo negativo, diafragma, pestaña y película de embalaje. El diseño estructural de la celda de la batería no solo afecta el rendimiento de varios materiales, sino que también afecta a la batería en general. El rendimiento electroquímico y el rendimiento de seguridad tienen un impacto importante. La selección de materiales y el diseño de la estructura celular son exactamente la relación entre la parte y el todo. En el diseño de la celda, se debe formular un modelo estructural razonable en combinación con las propiedades del material.
Además, también se pueden considerar algunos dispositivos de protección adicionales en la estructura de las baterías de litio. Los mecanismos de protección comunes están diseñados de la siguiente manera:
1 Usando un elemento de conmutación, cuando la temperatura en la batería aumenta, su valor de resistencia aumenta y cuando la temperatura es demasiado alta, detendrá automáticamente el suministro de energía;
2 Configure la válvula de seguridad (es decir, el orificio de ventilación en la parte superior de la batería); cuando la presión interna de la batería aumente a un cierto valor, la válvula de seguridad se abrirá automáticamente para garantizar la seguridad de la batería.
Los siguientes son algunos ejemplos del diseño de seguridad de la estructura celular:
a) Relación de capacidad positiva y negativa y tamaño de diseño.
Seleccione la relación de capacidad adecuada de los electrodos positivos y negativos según las características de los materiales positivos y negativos. La relación entre las capacidades positivas y negativas de las celdas es un vínculo importante relacionado con la seguridad de las baterías de iones de litio. Si la capacidad positiva es demasiado grande, aparecerá litio metálico en la superficie del electrodo negativo. Si el electrodo negativo es demasiado grande, la capacidad de la batería se perderá considerablemente. En términos generales, N/P=1,05～1,15 y elija la opción adecuada según la capacidad real de la batería y los requisitos de seguridad. Diseñe piezas grandes y pequeñas de modo que la posición de la pasta del electrodo negativo (material activo) cubra (mayor que) la posición de la pasta del electrodo positivo. Generalmente, el ancho debe ser de 1 a 5 mm más grande y el largo debe ser de 5 a 10 mm más grande.
b) Hay un margen para el ancho del diafragma.
El principio general del diseño del ancho del diafragma es evitar cortocircuitos internos debido al contacto directo de los electrodos positivo y negativo. Debido a la contracción térmica del diafragma durante el proceso de carga y descarga de la batería y en el entorno de choque térmico, el diafragma se deforma en la dirección de largo y ancho, y el diafragma se deforma en la dirección de largo y ancho. El área arrugada aumenta la polarización debido al aumento de la distancia entre los electrodos positivo y negativo; el área estirada del diafragma aumenta la posibilidad de microcortocircuito debido al adelgazamiento del diafragma; la contracción de la zona del borde del diafragma puede provocar la conexión directa de los electrodos positivo y negativo. Se producen contactos y cortocircuitos internos que pueden hacer que la batería sea peligrosa debido a una fuga térmica. Por lo tanto, al diseñar una batería, el uso del área y ancho del separador debe considerar sus características de contracción, y el separador es más grande que el ánodo y el cátodo. Teniendo en cuenta el error del proceso, la película aislante debe ser al menos 0,1 mm más larga que el borde exterior de la pieza polar.
c) Tratamiento de aislamiento
El cortocircuito interno es un factor importante para los posibles riesgos de seguridad de las baterías de iones de litio. Hay muchas piezas potencialmente peligrosas que provocan un cortocircuito interno en el diseño estructural de la celda de la batería. Por lo tanto, se deben establecer las medidas necesarias o el aislamiento en estas posiciones clave para evitar condiciones anormales. En caso de cortocircuito en la batería, por ejemplo: mantener la distancia necesaria entre los terminales positivo y negativo; colocar cinta aislante en el medio sin pegar en un lado del extremo, y cubrir todas las partes expuestas; pegue cinta aislante entre el papel de aluminio positivo y el material activo negativo; aplicación La cinta aislante cubrirá todas las partes de soldadura de las pestañas; Se utiliza cinta aislante en la parte superior de la celda.
d) Establecer la válvula de seguridad (dispositivo de alivio de presión)
Las baterías de iones de litio son peligrosas, a menudo debido a una temperatura interna excesiva o una presión excesiva, que provocan explosiones e incendios; establecer un dispositivo de alivio de presión razonable puede liberar rápidamente la presión y el calor dentro de la batería cuando ocurre un peligro, lo que reduce el riesgo de explosión. Se requiere un dispositivo de alivio de presión razonable no solo para satisfacer la presión interna de la batería durante el funcionamiento normal, sino que también se abra automáticamente para aliviar la presión cuando la presión interna alcance el límite peligroso. Características de deformación a diseñar; El diseño de la válvula de seguridad se puede lograr mediante laminillas, bordes, costuras y muescas.
3 Mejorar el nivel de artesanía
Esfuerzos para hacer un buen trabajo en la estandarización y estandarización del proceso de producción de celdas de batería. En los pasos de mezclar, recubrir, hornear, compactar, cortar y enrollar, formular estandarizaciones (como el ancho del diafragma, volumen de inyección de electrolito, etc.) y mejorar los métodos de proceso (como el método de inyección a baja presión, el método centrífugo Shell, etc.). .), hacer un buen trabajo en el control de procesos, garantizar la calidad del proceso y reducir la diferencia entre productos; Establecer pasos especiales en pasos clave que tienen un impacto en la seguridad (como desbarbado, barrido de polvo y soldadura diferente para diferentes materiales). métodos, etc.), implementar un control de calidad estandarizado, eliminar piezas defectuosas y excluir productos defectuosos (como deformación de piezas polares, perforación de diafragmas, desprendimiento de material activo y fugas de electrolitos, etc.); mantener el sitio de producción ordenado y limpio, e implementar la gestión 5S y el control de calidad 6 -Sigma para evitar que se mezclen impurezas y humedad en la producción y minimizar el impacto de situaciones inesperadas en la producción sobre la seguridad.
