Литий батарея ұяшығының қауіпсіздік дизайнына қандай фактор әсер етеді? Батарея ұяшығының жалпы қауіпсіздік дизайнын күшейтіңіз
Батарея ұяшығы батареяның әртүрлі заттарын біріктіретін буын болып табылады. Бұл оң электродты, теріс электродты, диафрагманы, құлақшаны және орауыш пленканы біріктіру. Батарея ұяшығының құрылымдық дизайны әртүрлі материалдардың өнімділігіне ғана емес, сонымен қатар жалпы аккумуляторға да әсер етеді. Электрохимиялық өнімділік пен қауіпсіздік көрсеткіштері маңызды әсер етеді. Материалдарды таңдау және жасуша құрылымын жобалау дәл бөлік пен бүтін арасындағы қатынас болып табылады. Ұяшықты жобалауда материалдың қасиеттерімен ұштастыра отырып, ақылға қонымды құрылымдық моделін құрастыру керек.
Сонымен қатар, литий батареяларының құрылымында кейбір қосымша қорғаныс құрылғыларын да қарастыруға болады. Жалпы қорғаныс механизмдері келесідей құрастырылған:
1 Коммутациялық элементті пайдаланып, аккумулятордағы температура көтерілген кезде оның қарсылық мәні жоғарылайды, ал температура тым жоғары болған кезде ол автоматты түрде қуат беруді тоқтатады;
2 Сақтандыру клапанын орнатыңыз (яғни, батареяның жоғарғы жағындағы желдеткіш саңылау), батареяның ішкі қысымы белгілі бір мәнге көтерілгенде, батареяның қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін қауіпсіздік клапаны автоматты түрде ашылады.
Төменде жасуша құрылымының қауіпсіздік дизайнының кейбір мысалдары берілген:
а) Оң және теріс сыйымдылық қатынасы және жобалық өлшем
Оң және теріс материалдардың сипаттамаларына сәйкес оң және теріс электродтардың сәйкес сыйымдылық қатынасын таңдаңыз. Литий-иондық батареялардың қауіпсіздігіне байланысты ұяшықтардың оң және теріс қуаттарының арақатынасы маңызды сілтеме болып табылады. Оң сыйымдылық тым үлкен болса, теріс электродтың бетінде металл литий пайда болады. Теріс электрод тым үлкен болса, батареяның сыйымдылығы айтарлықтай жоғалады. Жалпы айтқанда, N/P=1,05～1,15 және нақты батарея сыйымдылығы мен қауіпсіздік талаптарына сәйкес тиісті таңдау жасаңыз. Теріс электрод пастасы (белсенді материал) оң электрод пастасы орнын жабатындай (үлкенірек) үлкен және кіші бөліктерді жобалаңыз. Әдетте, ені 1-5 мм, ал ұзындығы 5-10 мм үлкен болуы керек.
б) Диафрагманың ені үшін шеті бар
Диафрагма енін жобалаудың жалпы принципі оң және теріс электродтардың тікелей жанасуына байланысты ішкі қысқа тұйықталудың алдын алу болып табылады. Аккумуляторды зарядтау және разрядтау процесінде және термиялық соққы жағдайында диафрагманың термиялық жиырылуына байланысты диафрагма ұзындығы мен ені бағытында деформацияланады, ал диафрагма ұзындығы мен ені бағытында деформацияланады. Мыжылған аймақ оң және теріс электродтар арасындағы қашықтықтың ұлғаюына байланысты поляризацияны арттырады; диафрагманың созылған аймағы диафрагманың жұқаруына байланысты микро-қысқа тұйықталу мүмкіндігін арттырады; диафрагманың жиек аймағының қысқаруы оң және теріс электродтардың тікелей қосылуына әкелуі мүмкін. Контактілер мен ішкі қысқа тұйықталулар орын алады, бұл термиялық ағып кету салдарынан батареяны қауіпті етуі мүмкін. Сондықтан аккумуляторды жобалау кезінде сепаратордың ауданы мен енін пайдалану оның шөгу сипаттамаларын ескеру керек, ал сепаратор анод пен катодтан үлкенірек. Процесс қателігін ескере отырып, оқшаулағыш пленка тірек бөлігінің сыртқы жиегінен кемінде 0,1 мм ұзын болуы керек.
в) Оқшаулауды өңдеу
Ішкі қысқа тұйықталу литий-иондық батареялардың ықтимал қауіпсіздік қауіптерінің маңызды факторы болып табылады. Батарея ұяшығының құрылымдық дизайнында ішкі қысқа тұйықталуды тудыратын көптеген ықтимал қауіпті бөліктер бар. Сондықтан қалыпты емес жағдайларды болдырмау үшін осы негізгі орындарда қажетті шаралар немесе оқшаулау орнатылуы керек. Батареядағы қысқа тұйықталу жағдайында, мысалы: оң және теріс құлақтар арасындағы қажетті қашықтықты сақтаңыз; шетінің бір жағына пастасыз ортасына оқшаулағыш таспаны салыңыз және барлық ашық бөліктерді жабыңыз; оң алюминий фольга мен теріс белсенді материал арасына оқшаулағыш таспаны жабыстырыңыз; қолдану оқшаулағыш таспа құлақшалардың барлық дәнекерлеу бөліктерін жабады; ұяшықтың жоғарғы жағында оқшаулағыш таспа қолданылады.
d) Қауіпсіздік клапанын орнату (қысым түсіру құрылғысы)
Литий-ионды аккумуляторлар қауіпті, көбінесе ішкі температураның шамадан тыс жоғарылауына немесе шамадан тыс қысымға байланысты жарылыстар мен өрттерді тудырады; ақылға қонымды қысым түсіретін құрылғыны орнату қауіп туындаған кезде батареяның ішіндегі қысымды және қызуды тез босатып, жарылыс қаупін азайтады. Қалыпты жұмыс кезінде аккумулятордың ішкі қысымын қанағаттандырып қана қоймай, ішкі қысым қауіпті шекке жеткенде қысымды жеңілдету үшін автоматты түрде ашылуы үшін ақылға қонымды қысым түсіретін құрылғы қажет. Жобалау үшін деформация сипаттамалары; сақтандырғыш клапанның дизайнына ламельдер, жиектер, тігістер және ойықтар арқылы қол жеткізуге болады.
3 Шеберлік деңгейін арттыру
Батарея жасушаларын өндіру процесін стандарттау және стандарттауда жақсы жұмыс істеуге күш салу. Араластыру, қаптау, пісіру, нығыздау, кесу және орау кезеңдерінде стандарттауды тұжырымдаңыз (мысалы, диафрагма ені, электролит айдау көлемі және т.б.) және процесс әдістерін жетілдіріңіз (мысалы, төмен қысымды айдау әдісі, центрифугалық Shell әдісі және т. .), процесті бақылауда жақсы жұмыс істеу, процестің сапасын қамтамасыз ету және өнімдер арасындағы айырмашылықты азайту; қауіпсіздікке әсер ететін негізгі қадамдарда арнайы қадамдарды орнату (мысалы, қоқыстарды тазарту, ұнтақ тазалау және әртүрлі материалдар үшін әртүрлі дәнекерлеу). әдістер және т.б.), стандартталған сапаны бақылауды жүзеге асыру, ақаулы бөлшектерді жою және ақаулы өнімдерді болдырмау (мысалы, полюс бөліктерінің деформациясы, диафрагманың пункциясы, белсенді материалдың төгілуі және электролиттердің ағуы және т.б.); өндіріс орнын ұқыпты және таза ұстаңыз және өндірісте қоспалар мен ылғалдың араласуын болдырмау және өндірістегі күтпеген жағдайлардың қауіпсіздікке әсерін азайту үшін 5S менеджментін және 6-Sigma сапаны бақылауды енгізіңіз.
