Litija akumulatora drošība un risinājums
Līdz ar mobilo tālruņu, digitālo produktu un elektrisko transportlīdzekļu popularizēšanu litija jonu akumulatoriem ir arvien lielāka nozīme cilvēku' dzīvē. Bieži tiek kritizētas lietošanas problēmas, piemēram, zems enerģijas blīvums un ierobežots cikla mūžs. Tomēr, salīdzinot ar šīm problēmām, uzmanība tiek pievērsta litija bateriju drošībai.
Pēdējos gados ir daudz negadījumu, ko izraisījuši akumulatoru drošības problēmas, un daudzu problēmu sekas ir šokējošas, piemēram, Boeing 787 Dreamliner litija akumulatora ugunsgrēks, kas šokēja nozari, un liela mēroga akumulatora aizdegšanās un sprādziena incidents. uz Samsung Galaxy Note 7. Litija jonu akumulatoru drošība atkal atskanēja trauksmes signāls.
Litija jonu akumulatora sastāvs un darbības princips
Litija jonu baterijas galvenokārt sastāv no pozitīvā elektroda, negatīvā elektroda, elektrolīta, separatora, ārējā savienojuma un iepakojuma komponentiem. Tostarp pozitīvais elektrods un negatīvais elektrods satur aktīvos elektrodu materiālus, vadošus līdzekļus, saistvielas utt., kas ir vienmērīgi pārklāti uz vara folijas un alumīnija folijas strāvas kolektoriem.
Litija jonu akumulatoru pozitīvais elektrodu potenciāls ir salīdzinoši augsts, bieži vien ir litija interkalēti pārejas metālu oksīdi vai polianjonu savienojumi, piemēram, litija kobalts, litija manganāts, trīskāršais, litija dzelzs fosfāts utt.; Litija jonu akumulatora negatīvie materiāli parasti ir oglekļa materiāli, piemēram, grafīts un negrafitizēts ogleklis; litija jonu akumulatora elektrolīts galvenokārt ir neūdens šķīdums, kas sastāv no organiska jaukta šķīdinātāja un litija sāls, šķīdinātājs galvenokārt ir organisks šķīdinātājs, piemēram, ogļskābe, un litija sāls galvenokārt ir monovalents litija polianjonu sāls, piemēram, litija heksafluorofosfāts utt.; Litija jonu akumulatoru separatori galvenokārt ir polietilēna un polipropilēna mikroporainas membrānas, kas izolē pozitīvos un negatīvos materiālus, novērš īssavienojumus, ko izraisa elektronu pāreja, un ļauj iziet cauri elektrolīta joniem.
Uzlādes laikā akumulatora iekšpusē litijs tiek ekstrahēts no pozitīvā elektroda jonu veidā, ko elektrolīts transportē caur diafragmu un iestrādā negatīvajā elektrodā; ārpus akumulatora elektroni migrē no ārējās ķēdes uz negatīvo elektrodu. Izlādes procesā: litija joni akumulatora iekšpusē tiek iegūti no negatīvā elektroda, iziet cauri diafragmai un tiek iestrādāti pozitīvajā elektrodā; ārpus akumulatora elektroni migrē no ārējās ķēdes uz pozitīvo elektrodu. Uzlādējot un izlādējot, tas ir"litija jonu" kas migrē starp baterijām elementārā&vietā; litija", tāpēc akumulatoru sauc par"litija jonu akumulatoru".
Otrkārt, litija jonu akumulatoru drošības apdraudējumi
Vispārīgi runājot, litija jonu akumulatoru drošības problēmas izpaužas kā degšana vai pat eksplozija. Šo problēmu galvenais cēlonis ir siltuma izplūde akumulatora iekšpusē. Turklāt daži ārēji faktori, piemēram, pārmaksa, aizdegšanās, saspiešana, caurduršana un īssavienojums. Arī citas problēmas var izraisīt drošības problēmas. Litija jonu akumulatori uzlādes un izlādes laikā radīs siltumu. Ja radītais siltums pārsniedz akumulatora siltuma izkliedes spēju, litija jonu akumulators pārkarst, un akumulatora materiāls sadalīs SEI plēvi, elektrolītu sadalīšanos, pozitīvu elektrodu sadalīšanos, negatīvu elektrodu un destruktīvas blakusreakcijas, piemēram, elektrolīta un negatīvā elektroda un saistvielas reakcija.
1 Katoda materiālu drošības apdraudējumi
Ja litija jonu akumulators tiek izmantots nepareizi, akumulatora iekšējā temperatūra paaugstinās, un pozitīvā elektroda materiāla aktīvais materiāls tiks sadalīts un elektrolīts tiks oksidēts. Tajā pašā laikā šīs divas reakcijas var radīt daudz siltuma, izraisot akumulatora temperatūras paaugstināšanos. Dažādiem delitiācijas stāvokļiem ir ļoti atšķirīga ietekme uz aktīvā materiāla režģa transformāciju, sadalīšanās temperatūru un akumulatora termisko stabilitāti.
2 Anoda materiālu drošības apdraudējumi
Agrīnās dienās izmantotais negatīvais elektrodu materiāls bija metālisks litijs, un samontētais akumulators pēc atkārtotas uzlādes un izlādes bija pakļauts litija dendritu ražošanai, kas pēc tam caurdurtu diafragmu, izraisot akumulatora īssavienojumu, noplūdi un pat eksploziju. Litija interkalācijas savienojumi var efektīvi izvairīties no litija dendrītu veidošanās un ievērojami uzlabot litija jonu akumulatoru drošību. Temperatūrai paaugstinoties, oglekļa negatīvais elektrods litija interkalācijas stāvoklī vispirms eksotermiski reaģē ar elektrolītu. Tādos pašos uzlādes un izlādes apstākļos siltuma izdalīšanās ātrums reakcijā starp elektrolītu un ar litiju interkalētu mākslīgo grafītu ir daudz lielāks nekā reakcijai ar litija interkalētu mezofāzes oglekļa mikrosfērām, oglekļa šķiedrām, koksu utt.
3 Diafragmas un elektrolīta drošības apdraudējumi
Litija jonu akumulatora elektrolīts ir jaukts litija sāls un organiskā šķīdinātāja šķīdums. Komerciālais litija sāls ir litija heksafluorofosfāts. Elektrolīta termiskā stabilitāte. Elektrolīta organiskais šķīdinātājs ir karbonāts, kam ir zema viršanas temperatūra un uzliesmošanas temperatūra, un tas viegli reaģē ar litija sāli, lai augstā temperatūrā atbrīvotu PF5, un tas ir viegli oksidējams.
4 Slēptie drošības apdraudējumi ražošanas procesā
Litija jonu akumulatoru ražošanas procesā tādi procesi kā elektrodu izgatavošana un bateriju montāža ietekmēs akumulatora drošību. Dažādu procesu, piemēram, pozitīvo un negatīvo elektrodu sajaukšanas, pārklāšanas, velmēšanas, griešanas vai caurumošanas, montāžas, elektrolīta iepildīšanas, blīvēšanas un formēšanas, kvalitātes kontrole ietekmē akumulatora veiktspēju un drošību. Suspensijas viendabīgums nosaka aktīvā materiāla sadalījuma vienmērīgumu uz elektroda, tādējādi ietekmējot akumulatora drošību. Ja vircas smalkums ir pārāk liels, negatīvā elektroda materiāls lādēšanas un izlādes laikā piedzīvos relatīvi lielas izmaiņas, un var rasties metāliskā litija nogulsnes; ja vircas smalkums ir pārāk mazs, akumulatora iekšējā pretestība būs pārāk liela. Ja pārklājuma sildīšanas temperatūra ir pārāk zema vai žāvēšanas laiks ir nepietiekams, šķīdinātājs paliks un saistviela daļēji izšķīst, izraisot dažu aktīvo materiālu vieglu nolobīšanos; pārāk augsta temperatūra var izraisīt saistvielas pārkarbonizāciju, un aktīvie materiāli var nokrist un izraisīt akumulatorā iekšējos īssavienojumus.
5 iespējamie drošības apdraudējumi akumulatora lietošanas laikā
Litija jonu akumulatoriem lietošanas laikā ir jāsamazina pārlādēšana vai pārmērīga izlāde. Īpaši akumulatoriem ar lielu monomēra ietilpību termiskie traucējumi var izraisīt virkni eksotermisku blakusreakciju, radot drošības problēmas.
Trīs litija jonu akumulatoru drošības pārbaudes indikatori
Pēc litija jonu akumulatora izgatavošanas, pirms tas nonāk pie patērētāja, ir jāveic virkne testu, lai pēc iespējas nodrošinātu akumulatora drošību un samazinātu iespējamos drošības apdraudējumus.
1. Saspiešanas tests: novietojiet pilnībā uzlādētu akumulatoru uz līdzenas virsmas, ar hidraulisko cilindru piespiediet 13±1KN un izspiediet akumulatoru no 32 mm diametra tērauda stieņa plakanās virsmas. Kad saspiešanas spiediens sasniedz maksimālo apturēšanu Squeeze, akumulators neaizdegas, tikai'neuzsprāgst.
2. Trieciena tests: kad akumulators ir pilnībā uzlādēts, novietojiet to uz līdzenas virsmas, novietojiet tērauda kolonnu ar diametru 15,8 mm vertikāli akumulatora centrā un brīvi nometiet 9,1 kg smagu svaru no 610 mm augstuma. tērauda kolonna virs akumulatora. Akumulators neaizdegas un nesprāgst.
3. Pārlādes pārbaude: pilnībā uzlādējiet akumulatoru ar 1C un veiciet pārlādēšanas testu saskaņā ar 3C pārlādēšanas 10V. Kad akumulators ir pārlādēts, spriegums paaugstinās līdz noteiktam spriegumam un kādu laiku stabilizējas. Kad tas ir tuvu noteiktam laika periodam, akumulatora spriegums strauji pieaug. Sasniedzot noteiktu robežu, akumulatora augšējais vāciņš tiek noņemts, spriegums nokrītas līdz 0 V, un akumulators neaizdegas un nesprāgst.
4. Īssavienojuma tests: Pēc akumulatora pilnīgas uzlādes tiek īssavienoti akumulatora pozitīvie un negatīvie elektrodi ar vadu, kura pretestība nav lielāka par 50mΩ, un tiek pārbaudīta akumulatora virsmas temperatūra. Akumulatora virsmas maksimālā temperatūra ir 140 ℃. Akumulatora vāciņš ir atvērts, un akumulators neaizdegas un nesprāgst. .
5. Akupunktūras tests: novietojiet pilnībā uzlādētu akumulatoru uz līdzenas virsmas un caurduriet akumulatoru radiālā virzienā ar tērauda adatu ar 3 mm diametru. Testa akumulators neaizdegas un nesprāgst.
6. Temperatūras cikla tests: litija jonu akumulatora temperatūras cikla testu izmanto, lai modelētu litija jonu akumulatora drošību, ja transportēšanas vai uzglabāšanas laikā tas atkārtoti tiek pakļauts zemas temperatūras un augstas temperatūras videi. Tests ir izmantot strauju un ārkārtēju temperatūru Tiek veiktas izmaiņas. Pēc testa paraugs nedrīkst aizdegties, eksplodēt vai noplūst.
Četri litija jonu akumulatoru drošības risinājumi
Ņemot vērā daudzos slēptos litija jonu akumulatoru drošības apdraudējumus materiāla, ražošanas un lietošanas procesā, litija jonu akumulatoru ražotājiem ir jāatrisina, kā uzlabot detaļas, kurām ir tendence uz drošības problēmām.
1 Uzlabojiet elektrolīta drošību
Starp elektrolītu un pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem ir augsta reakcijas aktivitāte, īpaši augstā temperatūrā. Lai uzlabotu akumulatora drošību, viena no efektīvākajām metodēm ir elektrolīta drošības uzlabošana. Elektrolīta iespējamos drošības apdraudējumus var efektīvi novērst, pievienojot funkcionālas piedevas, izmantojot jaunus litija sāļus un jaunus šķīdinātājus.
Atkarībā no piedevu dažādajām funkcijām tās var iedalīt šādās kategorijās: drošības aizsardzības piedevas, plēvi veidojošas piedevas, pozitīvo elektrodu aizsardzības piedevas, stabilizējošās litija sāls piedevas, litija nogulsnēšanos veicinošas piedevas, strāvas savācēja pretkorozijas piedevas un mitrināmību uzlabojošas piedevas. .
Lai uzlabotu komerciālo litija sāļu veiktspēju, pētnieki ir aizvietojuši uz tiem atomus un ieguvuši daudzus atvasinājumus. Tostarp savienojumiem, kas iegūti, aizstājot atomus ar perfluoralkilgrupām, ir daudz priekšrocību, piemēram, augsta uzliesmošanas temperatūra, līdzīga vadītspēja un paaugstināta ūdensizturība. , ir sava veida litija sāls savienojums ar lieliskām pielietojuma perspektīvām. Turklāt anjonu litija sālim, kas iegūts, helātu veidojot bora atomu ar skābekļa ligandu, ir augsta termiskā stabilitāte.
Attiecībā uz šķīdinātājiem daudzi pētnieki ir ierosinājuši virkni jaunu organisko šķīdinātāju, piemēram, karbonskābes esterus un organiskos ēterus. Turklāt jonu šķidrumos ir arī elektrolītu klase ar augstu drošumu, bet salīdzinoši bieži izmantotie elektrolīti uz karbonātu bāzes. Jonu šķidrumu viskozitāte ir par vairākām kārtām augstāka, un vadītspēja un jonu pašdifūzijas koeficients ir zemi. Līdz praktiskumam vēl ir daudz darba. Darīt.
2 Uzlabojiet elektrodu materiālu drošību
Litija dzelzs fosfāts un trīskomponentu kompozītmateriāli tiek uzskatīti par zemām izmaksām,"lieliska drošība" katoda materiāli, un tos var popularizēt elektrisko transportlīdzekļu nozarē. Pozitīvā elektroda materiālam izplatītā metode tā drošības uzlabošanai ir pārklājuma modificēšana. Piemēram, pozitīvā elektroda materiāla virsmas pārklājums ar metāla oksīdu var novērst tiešu kontaktu starp pozitīvā elektroda materiālu un elektrolītu, kavēt pozitīvā elektroda materiāla fāzes maiņu un uzlabot Tā strukturālā stabilitāte samazina katjonu traucējumus kristāla režģi, lai samazinātu siltuma veidošanos blakusreakciju rezultātā.
Negatīvā elektroda materiālam, jo virsma bieži ir visvairāk pakļauta termoķīmiskai sadalīšanai un siltuma ģenerēšanai litija jonu akumulatorā, SEI plēves termiskās stabilitātes uzlabošana ir galvenā metode negatīvā elektroda materiāla drošības uzlabošanai. Ar vāju oksidēšanu, metāla un metāla oksīda nogulsnēšanos, polimēru vai oglekļa pārklājumu var uzlabot negatīvā elektroda materiāla termisko stabilitāti.
3 Uzlabota akumulatora drošības aizsardzības konstrukcija
Papildus akumulatoru materiālu drošības uzlabošanai komerciālajos litija jonu akumulatoros tiek veikti daudzi drošības aizsardzības pasākumi, piemēram, akumulatoru drošības vārstu, termisko drošinātāju iestatīšana, komponentu ar pozitīvu temperatūras koeficientu savienošana virknē, termiski noslēgtu diafragmu izmantošana, speciālu aizsardzības ķēžu ielāde, un īpaša akumulatora pārvaldības sistēma utt., ir arī līdzeklis drošības uzlabošanai.
Pieci litija jonu akumulatoru drošības risinājumu nodrošinātāji
Tā kā litija jonu akumulatoru drošībai tiek pievērsta arvien lielāka uzmanība, daudzi uzņēmumi ir veikuši izpēti un izstrādi, īpaši saistībā ar potenciālajiem apdraudējumiem litija jonu akumulatoros, un piedāvā efektīvus akumulatoru drošības risinājumus.
Kā vecākais mājsaimniecības akumulatoru siltuma bēgšanas brīdinājuma un drošības tehnoloģiju pētnieks un akumulatoru kastes speciālās automātiskās ugunsdzēšanas ierīces pionieris Chuangwei New Energy bija&pionieris; litija jonu akumulatora termiskā izplūdes modelis &, kas veicināta akumulatora kastes termiskā bēgšanas uzraudzība un automātiskā ugunsdzēšana. Tehnoloģiju liela mēroga pielietojums.
& quot;Litija jonu akumulatora termiskās izplūdes modelis" ir sadalīts trīs dimensijās: vertikālā, horizontālā un vertikālā. Vertikālais virziens ir vairāku sensoru datu dublēšana, tas ir, vairākas sensoru datu kopas vienā vidē ir piemērotas, lai simulētu dažādu materiālu un dažādu vidi datu raksturojuma līkni; horizontālais virziens ir nepārtraukta laika algoritms sensora vēsturiskajiem datiem, lai novērstu troksni. Traucējumi efektīvi atrisina viltus trauksmju, viltus trauksmju un agrīnās brīdināšanas nobīdes problēmas sliekšņa metodē; vertikāla punkcija, neasu adatu atpalicība un citas metodes tiek izmantotas, lai modelētu dažāda veida jaudas bateriju termiskās izplūdes procesu.
Izmantojot trīsdimensiju saplūšanu, matemātiskās metodes, kuru pamatā ir liels skaits eksperimentu un reāliem darbības datiem, tiek apkopotas iekšējās attiecības starp dažādiem mainīgajiem, ko izraisa termiskā bēgšana, un tiek izmantoti neiroloģiskie principi, lai izveidotu ārkārtīgi agrīnu, ļoti uzticamu un pašpārliecinātu. -darba"litija jonu" Akumulatora termoizplūdes modelis" apzinās agrīnu brīdinājumu un inteliģentu kontroli par slēptām briesmām akumulatora darbības laikā.
Liels skaits agrīnās brīdināšanas piemēru, kas notika transportlīdzekļa faktiskajā darbībā, pierādīja šī modeļa efektivitāti un attīstību, padarot to par pašreizējās akumulatora kastes termiskās bēgšanas brīdinājuma un automātiskās ugunsgrēka dzēšanas pamata tehnoloģiju.
Shenzhen Benwei akumulators ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas specializējas R&D, litija jonu akumulatoru ražošanā un pārdošanā. Tā produktu pielietojuma jomas ietver: elektrisko transportlīdzekļu litija baterijas, litija jaudas akumulatorus, enerģijas uzkrāšanas litija baterijas utt. Uzņēmums un akumulatoru elementu ražotāji uztur ilgtermiņa stabilitāti, sadarbības attiecības un pielieto jaunākos tehnoloģiskos sasniegumus un koncepcijas visai produktu sērijai. attīstības procesiem. Ražošanas cehs ir aprīkots ar modernām ražošanas iekārtām un pirmās klases testēšanas instrumentiem. Tajā pašā laikā tai ir profesionālu ražošanas un kvalitātes vadības komandu grupa, stingri katrā ražošanas posma posmā, kā arī nepārtraukti optimizējot un uzlabojot procesu, lai nodrošinātu akumulatora drošību.
