ლითიუმ-იონური ბატარეის რისკისა და უსაფრთხოების ტექნოლოგია (2)

3. უსაფრთხოების ტექნოლოგია

მიუხედავად იმისა, რომ ლითიუმ-იონურ ბატარეებს ბევრი ფარული საფრთხე აქვს, გამოყენების სპეციფიკურ პირობებში და გარკვეული ზომებით, მათ შეუძლიათ ეფექტურად გააკონტროლონ გვერდითი რეაქციები და ძალადობრივი რეაქციები ბატარეის უჯრედებში, რათა უზრუნველყონ მათი უსაფრთხო გამოყენება.ქვემოთ მოცემულია მოკლე შესავალი ლითიუმ-იონური ბატარეებისთვის საყოველთაოდ გამოყენებული უსაფრთხოების ტექნოლოგიების შესახებ.

(1) აირჩიეთ ნედლეული უფრო მაღალი უსაფრთხოების ფაქტორით

უნდა შეირჩეს დადებითი და უარყოფითი პოლარული აქტიური მასალები, დიაფრაგმის მასალები და ელექტროლიტები უფრო მაღალი უსაფრთხოების ფაქტორით.

ა) დადებითი მასალის შერჩევა

კათოდური მასალების უსაფრთხოება ძირითადად ემყარება შემდეგ სამ ასპექტს:

1. მასალების თერმოდინამიკური სტაბილურობა;

2. მასალების ქიმიური მდგრადობა;

3. მასალების ფიზიკური თვისებები.

ბ) დიაფრაგმის მასალების შერჩევა

დიაფრაგმის ძირითადი ფუნქციაა ბატარეის დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების გამოყოფა, დადებით და უარყოფით ელექტროდებს შორის კონტაქტით გამოწვეული მოკლე ჩართვის თავიდან აცილება და ელექტროლიტური იონების გავლის საშუალება, ანუ აქვს ელექტრონული იზოლაცია და იონი. გამტარობა.ლითიუმის იონური ბატარეებისთვის დიაფრაგმის არჩევისას უნდა აღინიშნოს შემდეგი პუნქტები:

1. აქვს ელექტრონული იზოლაცია დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების მექანიკური იზოლაციის უზრუნველსაყოფად;

2. აქვს გარკვეული დიაფრაგმა და ფორიანობა დაბალი წინააღმდეგობისა და მაღალი იონური გამტარობის უზრუნველსაყოფად;

3. დიაფრაგმის მასალას უნდა ჰქონდეს საკმარისი ქიმიური მდგრადობა და უნდა იყოს მდგრადი ელექტროლიტური კოროზიის მიმართ;

4. დიაფრაგმას უნდა ჰქონდეს ავტომატური გათიშვის დაცვის ფუნქცია;

5. დიაფრაგმის თერმული შეკუმშვა და დეფორმაცია უნდა იყოს რაც შეიძლება მცირე;

6. დიაფრაგმას უნდა ჰქონდეს გარკვეული სისქე;

7. დიაფრაგმას უნდა ჰქონდეს ძლიერი ფიზიკური ძალა და საკმარისი პუნქციის წინააღმდეგობა.

გ) ელექტროლიტის შერჩევა

ელექტროლიტი არის ლითიუმის იონური ბატარეის მნიშვნელოვანი ნაწილი, რომელიც ასრულებს დენის გადამცემისა და გამტარის როლს ბატარეის დადებით და უარყოფით ელექტროდებს შორის.ლითიუმის იონურ ბატარეებში გამოყენებული ელექტროლიტი არის ელექტროლიტური ხსნარი, რომელიც წარმოიქმნება შესაბამისი ლითიუმის მარილების დაშლით ორგანულ აპროტიკულ შერეულ გამხსნელებში.ის ზოგადად უნდა აკმაყოფილებდეს შემდეგ მოთხოვნებს:

1. კარგი ქიმიური სტაბილურობა, არ არის ქიმიური რეაქცია ელექტროდის აქტიურ ნივთიერებასთან, კოლექტორის სითხესთან და დიაფრაგმთან;

2. კარგი ელექტროქიმიური სტაბილურობა, ფართო ელექტროქიმიური ფანჯრით;

3. მაღალი ლითიუმის იონური გამტარობა და დაბალი ელექტრონული გამტარობა;

4. სითხის ტემპერატურის ფართო დიაპაზონი;

5. ეს არის უსაფრთხო, არატოქსიკური და ეკოლოგიურად სუფთა.

(2) უჯრედის საერთო უსაფრთხოების დიზაინის გაძლიერება

ბატარეის უჯრედი არის ბმული, რომელიც აერთიანებს ბატარეის სხვადასხვა მასალებს და აერთიანებს პოზიტიურ პოლუსს, უარყოფით პოლუსს, დიაფრაგმას, სამაგრს და შესაფუთ ფირის.უჯრედის სტრუქტურის დიზაინი არა მხოლოდ გავლენას ახდენს სხვადასხვა მასალის მუშაობაზე, არამედ ასევე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ბატარეის მთლიან ელექტროქიმიურ და უსაფრთხოების მუშაობაზე.მასალების შერჩევა და ძირითადი სტრუქტურის დიზაინი მხოლოდ ერთგვარი ურთიერთობაა ადგილობრივსა და მთლიანს შორის.ბირთვის დიზაინში, გონივრული სტრუქტურის რეჟიმი უნდა ჩამოყალიბდეს მასალის მახასიათებლების მიხედვით.

გარდა ამისა, შეიძლება განიხილებოდეს რამდენიმე დამატებითი დამცავი მოწყობილობა ლითიუმის ბატარეის სტრუქტურისთვის.საერთო დამცავი მექანიზმები შემდეგია:

ა) გადამრთველი ელემენტი მიღებულია.როდესაც ბატარეის შიგნით ტემპერატურა მოიმატებს, მისი წინააღმდეგობის მნიშვნელობა შესაბამისად გაიზრდება.როდესაც ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ელექტრომომარაგება ავტომატურად შეწყდება;

ბ) დააყენეთ დამცავი სარქველი (ანუ ბატარეის თავზე ჰაერის გამწოვი).როდესაც ბატარეის შიდა წნევა აიწევს გარკვეულ მნიშვნელობამდე, უსაფრთხოების სარქველი ავტომატურად გაიხსნება ბატარეის უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად.

აქ მოცემულია ელექტრული ბირთვის სტრუქტურის უსაფრთხოების დიზაინის რამდენიმე მაგალითი:

1. პოზიტიური და უარყოფითი ბოძების სიმძლავრის თანაფარდობა და დიზაინის ზომის ნაჭერი

აირჩიეთ დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების შესაბამისი სიმძლავრის თანაფარდობა დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების მასალების მახასიათებლების მიხედვით.უჯრედის დადებითი და უარყოფითი ელექტროდის სიმძლავრის თანაფარდობა არის მნიშვნელოვანი რგოლი, რომელიც დაკავშირებულია ლითიუმის იონური ბატარეების უსაფრთხოებასთან.თუ დადებითი ელექტროდის სიმძლავრე ძალიან დიდია, ლითონის ლითიუმი დეპონირდება უარყოფითი ელექტროდის ზედაპირზე, ხოლო თუ უარყოფითი ელექტროდის მოცულობა ძალიან დიდია, ბატარეის სიმძლავრე მნიშვნელოვნად დაიკარგება.ზოგადად, N/P=1.05-1.15 და შესაბამისი შერჩევა უნდა მოხდეს ბატარეის რეალური სიმძლავრისა და უსაფრთხოების მოთხოვნების შესაბამისად.დიდი და პატარა ნაჭრები ისე უნდა იყოს დაპროექტებული, რომ ნეგატიური პასტის (აქტიური ნივთიერების) პოზიცია შემოიფარგლოს (აჭარბებდეს) დადებითი პასტის პოზიციას.ზოგადად, სიგანე უნდა იყოს 1-5 მმ-ით დიდი და სიგრძე 5-10 მმ-ით მეტი.

2. დიაფრაგმის სიგანის შემწეობა

დიაფრაგმის სიგანის დიზაინის ზოგადი პრინციპია დადებით და უარყოფით ელექტროდებს შორის პირდაპირი კონტაქტით გამოწვეული შიდა მოკლე ჩართვის თავიდან აცილება.ვინაიდან დიაფრაგმის თერმული შეკუმშვა იწვევს დიაფრაგმის დეფორმაციას სიგრძისა და სიგანის მიმართულებით ბატარეის დატენვისა და განმუხტვის დროს და თერმული შოკის და სხვა გარემოში, დიაფრაგმის დაკეცილი არეალის პოლარიზაცია იზრდება პოზიტიურს შორის მანძილის გაზრდის გამო. და უარყოფითი ელექტროდები;დიაფრაგმის დაჭიმვის მიდამოში მიკრო მოკლე ჩართვის შესაძლებლობა იზრდება დიაფრაგმის გათხელების გამო;დიაფრაგმის კიდეზე შეკუმშვამ შეიძლება გამოიწვიოს პირდაპირი კონტაქტი დადებით და უარყოფით ელექტროდებსა და შიდა მოკლე ჩართვას შორის, რამაც შეიძლება საფრთხე შეუქმნას ბატარეის თერმული გაქცევის გამო.ამიტომ ბატარეის დაპროექტებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მისი შეკუმშვის მახასიათებლები დიაფრაგმის ფართობისა და სიგანის გამოყენებისას.საიზოლაციო ფილმი უნდა იყოს უფრო დიდი ვიდრე ანოდი და კათოდი.პროცესის შეცდომის გარდა, საიზოლაციო ფილმი უნდა იყოს მინიმუმ 0.1 მმ-ით გრძელი, ვიდრე ელექტროდის ნაწილის გარე მხარე.

3.საიზოლაციო დამუშავება

შიდა მოკლე ჩართვა მნიშვნელოვანი ფაქტორია ლითიუმ-იონური ბატარეის უსაფრთხოების პოტენციურ საფრთხეში.არსებობს მრავალი პოტენციური საშიში ნაწილი, რომლებიც იწვევენ შიდა მოკლე ჩართვას უჯრედის სტრუქტურულ დიზაინში.ამიტომ, ამ საკვანძო პოზიციებზე უნდა დაინიშნოს აუცილებელი ზომები ან იზოლაცია, რათა თავიდან აიცილოს ბატარეის შიდა მოკლე ჩართვა არანორმალურ პირობებში, როგორიცაა დადებითი და უარყოფითი ელექტროდის ყურებს შორის აუცილებელი მანძილის შენარჩუნება;საიზოლაციო ლენტი უნდა დაიკრას უპასტო პოზიციაზე ერთი ბოლოს შუაში და ყველა ღია ნაწილი უნდა დაიფაროს;დადებით ალუმინის ფოლგასა და უარყოფით აქტიურ ნივთიერებას შორის უნდა დაიკრას საიზოლაციო ლენტი;ლულის შედუღების ნაწილი მთლიანად უნდა იყოს დაფარული საიზოლაციო ლენტით;საიზოლაციო ლენტი გამოიყენება ელექტრო ბირთვის თავზე.

4. დამცავი სარქვლის დაყენება (წნევის შემსუბუქებული მოწყობილობა)

ლითიუმის იონური ბატარეები საშიშია, როგორც წესი, იმიტომ, რომ შიდა ტემპერატურა ძალიან მაღალია ან წნევა ძალიან მაღალია აფეთქებისა და ხანძრის გამოწვევისთვის;გონივრული წნევის შემცირების მოწყობილობას შეუძლია სწრაფად გაათავისუფლოს წნევა და სითბო ბატარეის შიგნით საფრთხის შემთხვევაში და შეამციროს აფეთქების რისკი.გონივრული წნევის შემცირების მოწყობილობა არა მხოლოდ უნდა აკმაყოფილებდეს ბატარეის შიდა წნევას ნორმალური მუშაობის დროს, არამედ ავტომატურად უნდა გაიხსნას წნევის გასათავისუფლებლად, როდესაც შიდა წნევა მიაღწევს საფრთხის ზღვარს.წნევის შემცირების მოწყობილობის დაყენების პოზიცია დაპროექტებული უნდა იყოს ბატარეის გარსის დეფორმაციის მახასიათებლების გათვალისწინებით შიდა წნევის გაზრდის გამო;დამცავი სარქვლის დიზაინის რეალიზება შესაძლებელია ფანტელებით, კიდეებით, ნაკერებით და ნაკერებით.

(3) პროცესის დონის გაუმჯობესება

უნდა გაკეთდეს ძალისხმევა უჯრედის წარმოების პროცესის სტანდარტიზაციასა და სტანდარტიზაციაზე.შერევის, დაფარვის, გამოცხობის, დატკეპნის, ჭრისა და გრაგნილის საფეხურებში, ჩამოაყალიბეთ სტანდარტიზაცია (როგორიცაა დიაფრაგმის სიგანე, ელექტროლიტის ინექციის მოცულობა და ა.შ.), გააუმჯობესეთ პროცესის საშუალებები (როგორიცაა დაბალი წნევის ინექციის მეთოდი, ცენტრიდანული შეფუთვის მეთოდი და ა.შ.) კარგი სამუშაო პროცესის კონტროლში, პროცესის ხარისხის უზრუნველყოფა და პროდუქტებს შორის განსხვავებების შემცირება;დააყენეთ სპეციალური სამუშაო ეტაპები საკვანძო ეტაპებზე, რომლებიც გავლენას ახდენენ უსაფრთხოებაზე (როგორიცაა ელექტროდის ნაწილის ამოღება, ფხვნილის წმენდა, სხვადასხვა მასალის შედუღების სხვადასხვა მეთოდი და ა. ელექტროდის ნაჭერი, დიაფრაგმის პუნქცია, აქტიური მასალის ჩამოვარდნა, ელექტროლიტის გაჟონვა და ა.შ.);შეინახეთ საწარმოო ადგილი სუფთა და მოწესრიგებული, განახორციელეთ 5S მენეჯმენტი და 6-სიგმა ხარისხის კონტროლი, თავიდან აიცილეთ მინარევები და ტენიანობა წარმოებაში შერევისგან და მინიმუმამდე დაიყვანოთ წარმოების უბედური შემთხვევების გავლენა უსაფრთხოებაზე.