3. 보안 기술
리튬 이온 배터리에는 많은 숨겨진 위험이 있지만 특정 사용 조건 및 특정 조치에 따라 배터리 셀의 부반응 및 격렬한 반응 발생을 효과적으로 제어하여 안전한 사용을 보장할 수 있습니다.다음은 리튬 이온 배터리에 일반적으로 사용되는 몇 가지 안전 기술에 대한 간략한 소개입니다.
(1) 안전성이 더 높은 원료 선택
양극 및 음극 활성 물질, 다이어프램 물질 및 전해질은 안전율이 더 높은 것을 선택해야 합니다.
a) 포지티브 소재의 선정
양극재의 안전성은 주로 다음 세 가지 측면에 기반합니다.
1. 재료의 열역학적 안정성
2. 재료의 화학적 안정성
3. 재료의 물리적 특성.
b) 다이어프램 재질의 선택
다이어프램의 주요 기능은 전지의 양극과 음극을 분리하고, 양극과 음극의 접촉으로 인한 단락을 방지하고 전해질 이온이 통과할 수 있도록 하는 것, 즉 전자 절연과 이온 전도도.리튬 이온 배터리용 다이어프램을 선택할 때 다음 사항에 유의해야 합니다.
1. 양극과 음극의 기계적 절연을 보장하기 위해 전자 절연이 있습니다.
2. 낮은 저항과 높은 이온 전도성을 보장하기 위해 특정 구경과 다공성을 가지고 있습니다.
3. 다이어프램 재료는 화학적 안정성이 충분하고 전해액 부식에 강해야 합니다.
4. 다이어프램에는 자동 종료 보호 기능이 있어야 합니다.
5. 다이어프램의 열수축 및 변형이 가능한 한 작아야 한다.
6. 다이어프램은 일정한 두께를 가져야 한다.
7. 격막은 물리적 강도가 강하고 내천공성이 충분할 것.
c) 전해질의 선택
전해질은 리튬이온 배터리의 중요한 부품으로 배터리의 양극과 음극 사이에 전류를 전달하고 전도하는 역할을 합니다.리튬이온전지에 사용되는 전해액은 적당한 리튬염을 유기 비양자성 혼합용매에 녹여 만든 전해액이다.일반적으로 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.
1. 우수한 화학적 안정성, 전극 활성 물질, 수집액 및 다이어프램과의 화학 반응 없음;
2. 넓은 전기화학적 창과 함께 우수한 전기화학적 안정성;
3. 높은 리튬 이온 전도도 및 낮은 전자 전도도;
4. 광범위한 액체 온도;
5. 안전하고 무독성이며 환경 친화적입니다.
(2) 셀의 전반적인 안전 설계 강화
배터리 셀은 배터리의 다양한 재료와 양극, 음극, 다이어프램, 러그 및 포장 필름의 통합을 결합하는 링크입니다.셀 구조의 설계는 다양한 재료의 성능에 영향을 미칠 뿐만 아니라 배터리의 전반적인 전기화학적 성능과 안전 성능에 중요한 영향을 미칩니다.재료의 선택과 핵심 구조의 디자인은 단지 지역과 전체 사이의 일종의 관계일 뿐입니다.코어 설계에서 재료 특성에 따라 합리적인 구조 모드를 공식화해야 합니다.
또한 리튬 배터리 구조에 대해 몇 가지 추가 보호 장치를 고려할 수 있습니다.일반적인 보호 메커니즘은 다음과 같습니다.
a) 스위치 요소가 채택됩니다.배터리 내부 온도가 상승하면 그에 따라 저항값도 상승합니다.온도가 너무 높으면 전원 공급 장치가 자동으로 중지됩니다.
b) 안전 밸브(즉, 배터리 상단의 통풍구)를 설정합니다.배터리의 내부 압력이 특정 값으로 상승하면 안전 밸브가 자동으로 열려 배터리의 안전을 보장합니다.
다음은 전기 코어 구조의 안전 설계에 대한 몇 가지 예입니다.
1. 양극 및 음극 용량 비율 및 설계 크기 슬라이스
양극과 음극 재료의 특성에 따라 적절한 양극과 음극의 용량비를 선택한다.셀의 양극 및 음극 용량 비율은 리튬 이온 배터리의 안전성과 관련된 중요한 링크입니다.양극 용량이 너무 크면 금속 리튬이 음극 표면에 침착되고 음극 용량이 너무 크면 배터리 용량이 크게 손실됩니다.일반적으로 N/P=1.05-1.15이며 실제 배터리 용량 및 안전 요구 사항에 따라 적절한 선택이 이루어져야 합니다.큰 조각과 작은 조각은 음극 페이스트(활성 물질)의 위치가 양극 페이스트의 위치를 둘러싸도록(초과) 설계되어야 합니다.일반적으로 폭은 1~5mm, 길이는 5~10mm 크게 한다.
2. 다이어프램 폭의 허용치
다이어프램 폭 설계의 일반적인 원리는 양극과 음극 사이의 직접 접촉으로 인한 내부 단락을 방지하는 것입니다.다이어프램의 열수축은 배터리 충방전 시 및 열충격 등의 환경에서 다이어프램의 길이 방향과 폭 방향의 변형을 일으키기 때문에 양극 사이의 거리 증가로 인해 다이어프램의 접힌 부분의 분극이 증가합니다. 및 음극;다이어프램의 얇아짐으로 인해 다이어프램의 스트레칭 영역에서 미세 단락의 가능성이 증가합니다.다이어프램 가장자리의 수축으로 인해 양극과 음극이 직접 접촉하고 내부 단락이 발생하여 배터리의 열 폭주로 인해 위험할 수 있습니다.따라서 배터리를 설계할 때 다이어프램의 면적과 폭을 사용할 때 수축 특성을 고려해야 합니다.분리막은 양극과 음극보다 커야 합니다.공정 오차 외에도 절연막은 전극편 외측보다 최소 0.1mm 이상 길어야 한다.
3. 절연 처리
내부 단락은 리튬 이온 배터리의 잠재적인 안전 위험에 중요한 요소입니다.셀의 구조 설계상 내부 단락을 일으키는 잠재적인 위험 부품이 많이 있습니다.따라서 양극과 음극 귀 사이에 필요한 간격을 유지하는 것과 같은 비정상적인 조건에서 배터리의 내부 단락을 방지하기 위해 이러한 주요 위치에 필요한 조치 또는 절연을 설정해야 합니다.절연 테이프는 한쪽 끝 중간의 붙여 넣지 않은 위치에 붙여야 하며 노출된 모든 부분을 덮어야 합니다.절연 테이프는 포지티브 알루미늄 호일과 네거티브 활성 물질 사이에 붙여야 합니다.러그의 용접 부분은 절연 테이프로 완전히 덮어야 합니다.절연 테이프는 전기 코어 상단에 사용됩니다.
4. 안전 밸브(압력 완화 장치) 설정
리튬 이온 배터리는 일반적으로 내부 온도가 너무 높거나 압력이 너무 높아서 폭발 및 화재를 일으킬 수 있기 때문에 위험합니다.합리적인 압력 완화 장치는 위험한 경우 배터리 내부의 압력과 열을 신속하게 방출하고 폭발 위험을 줄일 수 있습니다.합리적인 압력 완화 장치는 정상 작동 중에 배터리의 내부 압력을 충족할 뿐만 아니라 내부 압력이 위험 한계에 도달하면 자동으로 열려 압력을 해제합니다.압력 완화 장치의 설정 위치는 내부 압력 증가로 인한 배터리 쉘의 변형 특성을 고려하여 설계되어야 합니다.안전 밸브의 설계는 박편, 가장자리, 이음새 및 흠집으로 실현될 수 있습니다.
(3) 프로세스 수준 향상
세포의 생산 공정을 표준화하고 표준화하기 위한 노력이 이루어져야 한다.혼합, 코팅, 베이킹, 압축, 슬릿팅 및 와인딩 단계에서 표준화 공식화(다이어프램 폭, 전해액 주입량 등), 공정 수단 개선(저압 주입 방식, 원심 포장 방식 등) , 프로세스 제어를 잘 수행하고 프로세스 품질을 보장하며 제품 간의 차이를 좁힙니다.안전에 영향을 미치는 주요 단계에서 특수 작업 단계를 설정하고(예: 전극 조각 디버링, 분말 청소, 다른 재료에 대한 다른 용접 방법 등), 표준화된 품질 모니터링 구현, 결함 부품 제거 및 결함 제품 제거(예: 전극 조각, 다이어프램 천공, 활물질 탈락, 전해액 누출 등);생산 현장을 깨끗하고 깔끔하게 유지하고 5S 관리 및 6 시그마 품질 관리를 구현하여 불순물과 수분이 생산에 혼입되는 것을 방지하고 생산 사고가 안전에 미치는 영향을 최소화합니다.
게시 시간: 2022년 11월 16일