ปัจจัยที่ส่งผลต่อการออกแบบความปลอดภัยของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไร? เสริมสร้างการออกแบบด้านความปลอดภัยโดยรวมของเซลล์แบตเตอรี่
เซลล์แบตเตอรี่คือตัวเชื่อมที่รวมสารต่างๆ ของแบตเตอรี่เข้าด้วยกัน เป็นการบูรณาการของอิเล็กโทรดบวก อิเล็กโทรดลบ ไดอะแฟรม แท็บ และฟิล์มบรรจุภัณฑ์ การออกแบบโครงสร้างเซลล์แบตเตอรี่ไม่เพียงส่งผลต่อประสิทธิภาพของวัสดุต่างๆ เท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อแบตเตอรี่โดยรวมด้วย ประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าและประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยมีผลกระทบที่สำคัญ การเลือกใช้วัสดุและการออกแบบโครงสร้างเซลล์มีความสัมพันธ์กันระหว่างชิ้นส่วนกับทั้งหมด ในการออกแบบเซลล์ ควรมีการกำหนดแบบจำลองโครงสร้างที่เหมาะสมร่วมกับคุณสมบัติของวัสดุ
นอกจากนี้ยังสามารถพิจารณาอุปกรณ์ป้องกันเพิ่มเติมบางอย่างในโครงสร้างของแบตเตอรี่ลิเธียมได้อีกด้วย กลไกการป้องกันทั่วไปได้รับการออกแบบดังนี้:
1 การใช้องค์ประกอบสวิตช์ เมื่ออุณหภูมิในแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น ค่าความต้านทานจะเพิ่มขึ้น และเมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป แบตเตอรี่จะหยุดจ่ายไฟโดยอัตโนมัติ
2 ตั้งวาล์วนิรภัย (นั่นคือรูระบายอากาศที่ด้านบนของแบตเตอรี่) เมื่อความดันภายในของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นถึงค่าที่กำหนด วาล์วนิรภัยจะเปิดโดยอัตโนมัติเพื่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างบางส่วนของการออกแบบความปลอดภัยของโครงสร้างเซลล์:
ก) อัตราส่วนกำลังการผลิตบวกและลบและขนาดการออกแบบ
เลือกอัตราส่วนความจุที่เหมาะสมของอิเล็กโทรดบวกและลบตามลักษณะของวัสดุที่เป็นบวกและลบ อัตราส่วนของความสามารถด้านบวกและด้านลบของเซลล์ถือเป็นส่วนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ถ้าความจุบวกใหญ่เกินไป โลหะลิเธียมจะปรากฏบนพื้นผิวของขั้วลบ หากขั้วลบมีขนาดใหญ่เกินไป ความจุของแบตเตอรี่จะหายไปอย่างมาก โดยทั่วไป N/P=1.05~1.15 และเลือกตัวเลือกที่เหมาะสมตามความจุของแบตเตอรี่จริงและข้อกำหนดด้านความปลอดภัย ออกแบบชิ้นส่วนขนาดใหญ่และขนาดเล็กเพื่อให้ตำแหน่งของการวางอิเล็กโทรดขั้วลบ (วัสดุแอคทีฟ) ครอบคลุม (มากกว่า) ตำแหน่งของการวางอิเล็กโทรดขั้วบวก โดยทั่วไปความกว้างควรใหญ่กว่านี้ 1-5 มม. และความยาวควรใหญ่กว่านี้ 5-10 มม.
b) มีระยะขอบสำหรับความกว้างของไดอะแฟรม
หลักการทั่วไปของการออกแบบความกว้างของไดอะแฟรมคือการป้องกันการลัดวงจรภายในเนื่องจากการสัมผัสโดยตรงของขั้วบวกและขั้วลบ เนื่องจากการหดตัวเนื่องจากความร้อนของไดอะแฟรมในระหว่างกระบวนการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่และในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ไดอะแฟรมจึงเปลี่ยนรูปไปในทิศทางของความยาวและความกว้าง และไดอะแฟรมจะเปลี่ยนรูปไปในทิศทางของความยาวและความกว้าง บริเวณที่มีรอยยับจะเพิ่มโพลาไรเซชันเนื่องจากระยะห่างระหว่างขั้วบวกและขั้วลบเพิ่มขึ้น พื้นที่ที่ยืดออกของไดอะแฟรมจะเพิ่มความเป็นไปได้ของการลัดวงจรขนาดเล็กเนื่องจากไดอะแฟรมบางลง การหดตัวของพื้นที่ขอบของไดอะแฟรมอาจทำให้เกิดการเชื่อมต่อโดยตรงของอิเล็กโทรดบวกและลบ หน้าสัมผัสและการลัดวงจรภายในเกิดขึ้น ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่เป็นอันตรายได้เนื่องจากความร้อนไม่ไหล ดังนั้นเมื่อออกแบบแบตเตอรี่ การใช้พื้นที่และความกว้างของตัวแยกต้องคำนึงถึงลักษณะการหดตัว และตัวแยกมีขนาดใหญ่กว่าขั้วบวกและแคโทด เมื่อพิจารณาถึงข้อผิดพลาดของกระบวนการ ฟิล์มแยกส่วนจะต้องยาวกว่าขอบด้านนอกของชิ้นเสาอย่างน้อย 0.1 มม.
ค) การบำบัดฉนวน
การลัดวงจรภายในเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับอันตรายด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน มีชิ้นส่วนที่อาจเป็นอันตรายจำนวนมากที่ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในในการออกแบบโครงสร้างเซลล์แบตเตอรี่ ดังนั้นควรกำหนดมาตรการหรือฉนวนที่จำเป็นที่ตำแหน่งสำคัญเหล่านี้เพื่อป้องกันสภาวะที่ผิดปกติ ในกรณีที่เกิดการลัดวงจรในแบตเตอรี่ เช่น รักษาระยะห่างที่จำเป็นระหว่างหูขั้วบวกและขั้วลบ วางเทปฉนวนไว้ตรงกลางโดยไม่ต้องแปะที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งและปิดส่วนที่สัมผัสทั้งหมด ติดเทปฉนวนระหว่างอลูมิเนียมฟอยล์ที่เป็นบวกกับวัสดุที่ใช้งานเชิงลบ ใบสมัคร เทปฉนวนจะครอบคลุมส่วนการเชื่อมทั้งหมดของแท็บ ใช้เทปฉนวนที่ด้านบนของเซลล์
d) ตั้งวาล์วนิรภัย (อุปกรณ์ระบายแรงดัน)
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นอันตราย มักเกิดจากอุณหภูมิภายในมากเกินไปหรือแรงดันมากเกินไป ทำให้เกิดการระเบิดและไฟไหม้ การตั้งค่าอุปกรณ์ลดแรงกดที่เหมาะสมสามารถปล่อยแรงดันและความร้อนภายในแบตเตอรี่ได้อย่างรวดเร็วเมื่อเกิดอันตราย ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงในการระเบิด อุปกรณ์ระบายแรงดันที่เหมาะสมไม่เพียงแต่จะต้องตอบสนองแรงดันภายในของแบตเตอรี่ระหว่างการทำงานปกติเท่านั้น แต่ยังต้องเปิดโดยอัตโนมัติเพื่อลดแรงดันเมื่อแรงดันภายในถึงขีดจำกัดที่เป็นอันตราย ลักษณะการเสียรูปในการออกแบบ การออกแบบวาล์วนิรภัยสามารถทำได้โดยใช้แผ่น ขอบ ตะเข็บ และรอยบาก
3 ปรับปรุงระดับของงานฝีมือ
ความพยายามในการทำงานที่ดีในการกำหนดมาตรฐานและมาตรฐานของกระบวนการผลิตเซลล์แบตเตอรี่ ในขั้นตอนของการผสม การเคลือบ การอบ การอัด การตัด และการม้วน ให้กำหนดมาตรฐาน (เช่น ความกว้างของไดอะแฟรม ปริมาตรการฉีดอิเล็กโทรไลต์ ฯลฯ) และปรับปรุงวิธีกระบวนการ (เช่น วิธีการฉีดแรงดันต่ำ วิธีหอยเหวี่ยง ฯลฯ .) ทำงานได้ดีในการควบคุมกระบวนการ รับประกันคุณภาพของกระบวนการ และลดความแตกต่างระหว่างผลิตภัณฑ์ กำหนดขั้นตอนพิเศษในขั้นตอนสำคัญที่มีผลกระทบต่อความปลอดภัย (เช่น การขัดลบคม การกวาดสีฝุ่น และการเชื่อมแบบต่างๆ สำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน) วิธีการ ฯลฯ) ดำเนินการตรวจสอบคุณภาพที่เป็นมาตรฐาน กำจัดชิ้นส่วนที่ชำรุด และไม่รวมผลิตภัณฑ์ที่บกพร่อง (เช่น การเสียรูปของชิ้นส่วนเสา การเจาะไดอะแฟรม การไหลของวัสดุที่ใช้งานอยู่ และการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ ฯลฯ ); รักษาสถานที่การผลิตให้เป็นระเบียบและสะอาด และใช้การจัดการ 5S และการควบคุมคุณภาพ 6 -Sigma เพื่อป้องกันสิ่งเจือปนและความชื้นไม่ให้ปะปนในการผลิต และลดผลกระทบจากสถานการณ์ที่ไม่คาดคิดในการผลิตในเรื่องความปลอดภัย
