ما هي الطرق التي يمكنني من خلالها تحسين سلامة البطارية؟

Awdur: Iflowpower - Proveedor de centrales eléctricas portátiles

1. يتم استخدام إلكتروليت بطارية الليثيوم الآمن حاليًا باستخدام الكربونات كمذيب، حيث يمكن للكربونات الخطية تحسين سعة الشحن والتفريغ للبطارية، ولكن نقطة الوميض منخفضة، وعند درجة حرارة أقل سوف تومض، وعادةً ما يكون للمذيب الفلوري نقطة وميض أعلى أو لا وميض، لذلك يتم استخدام المذيب الفلوري لقمع احتراق الإلكتروليت. تشتمل مذيبات الفلورايد التي تتم دراستها حاليًا على الفلوروات والفلوروإيثيل إيثر.

الإلكتروليت المقاوم للهب هو إلكتروليت وظيفي حيث يتم الحصول على وظيفة مقاومة اللهب لمثل هذه الإلكتروليتات عادةً عن طريق إضافة مادة مضافة مقاومة للهب في إلكتروليت تقليدي. يعد الإلكتروليت المقاوم للهب حاليًا هو الحل الأكثر فعالية واقتصادية لسلامة بطاريات الليثيوم، خاصة فيما يتعلق بالصناعة. يؤدي استخدام الإلكتروليتات الصلبة بدلاً من الإلكتروليتات السائلة العضوية إلى تحسين سلامة بطاريات الليثيوم بشكل فعال.

تشتمل الإلكتروليتات الصلبة على الإلكتروليتات الصلبة البوليمرية والإلكتروليتات الصلبة غير العضوية. تم تصنيع إلكتروليت البوليمر، وخاصة إلكتروليت البوليمر من النوع الهلامي، بشكل كبير في بطارية الليثيوم التجارية، ولكن إلكتروليت البوليمر من النوع الهلامي هو في الواقع إلكتروليت بوليمر في الحالة الجافة وإلكتروليت سائل. ونتيجة لذلك، فإن تحسين سلامة البطارية محدود للغاية.

بسبب إلكتروليت البلمرة في الحالة الجافة، نظرًا لأنه لا يشبه إلكتروليت البوليمر من نوع الهلام، فإنه يتمتع بأمان أفضل من حيث التسرب وضغط البخار والاحتراق. في الوقت الحاضر، لا يلبي الإلكتروليت المجمع الحالي متطلبات تطبيق بطارية الليثيوم البوليمرية، ومن المتوقع إجراء المزيد من الأبحاث لاستخدامها على نطاق واسع في بطاريات تخزين الليثيوم البوليمرية. إلكتروليت البوليمر المرتبط بالطور، إلكتروليت صلب غير عضوي يتمتع بسلامة أفضل، لا يتطاير، لا احتراق، ولا مشكلة تسرب أكثر.

علاوة على ذلك، فإن القوة الميكانيكية للإلكتروليت الصلب غير العضوي عالية، ودرجة الحرارة المقاومة للحرارة أعلى بكثير من درجة حرارة الإلكتروليت السائل والبوليمر العضوي، مما أدى إلى توسيع نطاق درجة حرارة تشغيل البطارية؛ يتم تحويل المادة غير العضوية إلى فيلم، وهو أكثر احتمالا لتحقيق تصغير بطارية الليثيوم، وهذا النوع من البطاريات لديه عمر تخزين طويل للغاية يمكن أن يوسع بشكل كبير مجال تطبيق بطاريات الليثيوم الموجودة. 2. تحسين مشكلة السلامة في ثبات مادة القطب الحراري ناجم بشكل مباشر عن الإلكتروليت غير الآمن، ولكن من السبب الجذري، فذلك لأن البطارية نفسها ليست عالية، مما أدى إلى حدوث الحرارة خارج نطاق السيطرة.

بالإضافة إلى الاستقرار الحراري للإلكتروليت، فإن الاستقرار الحراري للإلكتروليت هو أيضًا أحد أهم الأسباب، بحيث يكون الاستقرار الحراري لمادة القطب أيضًا جزءًا مهمًا من تحسين سلامة البطارية، ولكن القطب المذكور هنا لا يشمل الاستقرار الحراري للمادة استقرارها الحراري فحسب، بل يشمل أيضًا الاستقرار الحراري لمادة الإلكتروليت. عادة، يتم تحديد الاستقرار الحراري لمادة القطب السالب من خلال نشاط بنية المادة والقطب السالب للشحن. فيما يتعلق بمادة الكربون، فإن مادة الكربون الكروية، مثل الكرات الكربونية المتوسطة (MCMB)، ذات نسبة أقل، ومنصة شحن وتفريغ أعلى، وبالتالي فإن حالة شحنها أصغر، والاستقرار الحراري نسبيًا مقارنة بها.

جيد، أمان عالي. إن Li4Ti5O12 في هيكل السبينيل أفضل من الاستقرار الهيكلي للجرافيت الرقائقي، ومنصة الشحن والتفريغ أعلى بكثير، وبالتالي فإن الاستقرار الحراري أفضل والسلامة أعلى. لذلك، يتم استخدام MCMB أو Li4Ti5o12 عادة في بطارية ليثيوم أيون ذات الطاقة لمتطلبات السلامة لاستبدال الجرافيت العادي كقطب سلبي.

بالإضافة إلى المادة نفسها، فإن الاستقرار الحراري لمادة القطب السالب يتعلق أكثر بالاستقرار الحراري لغشاء الإلكتروليت الصلب (SEI) لواجهة الإلكتروليت السالب لواجهة الإلكتروليت، والذي يستخدمه نفس المادة غالبًا، وخاصة الجرافيت. أعتقد أنها الخطوة الأولى في حدوث فقدان الحرارة. هناك طريقتان مهمتان لتحسين الاستقرار الحراري لفيلم SEI: الأولى هي طلاء السطح بمواد القطب السالب، مثل طلاء طبقة من الفحم غير المتبلور أو المعدن على سطح الجرافيت؛ والثانية هي إضافة إضافات لتشكيل الفيلم في المنحل بالكهرباء، في البطارية أثناء عملية التنشيط، فإنها تشكل فيلم SEI يتمتع باستقرار مادة القطب، وهو أمر مفيد للحصول على استقرار حراري أفضل.