Լիթիում-իոնային մարտկոցների անվտանգության, հայտնաբերման և լուծման օրինակներ

Аўтар: Iflowpower - Cyflenwr Gorsaf Bŵer Cludadwy

Վերջին տարիներին, մարտկոցի անվտանգության պատճառով առաջացած վթարների պատճառով, խնդրի հետևանքներից առաջացած բազմաթիվ խնդիրներ կան, ինչպիսիք են ցնցված արդյունաբերությունը Boeing 787 ֆանտաստիկ մարդատար ինքնաթիռի լիթիում-իոնային մարտկոցի հրդեհի իրադարձությունը, և Samsunggalaxynote7 լայնածավալ մարտկոցների բեռնախցիկները, մինչև լիթիումիոն մարտկոցները Անվտանգության խնդիրը կրկին հնչում է: I. Լիթիումի իոնային մարտկոցների կազմը և աշխատանքի սկզբունքը կարևոր են դրական էլեկտրոդից, բացասական էլեկտրոդից, էլեկտրոլիտից, դիֆրագմայից և արտաքին կապից և փաթեթավորման անդամից:

Դրանցից դրական էլեկտրոդը, բացասական էլեկտրոդը ներառում է ակտիվ էլեկտրոդի նյութ, հաղորդիչ նյութ, կապակցիչ կամ նմանատիպ այլ նյութեր, որոնք միատեսակ կիրառվում են պղնձե փայլաթիթեղի և ալյումինե փայլաթիթեղի կոնցենտրացիայի հեղուկի վրա: Լիթիում-իոնային մարտկոցի դրական էլեկտրոդի պոտենցիալը բարձր է, հաճախ չներառված լիթիումի անցումային մետաղի օքսիդ կամ պոլիանիոնային միացություն, ինչպիսիք են լիթիումի կոբալտատը, լիթիումի մանգանատը, երեք յուանը, լիթիումի երկաթի ֆոսֆատը և այլն, լիթիումի իոնային մարտկոցը սովորաբար ածխածնային նյութ է:

Ինչպիսիք են գրաֆիտը և չգրաֆիտացված ածխածինը և այլն; լիթիումի իոնային մարտկոցի էլեկտրոլիտը կարևոր է ոչ ջրային լուծույթի համար, որը բաղկացած է օրգանական խառը լուծիչներից և լիթիումի աղերից, որտեղ լուծիչը հիմնականում գազավորված օրգանական լուծիչ է, իսկ լիթիումի աղը հիմնականում միավորի գնի պոլիանիոնային աղ է, օրինակ՝ լիթիումի հեքսաֆտորոֆոսֆատ և այլն։ Լիթիումի իոնային մարտկոցի դիֆրագմը հիմնականում պոլիէթիլենային, պոլիպրոպինային բարակ միկրոծակոտկեն թաղանթ է, որը գործում է դրական, բացասական էլեկտրոդի մեկուսացման համար՝ կանխելով էլեկտրոնները կարճ միացում առաջացնելուց՝ միաժամանակ թույլ տալով էլեկտրոլիտի իոնների անցումը:

Լիցքավորման գործընթացում մարտկոցի ներսը հանվում է դրական էլեկտրոդից իոնային ձևով և էլեկտրոլիտից փոխանցվում է բացասական էլեկտրոդին. մարտկոցի արտաքին մասը արտաքին միացումից տեղափոխվում է բացասական էլեկտրոդ: Լիցքաթափման գործընթացում. մարտկոցի ներքին լիթիումի իոնները անջատվում են բացասական էլեկտրոդից՝ դիֆրագմայի միջով, ներկառուցված դրական էլեկտրոդի մեջ. մարտկոցի արտաքին մասում էլեկտրոնը գաղթում է արտաքին միացումից դեպի դրական էլեկտրոդ: Քանի որ լիցքավորումը, լիցքաթափումը, միգրացիան լիթիումի իոններ են, այլ ոչ թե լիթիում, ուստի մարտկոցը կոչվում է լիթիումի իոնային մարտկոցներ:

Երկրորդ, լիթիում-իոնային մարտկոցի անվտանգության վտանգը, ընդհանուր առմամբ, կա, և լիթիում-իոնային մարտկոցների անվտանգության խնդիրները հայտնվում են որպես այրման կամ նույնիսկ պայթյունի: Այս խնդիրների արմատական ​​պատճառը մարտկոցի ներսում անկառավարելի ջերմությունն է, բացի դրանից, որոշ արտաքին գործոններ, ինչպիսիք են լուսարձակումը, հրդեհի աղբյուրը, արտամղումը, ծակումը, կարճ միացումը և այլն: հանգեցնել նաև անվտանգության խնդիրների:

Լիթիում-իոնային մարտկոցը կտաքանա լիցքավորման և լիցքաթափման ժամանակ: Եթե ​​ջերմությունը գերազանցում է մարտկոցի ջերմության ջերմության ցրման հզորությունը, լիթիում-իոնային մարտկոցը կգերտաքանա, մարտկոցի նյութը տեղի կունենա, SEI ֆիլմի քայքայումը, էլեկտրոլիտի տարրալուծումը, դրական տարրալուծումը, բացասական էլեկտրոդը EtOAc EtOAc: 1.

Միևնույն ժամանակ, այս երկու ռեակցիաները կարող են առաջանալ մեծ քանակությամբ ջերմության դեպքում, ինչը հանգեցնում է մարտկոցի ջերմաստիճանի հետագա բարձրացմանը: Տարբեր դե-լիթիումային վիճակներ ունեն ակտիվ նյութի ցանցի փոխակերպման, տարրալուծման ջերմաստիճանի և մարտկոցի ջերմակայունության տարբերություն: 2.

Լիթիումի լիթիումի միացությունը կարող է արդյունավետորեն կանխել լիթիումի դենդրիտների առաջացումը, մեծապես բարելավել լիթիում-իոնային մարտկոցների անվտանգությունը: Երբ ջերմաստիճանը մեծանում է, ածխածնի բացասական էլեկտրոդը լիթիումի վիճակում առաջին հերթին արտացոլվում է էլեկտրոլիտի հետ: Նույն լիցքավորման և լիցքաթափման պայմաններում էլեկտրոլիտի և հակադեմիական լիթիումի արհեստական ​​գրաֆիտի ռեակցիայի էկզոթերմային արագությունը շատ ավելի մեծ է, քան միջանկյալ փուլի ածխածնային միկրոսֆերաների, ածխածնային մանրաթելերի, կոքսերի և այլնի ջերմափոխանակման արագությունը:

ինտերկալիումի. 3. Բաժանարարի և էլեկտրոլիտային լուծույթի էլեկտրոլիտը լիթիումի աղի և օրգանական լուծիչի խառը լուծույթ է, որում առևտրային լիթիումի աղը լիթիումի հեքսաֆտորոֆոսֆատ է, որը հակված է ջերմային տարրալուծման բարձր ջերմաստիճանում և լուծիչի միջև օրգանական ջերմային ռեակցիայի հետ՝ նվազեցնելով էլեկտրոլիտի ջերմային կայունությունը:

Էլեկտրոլիտի օրգանական լուծիչը կարբոնատ է, այդպիսի լուծիչի եռման կետը, ցածր բռնկման կետը, հեշտ է ազատել PF5 բարձր ջերմաստիճաններում, հեշտ է օքսիդացնել: 4. Անվտանգության թաքնված վտանգները արտադրական գործընթացներում, լիթիում-իոնային մարտկոցներ, էլեկտրոդների արտադրություն, մարտկոցների հավաքում և այլն:

, ազդում է մարտկոցների անվտանգության վրա։ Օրինակ, դրական և բացասական էլեկտրոդների խառնուրդներ, ծածկույթ, գլանվածք, ներդիր կամ դակիչ, հավաքում, լցնում էլեկտրոլիտ, կնքում և այլն, որակի հսկողություն և այլն:

Կեղտի միատեսակությունը որոշում է էլեկտրոդի վրա ակտիվ նյութի բաշխման միատեսակությունը, դրանով իսկ ազդելով մարտկոցի անվտանգության վրա: Կեղտը չափազանց մեծ է, և բացասական էլեկտրոդի նյութի ընդլայնումը և բացասական էլեկտրոդի նյութի կծկումը մեծ են, և կարող է առաջանալ մետաղական լիթիումի տեղումներ. մարտկոցի նուրբությունը կհանգեցնի մարտկոցի արգելափակմանը: Ծածկույթի տաքացման ջերմաստիճանը չափազանց ցածր է, կամ չորացման ժամանակը կթողնի լուծիչի մնացորդը, կապող մասը լուծարվում է, ինչի արդյունքում ակտիվ նյութի մի մասը հեշտությամբ կեղևվում է. չափազանց բարձր ջերմաստիճանը կարող է առաջացնել կապի ածխածնացում, ակտիվ նյութի անկումը առաջացնում է մարտկոցի ներքին կարճ միացում:

5, մարտկոցի օգտագործման անվտանգության վտանգները, առանց լիթիումի մարտկոցը պետք է նվազագույնի հասցնի գերլիցքավորումը կամ ավելորդ լիցքաթափումը, հատկապես բարձր մոնոմերային հզորությամբ մարտկոցի դեպքում, կարող է առաջացնել մի շարք էկզոտերմիկ կողմնակի ռեակցիաներ ջերմային խանգարումների պատճառով, ինչը կհանգեցնի անվտանգության սեռական խնդիրների: Երրորդ, լիթիում-իոնային մարտկոցի անվտանգության փորձարկման ցուցիչ Լիթիում-իոնային մարտկոցի արտադրությունը, հայտնաբերման մեկ շարքն իրականացվում է մինչև սպառողին հասնելը, փորձեք ապահովել մարտկոցի անվտանգությունը և նվազեցնել անվտանգության վտանգները: 1.

Էքստրուզիայի փորձարկում. Տեղադրեք լիցքավորված մարտկոցը մեկ հարթության մեջ, 131KN պողպատե ձողից, պողպատե ձողով հարթություն, որը արտամղվում է 32 մմ տրամագծով պողպատե ձողով, երբ արտամղման ճնշումը հասնում է առավելագույն կանգառի արտամղման: Մարտկոցը չի կրակում, չի պայթում: 2, հարվածային փորձարկում. մարտկոցը լիովին լիցքավորվելուց հետո 15,8 մմ տրամագծով պողպատե սյունը տեղադրեք ուղղահայաց հարթության վրա, իսկ քաշը՝ 9:

610 մմ-ից 1 կգ ազատ է մարտկոցի վերևում գտնվող պողպատե սյունին: Մարտկոցը կրակ չէ, չի պայթում։ 3, գերլիցքավորման թեստ․ լցրեք մարտկոցը 1C, սեղմեք լիցքավորման թեստը՝ ըստ 3C գերլիցքավորման 10 Վ, երբ մարտկոցի գերլիցքավորման լարումը բարձրանում է մինչև որոշակի լարման, մոտ մեկ անգամ է, մարտկոցի լարումը արագորեն մեծանում է, երբ բարձրանում է որոշակի սահմանաչափով, մարտկոցի բարձր գլխարկը չի վառվում, մարտկոցը չի վառվում մինչև V0։

4. Կարճ միացման փորձարկում. մարտկոցը լարելով 50 մ-ից ոչ ավելի դիմադրությամբ մետաղալարով, ստուգեք մարտկոցի մակերեսի ջերմաստիճանը, մարտկոցի վերին ջերմաստիճանը 140 ¡ã C է, մարտկոցի գլխարկը բացված է, մարտկոցը չի կրակում, չի պայթում: 5.

Ասեղնաբուժության թեստ. Տեղադրեք էլեկտրական մարտկոցը հարթության վրա, մարտկոցը շառավղային ուղղությամբ ծակեք 3 մմ տրամագծով պողպատե ասեղով: Փորձեք մարտկոցը կրակ չի տալիս, չի պայթում: 6.

Ջերմաստիճանի ցիկլի փորձարկում. Լիթիումի իոնային մարտկոցի ջերմաստիճանի ցիկլի թեստը օգտագործվում է փոխադրման կամ պահպանման ժամանակ լիթիում-իոնային մարտկոցների նմանակման համար, ցածր ջերմաստիճանի և բարձր ջերմաստիճանի միջավայրի կրկնվող ազդեցության, լիթիում-իոնային մարտկոցների անվտանգությունը, թեստը օգտագործվում է արագ և ծայրահեղ ջերմաստիճանների փոփոխման համար: Փորձարկումից հետո նմուշը չպետք է կրակվի, չպայթի, չթողնի: Չորրորդ՝ լիթիում-իոնային մարտկոցի անվտանգության լուծում Նյութերի, արտադրության և օգտագործման անվտանգության բազմաթիվ վտանգների դեպքում, ինչպես բարելավել անվտանգության խնդիրները, այն խնդիրը, որը պետք է լուծվի լիթիում-իոնային մարտկոցների արտադրողների կողմից:

1. Ֆունկցիոնալ հավելումներ ավելացնելով, լիթիումի նոր աղերի օգտագործումը և նոր լուծիչների օգտագործումը կարող են արդյունավետորեն լուծել էլեկտրոլիտի անվտանգության վտանգը: Կախված հավելանյութի գործառույթից՝ կարևոր է բաժանվել հետևյալի.

Առևտրային լիթիումի աղի արդյունավետությունը բարելավելու համար հետազոտողները փոխարինեցին դրանք, ստացան մի շարք ածանցյալներ, որոնցից պերֆտորալկիլ փոխարինված ատոմներով ստացված միացություններն ունեն բարձր բռնկման կետ, էլեկտրական հաղորդունակության մոտավորություն, ջրի դիմադրություն և այլն: Դա լիթիումի աղի մի տեսակ է, որը շատ օգտակար է։ Ավելին, անիոնային լիթիումի աղով, որը ստացվում է թթվածնային հիմքը բորի ատոմով խաբելով, այն ունի բարձր ջերմային կայունություն:

Ինչ վերաբերում է լուծիչին, շատ հետազոտողներ առաջարկել են մի շարք նոր օրգանական լուծիչներ, ինչպիսիք են կարբոքսիլատը, օրգանական եթերային օրգանական լուծիչները: Ի լրումն, իոնային հեղուկն ունի նաև մի տեսակ անվտանգության բարձր էլեկտրոլիտ, բայց համեմատաբար հաճախ օգտագործվող կարբոնատ էլեկտրոլիտ, իոնային հեղուկի մածուցիկությունը բարձր է, էլեկտրական հաղորդունակությունը, իոնային ինքնատարածման գործակիցը ցածր է, և դեռ շատ աշխատանք կա գործնականացումից: Պետք է անել:

2. Անվտանգության բարելավում լիթիումի երկաթի ֆոսֆատը և էլեկտրոդային նյութերի եռանդամ կոմպոզիտները և եռանդամ կոմպոզիտները համարվում են դրական նյութական նյութ, գերազանց անվտանգության մեջ և հնարավոր է տարածել կիրառությունները էլեկտրական մեքենաների արդյունաբերության մեջ: Ինչ վերաբերում է դրական նյութին, բարելավում է դրա ծածկույթի անվտանգության բարելավման ընդհանուր մեթոդը, ինչպիսին է դրական էլեկտրոդի նյութի մակերեսը մետաղական օքսիդով ծածկելը, կարող է կանխել դրական էլեկտրոդի նյութի և էլեկտրոլիտի անմիջական շփումը, արգելակելով դրական էլեկտրոդի նյութի փուլային փոփոխությունը, բարելավում է դրա կառուցվածքային կայունությունը, նվազեցնելով կատիոնի անկարգության դիմադրությունը վանդակում:

Ինչ վերաբերում է բացասական էլեկտրոդի նյութին, քանի որ դրա մակերեսը հաճախ լիթիումի իոնային մարտկոցում ջերմության արտանետման և էկզոթերմային առավել զգայուն է, SEI ֆիլմի ջերմային կայունությունը բացասական էլեկտրոդի նյութի անվտանգության բարելավման հիմնական մեթոդն է: Թույլ օքսիդացումով մետաղի և մետաղի օքսիդի նստեցումը, պոլիմերային կամ ածխածնային ծածկույթը կարող է բարելավել բացասական էլեկտրոդի նյութի ջերմային կայունությունը: 3.

Բարելավել մարտկոցի անվտանգության պաշտպանությունը Բացի մարտկոցների նյութերի անվտանգությունը բարելավելուց, ապրանքային լիթիում-իոնային մարտկոցների կողմից կիրառվող անվտանգության բազմաթիվ միջոցներ, ինչպիսիք են մարտկոցի անվտանգության փականների տեղադրումը, ջերմալուծվող ապահովիչները, դրական ջերմաստիճանի գործակիցներով սերիաները, տաք հերմետիկ դիֆրագմների օգտագործումը, հատուկ պաշտպանիչ սխեմաներ, հատուկ պաշտպանիչ սխեմաներ, մարտկոցների կառավարման հատուկ միջոցներ և այլն: