리튬이온 배터리의 안전성, 검출 및 솔루션 사례

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최근 배터리 안전사고로 인해 많은 문제가 발생하고 있는데, 예를 들어 보잉 787 판타지 여객기 리튬이온 배터리 화재 사건과 삼성 갤럭시노트7 대용량 배터리 폭발 사건 등이 있으며, 리튬이온 배터리 보안 문제가 다시 제기되고 있습니다. I. 리튬 이온 전지의 구성과 작동 원리는 양극, 음극, 전해질, 격막, 외부 연결부, 포장재 등으로 구성되어 중요합니다.

이들 중, 양극, 음극에는 활성 전극 물질, 전도성 제, 바인더 등이 포함되며, 이는 구리 호일 및 알루미늄 호일 농축 유체에 균일하게 도포된다. 리튬 이온 전지의 양극 전위는 높고, 종종 인코넬화된 리튬 전이 금속 산화물이거나, 리튬 코발트산, 리튬 망간산, 삼원, 리튬 인산철 등과 같은 폴리 음이온 화합물이며, 리튬 이온 전지는 일반적으로 탄소 재료입니다.

흑연 및 비흑연화 탄소 등과 같은 리튬 이온 배터리 전해액은 비수용성 용액에 중요하며, 유기 혼합 용매와 리튬 염으로 구성되며, 여기서 용매는 대부분 탄산 유기 용매이고, 리튬 염은 대부분 단가 폴리 음이온 염, 예를 들어 헥사플루오로인산 리튬 등입니다. 리튬 이온 배터리 막은 대부분 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 얇은 미세 다공성 막으로, 양극과 음극을 분리하고 전자가 단락을 일으키지 않도록 방지하는 동시에 전해질 이온은 통과시키는 역할을 합니다.

충전 과정에서 배터리 내부는 이온 형태로 양극에서 제거되어 전해질에서 음극으로 전달되고, 배터리 외부는 외부 회로에서 음극으로 이동합니다. 방전 과정 중: 배터리 내부의 리튬 이온은 음극에서 분리되어 격막을 거쳐 양극에 묻힙니다. 배터리 외부에서는 전자가 외부 회로에서 양극으로 이동합니다. 충전, 방전, 이동이 리튬이 아닌 리튬 이온이기 때문에 배터리를 리튬 이온 배터리라고 합니다.

두 번째, 리튬 이온 배터리의 안전 위험은 일반적으로 리튬 이온 배터리의 안전 문제는 연소 또는 심지어 폭발로 나타납니다. 이러한 문제의 근본 원인은 배터리 내부의 열이 제어 불능이 된 것인데, 여기에 과열, 발화원, 압출, 펑크, 단락 등과 같은 외부 요인도 있습니다. 안전 문제를 야기하기도 합니다.

리튬 이온 배터리는 충전과 방전 중에 가열됩니다. 열이 배터리 열의 방열 용량을 초과하면 리튬 이온 배터리가 과열되어 배터리 재료가 분해되고 SEI 필름이 분해되고 전해액이 분해되고 양극이 분해되고 음극이 EtOAc EtOAc로 변합니다. 1.

동시에, 이 두 가지 반응은 많은 양의 열에서 발생할 수 있으며, 이로 인해 배터리 온도가 더욱 상승할 수 있습니다. 다양한 탈리튬 상태는 활물질 격자의 변형, 분해 온도, 배터리 열 안정성에 차이를 보입니다. 2.

리튬 리튬 화합물은 리튬 수지가 발생하는 것을 효과적으로 방지하여 리튬 이온 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 온도가 상승함에 따라 리튬 상태의 탄소 음극은 먼저 전해질에 의해 반사됩니다. 동일한 충전 및 방전 조건에서 전해질의 발열 속도와 항열성 리튬 인조흑연 반응은 중간상인 탄소 미세구형체, 탄소섬유, 코크스 등의 반응 열전달 속도보다 훨씬 큽니다.

사이뼈의. 3. 분리막과 전해액의 전해질은 리튬염과 유기 용매의 혼합용액인데, 상업용 리튬염은 육불화인산 리튬으로 고온에서 열분해되기 쉽고, 미량의 물과 용매 사이에서 열화학 반응이 일어나 전해질의 열적 안정성이 떨어진다.

전해질 유기 용매는 탄산염이며, 용매의 비등점은 낮고, 인화점은 낮으며, 고온에서 PF5를 쉽게 방출하고, 산화되기 쉽습니다. 4. 제조 공정, 리튬 이온 배터리, 전극 제조, 배터리 조립 등의 안전에 숨겨진 위험 요소

, 배터리의 안전성에 영향을 미칩니다. 양극과 음극 혼합, 코팅, 압연, 탭 또는 펀칭, 조립, 전해액 충전, 밀봉 등과 같은 품질 관리 등입니다.

슬러리의 균일성은 전극 상의 활성 물질 분포의 균일성을 결정하여 배터리의 안전성에 영향을 미칩니다. 슬러리가 너무 크면 음극재의 팽창과 음극재의 수축이 크고, 금속 리튬의 침전이 발생할 수 있으며, 슬러리의 미세함으로 인해 배터리가 막힐 수 있습니다. 코팅 가열 온도가 너무 낮거나 건조 시간 동안 용매 잔류물이 남고, 바인더 부분이 용해되어 활물질 일부가 쉽게 벗겨질 수 있습니다. 온도가 너무 높으면 바인더가 탄화되어 활물질이 떨어져 배터리 내부 단락이 발생할 수 있습니다.

5, 배터리 사용 시 안전 위험 요소로 리튬이 없는 배터리는 과충전이나 과방전을 최소화해야 하며, 특히 단량체 용량이 높은 배터리의 경우 열 교란으로 인해 일련의 발열 반응이 발생하여 안전 문제가 발생할 수 있습니다. 셋째, 리튬이온 배터리 안전 시험 표시기 리튬이온 배터리 생산은 소비자에게 도달하기 전에 일련의 검출을 수행하여 배터리의 안전성을 보장하고 안전 위험을 줄이기 위해 노력합니다. 1.

압출 시험: 충전된 배터리를 한 평면에 놓고, 131KN의 강철 막대에서 직경 32mm의 강철 막대로 압출된 강철 막대 평면을 압출하고, 압출 압력이 최대 압출 정지 압력에 도달하면 배터리는 발화하거나 폭발하지 않습니다. 2. 타격 테스트: 배터리가 완전히 충전된 후, 직경 15.8mm의 강철 기둥을 평면에 수직으로 놓고, 9.0kg의 무게를 측정합니다.

610mm 높이에서 1kg은 배터리 위쪽의 강철 기둥까지 자유롭게 이동할 수 있습니다. 배터리는 화재가 아니며 폭발도 아닙니다. 3, 과충전 테스트: 배터리를 1C로 채우고 3C 과충전 10V에 따라 과충전 테스트를 누릅니다. 배터리 과충전 전압이 특정 전압으로 상승하면 1배에 가까워지고 배터리 전압이 급격히 상승합니다. 특정 한계에 도달하면 배터리 하이햇이 파손되고 전압이 0V로 떨어지고 배터리는 발화하지 않고 폭발합니다.

4. 단락 시험: 저항이 50m 이하인 전선으로 배터리에 전원을 공급하고 배터리 표면 온도를 시험합니다. 배터리의 최고 온도는 140℃이고, 배터리 캡을 열어 두었을 때 배터리는 화재가 발생하지 않으며 폭발하지 않습니다. 5.

침술 테스트: 전지를 평면 위에 놓고 직경 3mm의 강철 바늘로 전지에 방사형으로 구멍을 뚫습니다. 배터리가 화재나 폭발을 견뎌내지 못하는지 테스트하세요. 6.

온도 사이클 시험: 리튬 이온 배터리 온도 사이클 시험은 운송 또는 보관 중 리튬 이온 배터리를 시뮬레이션하는 데 사용되며, 저온 및 고온 환경에 반복적으로 노출되어 리튬 이온 배터리의 안전성을 시험합니다. 이 시험은 빠르고 극한의 온도 변화를 이용하는 것입니다. 시험 후 샘플은 발사하거나 폭발시키거나 누출시켜서는 안 됩니다. 넷째, 리튬이온 배터리 안전 솔루션 재료, 제조 및 사용상의 많은 안전 위험에 대해, 안전 문제를 어떻게 개선할 것인가는 리튬이온 배터리 제조업체가 해결해야 할 문제입니다.

1. 기능성 첨가제를 추가하고, 새로운 리튬염을 사용하고, 새로운 용매를 사용하면 전해액의 안전 위험을 효과적으로 해결할 수 있습니다. 첨가제 기능의 기능에 따라 다음과 같이 구분하는 것이 중요하다. 안전보호 첨가제, 피막형성 첨가제, 양극보호 첨가제, 리튬염 안정화 첨가제, 리튬침전 첨가제, 집합방식방지 첨가제, 강화습윤 첨가제 등.

연구진은 상업용 리튬염의 성능을 개선하기 위해 이를 대체하여 여러 파생물을 얻었는데, 그 중 퍼플루오로알킬 원자로 치환된 화합물은 높은 인화점, 근사한 전기 전도도, 내수성 등을 가지고 있다. 매우 유용한 리튬염 화합물의 일종입니다. 또한, 산소 기반 물질과 붕소 원자를 결합시켜 얻은 음이온 리튬 염은 높은 열 안정성을 가지고 있습니다.

용매와 관련하여 많은 연구자들은 카르복실레이트, 유기 에테르 유기 용매와 같은 다양한 새로운 유기 용매를 제안했습니다. 또한 이온성 액체는 안전성이 높은 전해질도 있지만, 비교적 흔히 사용되는 탄산염 전해질, 이온성 액체의 점도가 높고, 전기 전도도가 좋으며, 이온의 자기 확산 계수가 낮아 실용화를 위한 연구가 아직 많이 필요합니다. 해야죠.

2. 안전성이 향상된 리튬철인산과 3원 복합소재, 3원 복합소재는 양극소재로 평가받고 있으며, 안전성이 우수하여 전기자동차 산업 전반에 적용이 확대될 가능성이 있습니다. 양극재에 관해서는, 양극재의 안전성을 향상시키는 일반적인 방법을 개량하여, 양극재 표면을 금속산화물로 피복하는 것과 같이, 양극재와 전해질의 직접 접촉을 방지하고, 양극재의 상변화를 억제하고, 구조적 안정성을 향상시키고, 격자 내 양이온의 무질서 저항성을 낮추고, 2차 반응을 감소시킨다.

음극재와 관련하여, 리튬 이온 배터리의 경우 표면은 방열과 발열에 가장 취약하므로 SEI 필름의 열 안정성은 음극재의 안전성을 개선하는 핵심 방법입니다. 약한 산화, 금속 및 금속 산화물 증착, 폴리머 또는 탄소 코팅을 통해 음극재의 열 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 3.

배터리의 안전 보호 강화 배터리 재료의 안전성을 강화하는 것 외에도, 배터리 안전 밸브 설정, 열가소성 퓨즈, 양의 온도 계수 직렬 연결, 열 밀봉 다이어프램 사용, 부하 특수 보호 회로, 전용 배터리 관리 시스템 등 상용 리튬 이온 배터리에 사용되는 많은 안전 보호 조치도 보안을 강화하는 수단입니다.