Voorbeelden van de veiligheid, detectie en oplossing van lithium-ionbatterijen

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Zentral elektriko eramangarrien hornitzailea

De afgelopen jaren zijn er veel problemen ontstaan ​​door de ongelukken die zijn veroorzaakt door de veiligheid van batterijen. Dit heeft geleid tot de schokkende brand in een Boeing 787-passagiersvliegtuig met een lithium-ionbatterij en de grootschalige batterij-bootsticks van de Samsung Galaxy Note 7. Het beveiligingsprobleem met lithium-ionbatterijen klinkt opnieuw. I. De samenstelling en het werkingsprincipe van lithium-ionbatterijen zijn belangrijk, van de positieve elektrode, de negatieve elektrode, de elektrolyt, het membraan en de externe verbinding tot het verpakkingselement.

Daaronder omvat de positieve elektrode en de negatieve elektrode een actief elektrodemateriaal, een geleidend middel, een bindmiddel of iets dergelijks, gelijkmatig aangebracht op de koperfolie en de aluminiumfolieconcentratievloeistof. Het positieve elektrodepotentieel van de lithium-ionbatterij is hoog, vaak een lithiumovergangsmetaaloxide met een inconische binding of een polyanionische verbinding zoals lithiumkobaltaat, lithiummanganaat, drie yuan, lithiumijzerfosfaat, enz. De lithium-ionbatterij is meestal koolstofmateriaal.

Zoals grafiet en niet-gegrafitiseerde koolstof, enz.; de elektrolyt van de lithium-ionbatterij is belangrijk voor niet-waterige oplossingen, bestaande uit organische gemengde oplosmiddelen en lithiumzouten, waarbij het oplosmiddel voornamelijk koolzuurhoudend organisch oplosmiddel is en het lithiumzout voornamelijk een polyanionisch zout met eenheidsprijs is, zoals lithiumhexafluorofosfaat, enz.; het lithium-ionbatterijmembraan is voornamelijk gemaakt van polyethyleen, polypropine, dun microporeus membraan, dat de positieve en negatieve elektrode isoleert, voorkomt dat elektronen kortsluiting veroorzaken, terwijl elektrolytionen wel kunnen passeren.

Tijdens het laadproces wordt de binnenkant van de batterij in ionische vorm van de positieve elektrode verwijderd en van de elektrolyt naar de negatieve elektrode overgebracht; de buitenkant van de batterij migreert van het externe circuit naar de negatieve elektrode. Tijdens het ontladingsproces: De interne lithiumionen in de batterij worden losgemaakt van de negatieve elektrode, via het membraan, dat in de positieve elektrode is ingebed. Aan de buitenkant van de batterij migreert het elektron van het buitenste circuit naar de positieve elektrode. Omdat het opladen, ontladen en migreren gebeurt via lithiumionen in plaats van via lithium, wordt de batterij lithiumionbatterij genoemd.

Ten tweede is het veiligheidsrisico van lithium-ionbatterijen over het algemeen groot. De veiligheidsproblemen bij lithium-ionbatterijen uiten zich in verbranding of zelfs explosie. De hoofdoorzaak van deze problemen is de thermische oncontroleerbare werking van de batterij. Daarnaast kunnen er externe factoren zijn, zoals oververhitting, brand, extrusie, lekke band, kortsluiting, etc. ook tot veiligheidsproblemen leiden.

De lithium-ionbatterij wordt warm tijdens het opladen en ontladen. Als de warmte de warmteafvoercapaciteit van de batterij overschrijdt, raakt de lithium-ionbatterij oververhit, treedt er batterijmateriaal op, ontbindt de SEI-film, ontbindt de elektrolyt, ontstaat er positieve ontbinding en verandert de negatieve elektrode in EtOAc EtOAc. 1.

Tegelijkertijd kunnen deze twee reacties gepaard gaan met een grote hoeveelheid hitte, wat resulteert in een verdere stijging van de batterijtemperatuur. Verschillende delithiumtoestanden hebben een verschil in de transformatie van het actieve materiaalrooster, de ontledingstemperatuur en de thermische stabiliteit van de batterij. 2.

De lithium-lithiumverbinding kan effectief het ontstaan ​​van lithium-dendrieten voorkomen en de veiligheid van lithium-ionbatterijen aanzienlijk verbeteren. Naarmate de temperatuur stijgt, reflecteert de negatieve koolstofelektrode in de lithiumtoestand eerst met de elektrolyt. Onder dezelfde laad- en ontlaadcondities is de exotherme snelheid van de elektrolyt en de antidemische lithium-kunstmatige grafietreactie veel groter dan de warmteoverdrachtssnelheid van de tussenliggende fase koolstofmicrobolletjes, koolstofvezels, cokes, enz.

van het intercallium. 3. De elektrolyt van de separator en de elektrolytische oplossing is een gemengde oplossing van het lithiumzout en een organisch oplosmiddel, waarbij het commerciële lithiumzout lithiumhexafluorofosfaat is, dat vatbaar is voor thermische ontleding bij hoge temperaturen en met sporen water en organische chemische reactie tussen het oplosmiddel, waardoor de thermische stabiliteit van de elektrolyt afneemt.

Het organische oplosmiddel van de elektrolyt is carbonaat. Dit oplosmiddel heeft een kookpunt, een laag vlampunt, laat gemakkelijk PF5 vrij bij hoge temperaturen en oxideert gemakkelijk. 4. Verborgen gevaren in productieprocessen, lithium-ionbatterijen, elektrodenproductie, batterijassemblage, enz.

, de veiligheid van batterijen beïnvloeden. Zoals positieve en negatieve elektrodemengsels, coaten, rollen, tabs of ponsen, assemblage, vullen van elektrolyt, sealen, etc., kwaliteitscontrole, etc.

De uniformiteit van de slurry bepaalt de uniformiteit van de verdeling van de werkzame stof op de elektrode en beïnvloedt daarmee de veiligheid van de batterij. De slurry is te groot en de uitzetting van het negatieve elektrodemateriaal en de krimp van het negatieve elektrodemateriaal zijn te groot. Er kan neerslag van metaallithium optreden; de fijnheid van de slurry zal ervoor zorgen dat de batterij blokkeert. De verwarmingstemperatuur van de coating is te laag, anders zal de droogtijd ervoor zorgen dat er resten oplosmiddel achterblijven. Het bindmiddel lost op en een deel van het actieve materiaal kan gemakkelijk worden verwijderd. Een te hoge temperatuur kan carbonisatie van het bindmiddel veroorzaken. Het actieve materiaal valt eraf en veroorzaakt kortsluiting in de batterij.

5. De veiligheidsrisico&39;s bij het gebruik van de batterij, lithiumvrije batterijen moeten overladen of overontladen tot een minimum beperken, met name met betrekking tot een batterij met een hoge monomeercapaciteit, kan een reeks exotherme nevenreacties veroorzaken als gevolg van hitteverstoring, wat kan resulteren in seksuele veiligheidsproblemen. Ten derde, veiligheidstestindicator voor lithium-ionbatterijen Bij de productie van lithium-ionbatterijen wordt één detectieserie uitgevoerd voordat deze de consument bereikt, om de veiligheid van de batterij te waarborgen en veiligheidsrisico&39;s te verminderen. 1.

Extrusietest: Plaats de opgeladen batterij in één vlak, vanaf de stalen staaf van 131 KN, een stalen staafvlak geëxtrudeerd door een stalen staaf met een diameter van 32 mm, zodra de extrusiedruk het maximum bereikt, stopt de extrusie. De batterij kan niet in brand vliegen en niet exploderen. 2. Hittest: Nadat de batterij volledig is opgeladen, plaatst u de stalen kolom met een diameter van 15,8 mm verticaal op een vlak en het gewicht van 9.

1 kg vanaf 610 mm is vrij aan de stalen kolom boven de batterij. De batterij brandt niet en explodeert niet. 3. Overlaadtest: Vul de batterij met 1C, druk op de overlaadtest volgens 3C overbelasting 10V, wanneer de overlaadspanning van de batterij stijgt tot een bepaalde spanning, is het bijna eenmaal, de batterijspanning neemt snel toe, bij het stijgen tot een bepaalde limiet, is de hoge hoed van de batterij gebroken, de spanning daalde tot 0V, de batterij ontstak niet, explodeerde.

4. Kortsluittest: De batterij voeden met een draad met een weerstand van niet meer dan 50 m, de oppervlaktetemperatuur van de batterij testen, de boventemperatuur van de batterij is 140 °C, de batterijdop is geopend, de batterij ontbrandt niet en explodeert niet. 5.

Acupunctuurtest: Leg de elektrische batterij op een vlak oppervlak en prik er met een stalen naald met een diameter van 3 mm in radiale richting in. Controleer of de batterij geen brand kan veroorzaken of kan exploderen. 6.

Temperatuurcyclustest: De temperatuurcyclustest voor lithium-ionbatterijen wordt gebruikt om lithium-ionbatterijen te simuleren tijdens transport of opslag, herhaalde blootstelling aan lage en hoge temperaturen en de veiligheid van lithium-ionbatterijen. De test maakt gebruik van snelle en extreme temperatuurveranderingen. Na de test mag het monster niet worden afgevuurd, niet worden ontploft en mag er geen lekkage optreden. Ten vierde: een veilige oplossing voor lithium-ionbatterijen. Fabrikanten van lithium-ionbatterijen moeten een oplossing vinden voor de vele veiligheidsrisico&39;s op het gebied van materialen, productie en gebruik.

1. Door het toevoegen van functionele additieven, het gebruiken van nieuwe lithiumzouten en het gebruiken van nieuwe oplosmiddelen kan het veiligheidsrisico van elektrolyt effectief worden opgelost. Afhankelijk van de functie van de additieve functie is het belangrijk om deze in de volgende categorieën in te delen: Veiligheidsbeschermingsadditieven, filmvormingsadditieven, bescherming van de positieve elektrode-additieven, stabilisatie van het lithiumzoutadditief, lithiumprecipitatieadditief, collectief anticorrosief additief, verbeterde bevochtigingsadditieven, enz.

Om de prestaties van het commerciële lithiumzout te verbeteren, vervingen de onderzoekers deze en kregen ze een aantal derivaten, waarvan de verbindingen verkregen met perfluoroalkyl-gesubstitueerde atomen een hoog vlampunt, een benadering van de elektrische geleidbaarheid, waterbestendigheid, enz. hebben. Het is een soort lithiumzoutverbinding die erg nuttig is. Bovendien heeft het anionische lithiumzout, verkregen door de zuurstofbasis te omzeilen met een booratoom, een hoge thermische stabiliteit.

Wat oplosmiddelen betreft, hebben veel onderzoekers een reeks nieuwe organische oplosmiddelen voorgesteld, zoals carboxylaat, organische ether en organische oplosmiddelen. Bovendien heeft de ionische vloeistof ook een soort veilige hoge elektrolyt, maar relatief algemeen gebruikte carbonaatelektrolyt, de viscositeit van de ionische vloeistof is hoog, de elektrische geleidbaarheid, de ionenzelfdiffusiecoëfficiënt is laag, en er is nog veel werk van de praktische toepassing. Moet doen.

2. Verbeter de veiligheid Lithium-ijzerfosfaat en ternaire composieten van elektrodematerialen en drieledige composieten worden beschouwd als positieve materialen, uitstekend in veiligheid en het is mogelijk om toepassingen in de elektrische voertuigindustrie te verspreiden. Wat het positieve materiaal betreft, is de gebruikelijke methode voor het verbeteren van de veiligheid ervan gecoat, zoals het bedekken van het oppervlak van het positieve elektrodemateriaal met een metaaloxide, kan direct contact tussen het positieve elektrodemateriaal en de elektrolyt voorkomen, de faseverandering van het positieve elektrodemateriaal remmen, de structurele stabiliteit verbeteren, de wanordeweerstand van kationen in het rooster verminderen en de secundaire reactie verminderen.

Wat het negatieve elektrodemateriaal betreft, is het oppervlak hiervan vaak het meest gevoelig voor warmteafvoer en exotherm in een lithium-ionbatterij. De thermische stabiliteit van de SEI-film is daarom een ​​belangrijke methode om de veiligheid van het negatieve elektrodemateriaal te verbeteren. Door zwakke oxidatie, metaal- en metaaloxideafzetting en polymeer- of koolstofcoating kan de thermische stabiliteit van het negatieve elektrodemateriaal worden verbeterd. 3.

Verbeter de veiligheid van de batterij Naast het verbeteren van de veiligheid van batterijmaterialen, zijn er ook veel veiligheidsmaatregelen die worden toegepast bij standaard lithium-ionbatterijen. Denk hierbij aan het instellen van batterijveiligheidskleppen, thermisch oplosbare zekeringen, series met positieve temperatuurcoëfficiënten, het gebruik van hittebestendige membranen, speciale lastbeveiligingscircuits, speciale batterijbeheersystemen, enz. Deze maatregelen zijn ook bedoeld om de veiligheid te verbeteren.