Quel est le facteur qui affecte la conception de sécurité de la cellule de batterie au lithium ? Renforcer la conception de sécurité globale de la cellule de batterie
La cellule de la batterie est le lien qui combine les différentes substances de la batterie. Il s'agit de l'intégration de l'électrode positive, de l'électrode négative, du diaphragme, de la languette et du film d'emballage. La conception structurelle de la cellule de batterie affecte non seulement les performances de divers matériaux, mais affecte également l'ensemble de la batterie. Les performances électrochimiques et les performances de sécurité ont un impact important. Le choix des matériaux et la conception de la structure cellulaire sont exactement la relation entre la partie et le tout. Lors de la conception de la cellule, un modèle structurel raisonnable doit être formulé en combinaison avec les propriétés du matériau.
De plus, certains dispositifs de protection supplémentaires peuvent également être envisagés dans la structure des batteries au lithium. Les mécanismes de protection courants sont conçus comme suit :
1 À l'aide d'un élément de commutation, lorsque la température dans la batterie augmente, sa valeur de résistance augmente et lorsque la température est trop élevée, elle arrête automatiquement l'alimentation électrique ;
2 Réglez la soupape de sécurité (c'est-à-dire le trou d'aération sur le dessus de la batterie), lorsque la pression interne de la batterie atteint une certaine valeur, la soupape de sécurité s'ouvrira automatiquement pour assurer la sécurité de la batterie.
Voici quelques exemples de conception de sécurité de la structure cellulaire :
a) Rapport de capacité positif et négatif et taille de conception
Sélectionnez le rapport de capacité approprié des électrodes positives et négatives en fonction des caractéristiques des matériaux positifs et négatifs. Le rapport des capacités positives et négatives des cellules est un maillon important lié à la sécurité des batteries lithium-ion. Si la capacité positive est trop grande, du lithium métallique apparaîtra à la surface de l'électrode négative. Si l’électrode négative est trop grande, la capacité de la batterie sera grandement perdue. D'une manière générale, N/P = 1,05 ～ 1,15, et faites un choix approprié en fonction de la capacité réelle de la batterie et des exigences de sécurité. Concevez des pièces grandes et petites de manière à ce que la position de la pâte d'électrode négative (matériau actif) recouvre (plus que) la position de la pâte d'électrode positive. Généralement, la largeur doit être plus grande de 1 à 5 mm et la longueur doit être plus grande de 5 à 10 mm.
b) Il y a une marge pour la largeur du diaphragme
Le principe général de la conception de la largeur du diaphragme est d'éviter les courts-circuits internes dus au contact direct des électrodes positives et négatives. En raison du retrait thermique du diaphragme pendant le processus de charge et de décharge de la batterie et dans un environnement de choc thermique, le diaphragme est déformé dans le sens de la longueur et de la largeur, et le diaphragme est déformé dans le sens de la longueur et de la largeur. La zone ridée augmente la polarisation en raison de l'augmentation de la distance entre les électrodes positives et négatives ; la zone étirée du diaphragme augmente la possibilité de micro-court-circuit dû à l'amincissement du diaphragme ; le rétrécissement de la zone marginale du diaphragme peut conduire à la connexion directe des électrodes positives et négatives. Des contacts et des courts-circuits internes se produisent, ce qui peut rendre la batterie dangereuse en raison d'un emballement thermique. Par conséquent, lors de la conception d'une batterie, l'utilisation de la surface et de la largeur du séparateur doit tenir compte de ses caractéristiques de retrait, et le séparateur est plus grand que l'anode et la cathode. Compte tenu de l'erreur de processus, le film isolant doit être au moins 0,1 mm plus long que le bord extérieur de la pièce polaire.
c) Traitement d'isolation
Les courts-circuits internes sont un facteur important pour les risques potentiels pour la sécurité des batteries lithium-ion. De nombreuses pièces potentiellement dangereuses provoquent un court-circuit interne dans la conception structurelle de la cellule de batterie. Par conséquent, les mesures ou l'isolation nécessaires doivent être prises à ces positions clés pour éviter des conditions anormales. En cas de court-circuit dans la batterie, par exemple : maintenir la distance nécessaire entre les oreilles positive et négative ; placez du ruban isolant au milieu sans pâte sur un côté de l'extrémité, et recouvrez toutes les parties exposées ; coller du ruban isolant entre la feuille d'aluminium positive et le matériau actif négatif ; application Le ruban isolant couvrira toutes les parties soudées des languettes ; du ruban isolant est utilisé sur le dessus de la cellule.
d) Régler la soupape de sécurité (dispositif de surpression)
Les batteries au lithium-ion sont dangereuses, souvent en raison d'une température interne ou d'une pression excessive, provoquant des explosions et des incendies ; le réglage d'un dispositif de décompression raisonnable peut rapidement relâcher la pression et la chaleur à l'intérieur de la batterie en cas de danger, réduisant ainsi le risque d'explosion. Un dispositif de décompression raisonnable est nécessaire non seulement pour répondre à la pression interne de la batterie pendant le fonctionnement normal, mais également pour s'ouvrir automatiquement pour soulager la pression lorsque la pression interne atteint la limite dangereuse. Caractéristiques de déformation à concevoir ; la conception de la soupape de sécurité peut être réalisée par des lamelles, des bords, des coutures et des encoches.
3 Améliorer le niveau de savoir-faire
Efforts pour faire du bon travail dans la normalisation et la standardisation du processus de production de cellules de batterie. Dans les étapes de mélange, d'enrobage, de cuisson, de compactage, de refendage et d'enroulement, formuler une standardisation (telle que la largeur du diaphragme, le volume d'injection d'électrolyte, etc.) et améliorer les méthodes de traitement (telles que la méthode d'injection à basse pression, la méthode Shell centrifuge, etc. .), faire du bon travail dans le contrôle des processus, garantir la qualité des processus et réduire la différence entre les produits ; mettre en place des étapes particulières dans les étapes clés qui ont un impact sur la sécurité (telles que l'ébavurage, le balayage de poudre et différents soudages pour différents matériaux). méthodes, etc.), mettre en œuvre un contrôle de qualité standardisé, éliminer les pièces défectueuses et exclure les produits défectueux (tels que la déformation de la pièce polaire, la perforation du diaphragme, la perte de matière active et la fuite d'électrolyte, etc.) ; garder le site de production bien rangé et propre, et mettre en œuvre la gestion 5S et le contrôle qualité 6-Sigma pour empêcher les impuretés et l'humidité de se mélanger pendant la production et minimiser l'impact des situations inattendues dans la production sur la sécurité.
