ما هو العامل الذي يؤثر على تصميم سلامة خلية بطارية تخزين الطاقة؟

ما هو العامل الذي يؤثر على تصميم سلامة خلية بطارية الليثيوم؟ تعزيز تصميم السلامة الشامل لخلية البطارية

خلية البطارية هي الرابط الذي يجمع بين المواد المختلفة للبطارية. إنه دمج القطب الموجب والقطب السالب والحجاب الحاجز وعلامة التبويب وفيلم التغليف. لا يؤثر التصميم الهيكلي لخلية البطارية على أداء المواد المختلفة فحسب، بل يؤثر أيضًا على البطارية بشكل عام. الأداء الكهروكيميائي وأداء السلامة لهما تأثير مهم. إن اختيار المواد وتصميم بنية الخلية هما بالضبط العلاقة بين الجزء والكل. في تصميم الخلية، ينبغي صياغة نموذج هيكلي معقول بالاشتراك مع خصائص المواد.



بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا مراعاة بعض أجهزة الحماية الإضافية في هيكل بطاريات الليثيوم. تم تصميم آليات الحماية المشتركة على النحو التالي:



1 باستخدام عنصر التبديل، عندما ترتفع درجة الحرارة في البطارية، ترتفع قيمة مقاومتها، وعندما تكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا، ستتوقف إمداد الطاقة تلقائيًا؛



2 اضبط صمام الأمان (أي فتحة التهوية الموجودة أعلى البطارية)، عندما يرتفع الضغط الداخلي للبطارية إلى قيمة معينة، سيتم فتح صمام الأمان تلقائيًا لضمان سلامة البطارية.



فيما يلي بعض الأمثلة على التصميم الآمن لبنية الخلية:



أ) نسبة السعة الإيجابية والسلبية وحجم التصميم

حدد نسبة السعة المناسبة للأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة وفقًا لخصائص المواد الموجبة والسالبة. تعد نسبة السعات الإيجابية والسلبية للخلايا رابطًا مهمًا يتعلق بسلامة بطاريات الليثيوم أيون. إذا كانت السعة الإيجابية كبيرة جدًا، فسيظهر معدن الليثيوم على سطح القطب السالب. إذا كان القطب السالب كبيرًا جدًا، فستفقد سعة البطارية بشكل كبير. بشكل عام، N/P=1.05～1.15، وقم بالاختيار المناسب وفقًا لسعة البطارية الفعلية ومتطلبات السلامة. صمم قطعًا كبيرة وصغيرة بحيث يغطي موضع معجون القطب السالب (المادة الفعالة) (أكبر من) موضع معجون القطب الموجب. بشكل عام، يجب أن يكون العرض أكبر بمقدار 1-5 مم والطول أكبر بمقدار 5-10 مم.



ب) يوجد هامش لعرض الحجاب الحاجز

المبدأ العام لتصميم عرض الحجاب الحاجز هو منع حدوث ماس كهربائي داخلي بسبب الاتصال المباشر بالأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية. بسبب الانكماش الحراري للحجاب الحاجز أثناء عملية الشحن والتفريغ للبطارية وفي بيئة الصدمة الحرارية، يتشوه الحجاب الحاجز في اتجاه الطول والعرض، ويتشوه الحجاب الحاجز في اتجاه الطول والعرض. تزيد منطقة التجاعيد من الاستقطاب بسبب زيادة المسافة بين الأقطاب الموجبة والسالبة؛ تزيد المنطقة الممتدة من الحجاب الحاجز من احتمالية حدوث ماس كهربائى صغير بسبب ترقق الحجاب الحاجز. قد يؤدي انكماش منطقة حافة الحجاب الحاجز إلى الاتصال المباشر للأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية. يحدث تلامس ودوائر قصر داخلية، مما قد يجعل البطارية خطيرة بسبب الانفلات الحراري. ولذلك، عند تصميم البطارية، فإن استخدام مساحة وعرض الفاصل يجب أن يأخذ في الاعتبار خصائص الانكماش، ويكون الفاصل أكبر من الأنود والكاثود. بالنظر إلى خطأ العملية، يجب أن يكون فيلم العزل أطول بمقدار 0.1 مم على الأقل من الحافة الخارجية لقطعة القطب.



ج) معالجة العزل

تعد الدائرة القصيرة الداخلية عاملاً مهمًا لمخاطر السلامة المحتملة لبطاريات الليثيوم أيون. هناك العديد من الأجزاء التي يحتمل أن تكون خطرة والتي تسبب ماس كهربائي داخلي في التصميم الهيكلي لخلية البطارية. ولذلك، ينبغي وضع التدابير اللازمة أو العزل في هذه المواقع الرئيسية لمنع الظروف غير الطبيعية. في حالة حدوث ماس كهربائي في البطارية، على سبيل المثال: الحفاظ على المسافة اللازمة بين الأذنين الموجبة والسالبة؛ وضع شريط عازل في المنتصف بدون لصق على جانب واحد من النهاية، وتغطية جميع الأجزاء المكشوفة؛ عصا الشريط العازل بين رقائق الألومنيوم الإيجابية والمادة النشطة السلبية؛ سيغطي الشريط العازل للتطبيق جميع أجزاء اللحام في علامات التبويب؛ يتم استخدام الشريط العازل في الجزء العلوي من الخلية.



د) ضبط صمام الأمان (جهاز تخفيف الضغط)

تعد بطاريات الليثيوم أيون خطرة، وغالبًا ما يكون ذلك بسبب ارتفاع درجة الحرارة الداخلية أو الضغط الزائد، مما يتسبب في حدوث انفجارات وحرائق؛ يمكن أن يؤدي ضبط جهاز معقول لتخفيف الضغط إلى تحرير الضغط والحرارة داخل البطارية بسرعة عند حدوث خطر، مما يقلل من خطر الانفجار. مطلوب جهاز تخفيف الضغط المعقول ليس فقط لتلبية الضغط الداخلي للبطارية أثناء التشغيل العادي، ولكن أيضًا لفتحه تلقائيًا لتخفيف الضغط عندما يصل الضغط الداخلي إلى الحد الخطير. خصائص التشوه في التصميم؛ يمكن تحقيق تصميم صمام الأمان من خلال الصفائح والحواف والدرزات والشقوق.



3 تحسين المستوى الحرفي

الجهود المبذولة للقيام بعمل جيد في توحيد وتوحيد عملية إنتاج خلايا البطارية. في خطوات الخلط، والطلاء، والخبز، والضغط، والقطع، واللف، وصياغة التوحيد القياسي (مثل عرض الحجاب الحاجز، وحجم حقن الإلكتروليت، وما إلى ذلك)، وتحسين طرق المعالجة (مثل طريقة الحقن بالضغط المنخفض، وطريقة الغلاف بالطرد المركزي، وما إلى ذلك) .) القيام بعمل جيد في مراقبة العمليات، وضمان جودة العملية، وتقليل الفرق بين المنتجات؛ وضع خطوات خاصة في الخطوات الرئيسية التي لها تأثير على السلامة (مثل إزالة الأزيز وكنس المسحوق واللحام المختلف للمواد المختلفة). الأساليب، وما إلى ذلك)، وتنفيذ مراقبة الجودة الموحدة، والقضاء على الأجزاء المعيبة، واستبعاد المنتجات المعيبة (مثل تشوه قطعة القطب، وثقب الحجاب الحاجز، وتساقط المواد النشطة وتسرب المنحل بالكهرباء، وما إلى ذلك)؛ حافظ على موقع الإنتاج مرتبًا ونظيفًا، وقم بتنفيذ إدارة 5S ومراقبة الجودة 6 سيجما لمنع اختلاط الشوائب والرطوبة في الإنتاج وتقليل تأثير المواقف غير المتوقعة في الإنتاج على السلامة.