लिथियम आयन बॅटरीचे जोखीम आणि सुरक्षा तंत्रज्ञान (2)

3. सुरक्षा तंत्रज्ञान

लिथियम आयन बॅटरीजमध्ये अनेक छुपे धोके असले तरी, विशिष्ट वापराच्या परिस्थितीत आणि काही उपायांनी, त्यांचा सुरक्षित वापर सुनिश्चित करण्यासाठी त्या बॅटरीच्या पेशींमधील साइड रिअॅक्शन्स आणि हिंसक प्रतिक्रियांच्या घटनांवर प्रभावीपणे नियंत्रण ठेवू शकतात.लिथियम आयन बॅटरीसाठी सामान्यतः वापरल्या जाणार्‍या अनेक सुरक्षा तंत्रज्ञानाचा थोडक्यात परिचय खालीलप्रमाणे आहे.

（1） उच्च सुरक्षा घटकांसह कच्चा माल निवडा

सकारात्मक आणि नकारात्मक ध्रुवीय सक्रिय साहित्य, डायाफ्राम सामग्री आणि उच्च सुरक्षा घटक असलेले इलेक्ट्रोलाइट्स निवडले जातील.

अ) सकारात्मक सामग्रीची निवड

कॅथोड सामग्रीची सुरक्षा प्रामुख्याने खालील तीन पैलूंवर आधारित आहे:

1. सामग्रीची थर्मोडायनामिक स्थिरता;

2. सामग्रीची रासायनिक स्थिरता;

3. सामग्रीचे भौतिक गुणधर्म.

b) डायाफ्राम सामग्रीची निवड

डायफ्रामचे मुख्य कार्य म्हणजे बॅटरीचे सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड वेगळे करणे, सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड्समधील संपर्कामुळे होणारे शॉर्ट सर्किट रोखणे आणि इलेक्ट्रोलाइट आयन त्यामधून जाण्यास सक्षम करणे, म्हणजेच त्यात इलेक्ट्रॉनिक इन्सुलेशन आणि आयन आहे. वाहकता.लिथियम आयन बॅटरीसाठी डायाफ्राम निवडताना खालील मुद्दे लक्षात घेतले पाहिजेत:

1. सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोडचे यांत्रिक अलगाव सुनिश्चित करण्यासाठी त्यात इलेक्ट्रॉनिक इन्सुलेशन आहे;

2. कमी प्रतिकार आणि उच्च आयनिक चालकता सुनिश्चित करण्यासाठी त्यात एक विशिष्ट छिद्र आणि छिद्र आहे;

3. डायाफ्राम सामग्रीमध्ये पुरेसे रासायनिक स्थिरता असणे आवश्यक आहे आणि ते इलेक्ट्रोलाइट गंजण्यास प्रतिरोधक असणे आवश्यक आहे;

4. डायाफ्राममध्ये स्वयंचलित शटडाउन संरक्षणाचे कार्य असावे;

5. डायाफ्रामचे थर्मल आकुंचन आणि विकृत रूप शक्य तितके लहान असावे;

6. डायाफ्रामची विशिष्ट जाडी असावी;

7. डायाफ्राममध्ये मजबूत शारीरिक सामर्थ्य आणि पुरेशी पंचर प्रतिकार असणे आवश्यक आहे.

c) इलेक्ट्रोलाइटची निवड

इलेक्ट्रोलाइट हा लिथियम आयन बॅटरीचा एक महत्त्वाचा भाग आहे, जो बॅटरीच्या सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड्समध्ये विद्युत प्रवाह प्रसारित करण्याची आणि चालवण्याची भूमिका बजावते.लिथियम आयन बॅटरीमध्ये वापरले जाणारे इलेक्ट्रोलाइट हे सेंद्रिय ऍप्रोटिक मिश्रित सॉल्व्हेंट्समध्ये योग्य लिथियम क्षार विरघळवून तयार केलेले इलेक्ट्रोलाइट द्रावण आहे.हे सर्वसाधारणपणे खालील आवश्यकता पूर्ण करेल:

1. चांगली रासायनिक स्थिरता, इलेक्ट्रोड सक्रिय पदार्थ, संग्राहक द्रव आणि डायाफ्रामसह कोणतीही रासायनिक प्रतिक्रिया नाही;

2. विस्तृत इलेक्ट्रोकेमिकल विंडोसह चांगली इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता;

3. उच्च लिथियम आयन चालकता आणि कमी इलेक्ट्रॉनिक चालकता;

4. द्रव तापमानाची विस्तृत श्रेणी;

5. हे सुरक्षित, गैर-विषारी आणि पर्यावरणास अनुकूल आहे.

(2) सेलची संपूर्ण सुरक्षा रचना मजबूत करा

बॅटरी सेल हा एक दुवा आहे जो बॅटरीचे विविध साहित्य आणि सकारात्मक ध्रुव, नकारात्मक ध्रुव, डायाफ्राम, लग आणि पॅकेजिंग फिल्मचे एकत्रीकरण करतो.सेल स्ट्रक्चरची रचना केवळ विविध सामग्रीच्या कार्यक्षमतेवरच प्रभाव पाडत नाही, तर संपूर्ण इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यप्रदर्शन आणि बॅटरीच्या सुरक्षिततेच्या कार्यक्षमतेवर देखील महत्त्वपूर्ण प्रभाव पाडते.सामग्रीची निवड आणि मूळ संरचनेची रचना हे स्थानिक आणि संपूर्ण यांच्यातील एक प्रकारचा संबंध आहे.कोरच्या डिझाइनमध्ये, सामग्रीच्या वैशिष्ट्यांनुसार वाजवी रचना मोड तयार केला पाहिजे.

याव्यतिरिक्त, लिथियम बॅटरीच्या संरचनेसाठी काही अतिरिक्त संरक्षणात्मक उपकरणांचा विचार केला जाऊ शकतो.सामान्य संरक्षणात्मक यंत्रणा खालीलप्रमाणे आहेतः

a) स्विच घटक स्वीकारला आहे.जेव्हा बॅटरीच्या आत तापमान वाढते, तेव्हा त्याचे प्रतिकार मूल्य त्यानुसार वाढेल.जेव्हा तापमान खूप जास्त असेल, तेव्हा वीजपुरवठा आपोआप बंद होईल;

b) सेफ्टी व्हॉल्व्ह सेट करा (म्हणजे, बॅटरीच्या शीर्षस्थानी एअर व्हेंट).जेव्हा बॅटरीचा अंतर्गत दाब एका विशिष्ट मूल्यापर्यंत वाढतो, तेव्हा बॅटरीची सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी सुरक्षा झडप आपोआप उघडेल.

इलेक्ट्रिक कोर स्ट्रक्चरच्या सुरक्षा डिझाइनची काही उदाहरणे येथे आहेत:

1. सकारात्मक आणि नकारात्मक पोल क्षमता गुणोत्तर आणि डिझाइन आकार स्लाइस

सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीच्या वैशिष्ट्यांनुसार सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोडचे योग्य क्षमता गुणोत्तर निवडा.सेलच्या सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमतेचे गुणोत्तर लिथियम आयन बॅटरीच्या सुरक्षिततेशी संबंधित एक महत्त्वाचा दुवा आहे.जर सकारात्मक इलेक्ट्रोडची क्षमता खूप मोठी असेल तर, धातूचा लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावर जमा होईल, तर नकारात्मक इलेक्ट्रोडची क्षमता खूप मोठी असल्यास, बॅटरीची क्षमता मोठ्या प्रमाणात नष्ट होईल.सामान्यतः, N/P=1.05-1.15, आणि वास्तविक बॅटरी क्षमता आणि सुरक्षितता आवश्यकतांनुसार योग्य निवड केली जाईल.मोठ्या आणि लहान तुकड्यांची रचना केली पाहिजे जेणेकरून नकारात्मक पेस्ट (सक्रिय पदार्थ) ची स्थिती सकारात्मक पेस्टच्या स्थानावर (ओलांडली जाईल).साधारणपणे, रुंदी 1 ~ 5 मिमी मोठी आणि लांबी 5 ~ 10 मिमी मोठी असावी.

2. डायाफ्रामच्या रुंदीसाठी भत्ता

डायफ्राम रुंदीच्या डिझाइनचे सामान्य तत्त्व म्हणजे सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड्सच्या थेट संपर्कामुळे अंतर्गत शॉर्ट सर्किट रोखणे.डायाफ्रामच्या थर्मल संकोचनामुळे बॅटरी चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग दरम्यान आणि थर्मल शॉक आणि इतर वातावरणात लांबी आणि रुंदीच्या दिशेने डायाफ्रामचे विकृतीकरण होते, सकारात्मक दरम्यानचे अंतर वाढल्यामुळे डायाफ्रामच्या दुमडलेल्या क्षेत्राचे ध्रुवीकरण वाढते. आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड;डायाफ्राम पातळ झाल्यामुळे डायाफ्रामच्या स्ट्रेचिंग एरियामध्ये सूक्ष्म शॉर्ट सर्किटची शक्यता वाढते;डायाफ्रामच्या काठावर संकुचित झाल्यामुळे सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड आणि अंतर्गत शॉर्ट सर्किट यांच्यात थेट संपर्क होऊ शकतो, ज्यामुळे बॅटरीच्या थर्मल पळून जाण्यामुळे धोका निर्माण होऊ शकतो.म्हणून, बॅटरीची रचना करताना, डायाफ्रामचे क्षेत्र आणि रुंदी वापरताना त्याची संकोचन वैशिष्ट्ये विचारात घेणे आवश्यक आहे.आयसोलेशन फिल्म एनोड आणि कॅथोडपेक्षा मोठी असावी.प्रक्रियेच्या त्रुटीव्यतिरिक्त, अलगाव फिल्म इलेक्ट्रोडच्या तुकड्याच्या बाहेरील बाजूपेक्षा कमीतकमी 0.1 मिमी लांब असणे आवश्यक आहे.

3. इन्सुलेशन उपचार

लिथियम-आयन बॅटरीच्या संभाव्य सुरक्षिततेच्या धोक्यात अंतर्गत शॉर्ट सर्किट हा एक महत्त्वाचा घटक आहे.सेलच्या स्ट्रक्चरल डिझाइनमध्ये अंतर्गत शॉर्ट सर्किट होऊ शकणारे अनेक संभाव्य धोकादायक भाग आहेत.म्हणून, सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड कानांमध्ये आवश्यक अंतर राखणे यासारख्या असामान्य परिस्थितीत बॅटरीमधील अंतर्गत शॉर्ट सर्किट टाळण्यासाठी या मुख्य स्थानांवर आवश्यक उपाय किंवा इन्सुलेशन सेट केले जावे;इन्सुलेटिंग टेप एका टोकाच्या मध्यभागी न पेस्ट स्थितीत पेस्ट केले जावे आणि सर्व उघड भाग झाकले जावे;इन्सुलेट टेप सकारात्मक अॅल्युमिनियम फॉइल आणि नकारात्मक सक्रिय पदार्थ दरम्यान पेस्ट करणे आवश्यक आहे;लगचा वेल्डिंग भाग पूर्णपणे इन्सुलेटिंग टेपने झाकलेला असावा;इलेक्ट्रिक कोरच्या वरच्या बाजूला इन्सुलेटिंग टेपचा वापर केला जातो.

4.सेफ्टी व्हॉल्व्ह सेट करणे (प्रेशर रिलीफ डिव्हाइस)

लिथियम आयन बॅटरी धोकादायक असतात, सामान्यतः कारण अंतर्गत तापमान खूप जास्त असते किंवा स्फोट आणि आग होण्यासाठी दबाव खूप जास्त असतो;वाजवी प्रेशर रिलीफ डिव्हाईस धोक्याच्या वेळी बॅटरीमधील दाब आणि उष्णता वेगाने सोडू शकते आणि स्फोटाचा धोका कमी करू शकते.वाजवी प्रेशर रिलीफ डिव्हाईस सामान्य ऑपरेशन दरम्यान केवळ बॅटरीच्या अंतर्गत दाबाची पूर्तता करत नाही तर जेव्हा अंतर्गत दाब धोक्याच्या मर्यादेपर्यंत पोहोचतो तेव्हा दबाव सोडण्यासाठी स्वयंचलितपणे उघडते.प्रेशर रिलीफ डिव्हाईसची सेटिंग पोझिशन अंतर्गत दाब वाढल्यामुळे बॅटरी शेलच्या विकृतीची वैशिष्ट्ये लक्षात घेऊन डिझाइन केली जाईल;सेफ्टी व्हॉल्व्हची रचना फ्लेक्स, कडा, शिवण आणि निक्सद्वारे साकारली जाऊ शकते.

(3) प्रक्रिया पातळी सुधारा

सेलची उत्पादन प्रक्रिया प्रमाणित आणि प्रमाणित करण्यासाठी प्रयत्न केले पाहिजेत.मिक्सिंग, कोटिंग, बेकिंग, कॉम्पॅक्शन, स्लिटिंग आणि वाइंडिंगच्या चरणांमध्ये, मानकीकरण तयार करा (जसे की डायाफ्रामची रुंदी, इलेक्ट्रोलाइट इंजेक्शन व्हॉल्यूम इ.), प्रक्रिया सुधारणे (जसे की कमी दाब इंजेक्शन पद्धत, सेंट्रीफ्यूगल पॅकिंग पद्धत इ.) , प्रक्रिया नियंत्रणात चांगले काम करा, प्रक्रियेची गुणवत्ता सुनिश्चित करा आणि उत्पादनांमधील फरक कमी करा;सुरक्षेवर परिणाम करणाऱ्या मुख्य पायऱ्यांमध्ये विशेष कामाची पायरी सेट करा (जसे की इलेक्ट्रोडचा तुकडा काढून टाकणे, पावडर स्वीप करणे, वेगवेगळ्या सामग्रीसाठी वेल्डिंगच्या वेगवेगळ्या पद्धती, इ.), प्रमाणित दर्जाचे निरीक्षण लागू करणे, सदोष भाग काढून टाकणे आणि सदोष उत्पादने (जसे की विकृतीकरण) दूर करणे. इलेक्ट्रोडचा तुकडा, डायाफ्राम पंक्चर, सक्रिय सामग्री घसरणे, इलेक्ट्रोलाइट गळती इ.);उत्पादन साइट स्वच्छ आणि नीटनेटकी ठेवा, 5S व्यवस्थापन आणि 6-सिग्मा गुणवत्ता नियंत्रण लागू करा, अशुद्धता आणि आर्द्रता उत्पादनात मिसळण्यापासून प्रतिबंधित करा आणि सुरक्षिततेवर उत्पादनातील अपघातांचा प्रभाव कमी करा.