I. bahaya baterai lithium-ion.

Baterai lithium-ion adalah sumber tenaga kimia yang berpotensi berbahaya karena karakteristik kimia dan komposisi sistemnya sendiri.

(1) aktivitas kimia yang tinggi.
Litium adalah unsur golongan utama dari siklus kedua tabel periodik, yang memiliki sifat kimia yang sangat aktif.

(2) Kepadatan energi tinggi.
Energi spesifik baterai lithium-ion sangat tinggi (≥ 140Wh/kg), yang beberapa kali lebih tinggi daripada Ni-CD, Ni-MH dan baterai sekunder lainnya. Jika reaksi pelarian termal terjadi, itu akan mengeluarkan panas tinggi dan dengan mudah mengarah pada perilaku yang tidak aman.

(3) menggunakan sistem elektrolit organik.
Pelarut organik dari sistem elektrolit organik adalah hidrokarbon, tegangan penguraiannya rendah, mudah teroksidasi, dan pelarutnya mudah terbakar; jika terjadi kebocoran akan menyebabkan aki terbakar, bahkan terbakar dan meledak.

(4) kemungkinan reaksi samping tinggi.
Selama penggunaan normal baterai lithium-ion, terdapat reaksi kimia positif antara energi listrik dan energi kimia. Namun, dalam beberapa kondisi, seperti pekerjaan pengisian berlebih, pengosongan berlebih, atau arus berlebih, ini akan dengan mudah menyebabkan reaksi samping kimiawi di dalam baterai; setelah reaksi samping diintensifkan, itu akan sangat mempengaruhi kinerja dan masa pakai baterai, dan dapat menghasilkan sejumlah besar gas, yang akan menyebabkan masalah keamanan yang disebabkan oleh ledakan dan kebakaran setelah peningkatan tekanan yang cepat di dalam baterai .

(5) struktur bahan elektroda tidak stabil.

Reaksi pengisian baterai lithium-ion yang berlebihan akan mengubah struktur bahan katoda dan membuat bahan tersebut memiliki efek oksidasi yang kuat, sehingga pelarut dalam elektrolit akan teroksidasi dengan kuat, dan efek ini tidak dapat diubah. Jika panas yang disebabkan oleh reaksi terakumulasi, ada risiko pelepasan panas.

II. menyebabkan analisis masalah keamanan produk baterai lithium-ion.
Setelah 30 tahun pengembangan industri, teknologi keamanan baterai lithium-ion telah membuat kemajuan besar, yang secara efektif mengontrol terjadinya reaksi samping pada baterai dan memastikan keamanan baterai. Namun, dengan penggunaan baterai lithium-ion yang semakin luas dan kepadatan energi yang lebih tinggi, masih ada insiden berulang seperti cedera ledakan atau penarikan produk karena risiko keamanan dalam beberapa tahun terakhir. Kami meringkas alasan utama masalah keamanan produk baterai lithium-ion adalah sebagai berikut:

(1) masalah bahan sel.
Bahan yang digunakan dalam baterai meliputi: bahan aktif positif, bahan aktif negatif, diafragma, elektrolit dan cangkang, dll. Kinerja keselamatan sel ditentukan oleh pemilihan bahan dan pencocokan sistem. Dalam pemilihan bahan aktif dan bahan diafragma positif dan negatif, pabrikan tidak menilai karakteristik dan kecocokan bahan baku, yang mengakibatkan kekurangan bawaan dalam keamanan inti.

(2) masalah proses produksi.
Inspeksi bahan baku sel yang lemah dan lingkungan produksi yang buruk menyebabkan pencampuran kotoran dalam produksi, yang tidak hanya merugikan kapasitas baterai, tetapi juga berdampak besar pada keamanan baterai; selain itu, jika terlalu banyak air yang tercampur ke dalam elektrolit, reaksi samping dapat terjadi untuk meningkatkan tekanan internal baterai, yang akan mempengaruhi keselamatan. Karena keterbatasan proses produksi, produk tidak dapat mencapai konsistensi yang baik dalam proses produksi elektroda. misalnya, kehalusan matriks elektroda yang buruk, penumpahan bahan aktif elektroda, pencampuran kotoran lain dalam bahan aktif, suhu pengelasan yang tidak stabil, duri di tepi elektroda dan tidak adanya penggunaan pita isolasi di bagian-bagian kunci dapat berdampak buruk pada keamanan inti.

(3) cacat desain baterai, kinerja keselamatan berkurang.
Dalam desain struktural, banyak poin penting yang mempengaruhi keselamatan belum diperhatikan oleh pabrikan, seperti tidak ada pita isolasi di bagian-bagian penting, tidak ada margin atau margin yang tidak mencukupi dalam desain diafragma, desain rasio kapasitas elektroda positif dan negatif yang tidak masuk akal, desain positif yang tidak masuk akal. dan rasio area bahan aktif negatif, desain panjang tiang telinga yang tidak masuk akal, dll., semua ini dapat mengubur bahaya tersembunyi bagi keamanan baterai. Selain itu, dalam proses produksi sel, beberapa produsen baterai mencoba menghemat dan mengompresi bahan baku untuk menghemat biaya dan meningkatkan kinerja, seperti mengurangi area diafragma, menipiskan foil tembaga, aluminium foil dan tidak menggunakan katup pelepas tekanan, pita isolasi dan seterusnya. semua ini akan mengurangi keamanan baterai.

(4)kepadatan energi terlalu tinggi.
Saat ini, pasar sedang mengejar produk baterai berkapasitas lebih tinggi, produsen untuk meningkatkan daya saing produk, terus meningkatkan volume energi spesifik baterai lithium-ion, yang sangat meningkatkan risiko baterai.

AKU AKU AKU. Teknologi keamanan.
Meskipun baterai lithium-ion memiliki banyak bahaya tersembunyi, dalam kondisi penggunaan tertentu, dan penerapan tindakan tertentu dapat secara efektif mengontrol terjadinya reaksi samping dan reaksi parah di dalam sel dan memastikan penggunaannya yang aman. Berikut ini adalah pengenalan singkat beberapa teknologi keamanan yang umum digunakan untuk baterai lithium-ion.

1> pilih bahan baku dengan faktor keamanan lebih tinggi.
Pilih bahan aktif positif dan negatif, bahan diafragma dan elektrolit dengan faktor keamanan yang lebih tinggi.
A) pemilihan bahan katoda.
Keamanan bahan katoda terutama didasarkan pada tiga aspek berikut:
(1) Stabilitas termodinamika bahan.
(2) stabilitas kimia bahan.
(3) sifat fisik bahan.

B) pemilihan bahan diafragma.
Fungsi utama diafragma adalah untuk memisahkan elektroda positif dan negatif dari baterai, mencegah elektroda positif dan negatif dari kontak dan arus pendek, dan memiliki kemampuan untuk membuat ion elektrolit melewatinya, yaitu isolasi elektronik dan konduktivitas ion. . Hal-hal berikut harus diperhatikan saat memilih diafragma untuk baterai lithium-ion:
(1) memiliki insulasi elektronik untuk memastikan isolasi mekanis elektroda positif dan negatif.
(2) memiliki diameter pori dan porositas tertentu untuk memastikan resistansi rendah dan konduktivitas ionik yang tinggi.
(3)Bahan diafragma memiliki stabilitas kimia yang cukup dan harus tahan terhadap korosi elektrolit.
(4) diafragma harus memiliki fungsi perlindungan mati otomatis.
(5) penyusutan termal dan deformasi diafragma harus sekecil mungkin.
(6) diafragma harus memiliki ketebalan tertentu.
(7) diafragma harus memiliki kekuatan fisik yang kuat dan kemampuan anti tusukan yang cukup kuat.

C. pemilihan elektrolit
Elektrolit adalah bagian penting dari baterai lithium-ion, yang mentransmisikan dan mengalirkan arus antara elektroda positif dan negatif dari baterai lithium-ion. Elektrolit yang digunakan dalam baterai lithium-ion adalah larutan elektrolit yang dibentuk dengan melarutkan garam lithium yang sesuai dalam pelarut organik campuran non-proton. Biasanya harus memenuhi persyaratan berikut:
(1) stabilitas kimia yang baik, tidak ada reaksi kimia dengan bahan aktif elektroda, pengumpul arus dan diafragma.
(2) stabilitas elektrokimia yang baik dan lebar jendela elektrokimia.
(3) Konduktivitas ion litium tinggi dan konduktivitas elektronik rendah.
(4) berbagai suhu cairan.
(5) aman, tidak beracun dan ramah lingkungan.

Memperkuat keseluruhan desain keamanan sel.
Baterai adalah penghubung yang menggabungkan semua jenis bahan baterai, dan itu adalah integrasi elektroda positif, elektroda negatif, diafragma, telinga elektroda dan film kemasan dan sebagainya. Desain struktur baterai tidak hanya memengaruhi kinerja berbagai material, tetapi juga berdampak penting pada keseluruhan kinerja elektrokimia dan kinerja keselamatan baterai. Pemilihan bahan dan desain struktur sel adalah semacam hubungan antara bagian dan keseluruhan. Dalam desain baterai, mode struktur yang masuk akal harus ditetapkan sesuai dengan karakteristik material.

Selain itu, beberapa perangkat perlindungan tambahan dapat dipertimbangkan dalam struktur baterai litium. desain mekanisme perlindungan umum adalah sebagai berikut: 1 elemen sakelar digunakan, dan resistansinya meningkat ketika suhu baterai naik, dan ketika suhu terlalu tinggi, secara otomatis akan menghentikan catu daya. (2) pasang katup pengaman (yaitu ventilasi di bagian atas baterai). Ketika tekanan internal baterai naik ke nilai tertentu, katup pengaman terbuka secara otomatis untuk memastikan keamanan baterai.

Berikut ini adalah beberapa contoh desain keselamatan struktur inti:
A) rasio kapasitas elektroda positif dan negatif dan ukuran desain.
Rasio yang tepat dari kapasitas elektroda positif dan negatif dipilih sesuai dengan karakteristik bahan elektroda positif dan negatif. rasio kapasitas elektroda positif dan negatif merupakan mata rantai penting yang terkait dengan keamanan baterai lithium ion. jika kapasitas positif terlalu besar, litium logam akan diendapkan pada permukaan elektroda negatif. kapasitas baterai dengan elektroda negatif yang terlalu besar akan mengalami kerugian yang besar. Secara umum, N/P=1,05~1,15, dan membuat pilihan yang tepat sesuai dengan kapasitas baterai aktual dan persyaratan keselamatan. Ukuran film dirancang sedemikian rupa sehingga posisi pasta negatif (bahan aktif) lebih besar dari pada pasta positif, lebarnya harus lebih besar 1 mm dan panjangnya harus lebih besar 5 mm.
B) ada margin lebar diafragma.
Prinsip umum desain lebar diafragma adalah untuk mencegah korsleting internal yang disebabkan oleh kontak langsung elektroda positif dan negatif. Penyusutan termal diafragma menyebabkan deformasi diafragma ke arah panjang dan lebar selama pengisian dan pengosongan baterai dan di lingkungan kejut termal. Area lipatan diafragma meningkatkan polarisasi karena bertambahnya jarak antara elektroda positif dan negatif, dan area tegangan diafragma meningkatkan kemungkinan korsleting mikro karena penipisan diafragma. Kontraksi area tepi diafragma dapat menyebabkan korsleting internal yang disebabkan oleh kontak langsung antara elektroda positif dan negatif, yang dapat membuat baterai berbahaya karena pelepasan panas. Oleh karena itu, saat mendesain baterai, karakteristik penyusutan diafragma harus diperhatikan dalam penggunaan luas dan lebar diafragma, dan separator lebih besar dari anoda dan katoda. Mempertimbangkan bahwa selain kesalahan proses, film isolasi harus setidaknya 0,1mm lebih panjang dari bagian luar elektroda.
C) Perawatan isolasi.
Sirkuit pendek internal merupakan faktor penting dalam keamanan bahaya tersembunyi baterai lithium ion. ada banyak tempat berbahaya potensial yang menyebabkan korsleting internal dalam desain struktur baterai lithium ion, sehingga langkah-langkah atau insulasi yang diperlukan harus disiapkan di lokasi-lokasi utama ini. untuk mencegah terjadinya korsleting pada baterai dalam keadaan tidak normal, seperti menjaga jarak yang diperlukan antara telinga positif dan negatif. Pita isolasi harus ditempelkan pada posisi non-paste tengah dari sisi ujung, dan semua bagian yang terbuka harus dibungkus; pita isolasi harus ditempel di antara aluminium foil positif dan bahan aktif negatif; bagian pengelasan telinga elektroda harus ditutup seluruhnya dengan pita isolasi; bagian atas inti harus ditutup dengan pita isolasi, dll.
D) pasang katup pengaman (perangkat pelepas tekanan).
Bahaya baterai lithium-ion seringkali disebabkan oleh ledakan dan kebakaran yang disebabkan oleh suhu atau tekanan internal yang berlebihan; menyiapkan perangkat pelepas tekanan yang wajar dapat dengan cepat melepaskan tekanan dan panas di dalam baterai saat bahaya terjadi dan mengurangi risiko ledakan. Perangkat pelepas tekanan yang wajar diperlukan tidak hanya untuk memenuhi tekanan internal baterai saat bekerja normal, tetapi juga untuk membuka dan melepaskan tekanan secara otomatis saat tekanan internal mencapai batas berbahaya. Posisi pengaturan perangkat pelepas tekanan perlu mempertimbangkan karakteristik deformasi cangkang baterai karena peningkatan tekanan internal. Desain katup pengaman dapat diwujudkan dengan lembaran tipis, tepi, jahitan, dan goresan.
(3) meningkatkan tingkat teknologi.
Berusaha keras untuk melakukan pekerjaan dengan baik dalam standarisasi dan standarisasi proses produksi baterai. Dalam langkah-langkah pencampuran, pelapisan, pemanggangan, pemadatan, pemotongan dan penggulungan, standarisasi (seperti lebar diafragma, injeksi elektrolit, dll.), Memperbaiki sarana proses (seperti metode injeksi cairan tekanan rendah, metode cangkang sentrifugal, dll.), melakukan pekerjaan dengan baik dalam pengendalian proses, memastikan kualitas proses, dan mengurangi perbedaan antar produk. Pada langkah-langkah utama yang memengaruhi keselamatan, atur langkah-langkah khusus (seperti depolarisasi duri, serbuk penyapu, menggunakan metode pengelasan yang berbeda untuk bahan yang berbeda, dll.), terapkan kontrol kualitas standar, hilangkan bagian yang rusak, hilangkan produk yang cacat (seperti deformasi elektroda, tusukan diafragma, pelepasan bahan aktif dan kebocoran elektrolit, dll.).