लिथियम आयन बैटरी की जोखिम और सुरक्षा तकनीक (2)

3. सुरक्षा तकनीक

हालांकि लिथियम आयन बैटरी में कई छिपे हुए खतरे हैं, उपयोग की विशिष्ट शर्तों के तहत और कुछ उपायों के साथ, वे अपने सुरक्षित उपयोग को सुनिश्चित करने के लिए बैटरी कोशिकाओं में पार्श्व प्रतिक्रियाओं और हिंसक प्रतिक्रियाओं की घटना को प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकते हैं।निम्नलिखित लिथियम आयन बैटरी के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली कई सुरक्षा तकनीकों का संक्षिप्त परिचय है।

(1) उच्च सुरक्षा कारक वाले कच्चे माल का चयन करें

उच्च सुरक्षा कारक के साथ सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवीय सक्रिय सामग्री, डायाफ्राम सामग्री और इलेक्ट्रोलाइट्स का चयन किया जाएगा।

ए) सकारात्मक सामग्री का चयन

कैथोड सामग्री की सुरक्षा मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन पहलुओं पर आधारित है:

1. सामग्री की थर्मोडायनामिक स्थिरता;

2. सामग्री की रासायनिक स्थिरता;

3. सामग्री के भौतिक गुण।

बी) डायाफ्राम सामग्री का चयन

डायाफ्राम का मुख्य कार्य बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड को अलग करना है, सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच संपर्क के कारण होने वाले शॉर्ट सर्किट को रोकना और इलेक्ट्रोलाइट आयनों को गुजरने में सक्षम बनाना है, अर्थात इसमें इलेक्ट्रॉनिक इन्सुलेशन और आयन है चालकता।लिथियम आयन बैटरी के लिए डायाफ्राम का चयन करते समय निम्नलिखित बिंदुओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए:

1. इसमें सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के यांत्रिक अलगाव को सुनिश्चित करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक इन्सुलेशन है;

2. इसमें कम प्रतिरोध और उच्च आयनिक चालकता सुनिश्चित करने के लिए एक निश्चित छिद्र और सरंध्रता है;

3. डायाफ्राम सामग्री में पर्याप्त रासायनिक स्थिरता होगी और इलेक्ट्रोलाइट जंग के लिए प्रतिरोधी होनी चाहिए;

4. डायाफ्राम में स्वचालित शटडाउन सुरक्षा का कार्य होगा;

5. डायाफ्राम का थर्मल संकोचन और विरूपण जितना संभव हो उतना छोटा होगा;

6. डायाफ्राम की एक निश्चित मोटाई होगी;

7. डायाफ्राम में मजबूत शारीरिक शक्ति और पर्याप्त पंचर प्रतिरोध होना चाहिए।

ग) इलेक्ट्रोलाइट का चयन

इलेक्ट्रोलाइट लिथियम आयन बैटरी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जो बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच वर्तमान को प्रसारित करने और संचालित करने की भूमिका निभाता है।लिथियम आयन बैटरी में प्रयुक्त इलेक्ट्रोलाइट एक इलेक्ट्रोलाइट समाधान है जो कार्बनिक एप्रोटिक मिश्रित सॉल्वैंट्स में उपयुक्त लिथियम लवण को भंग करके बनाया जाता है।यह आम तौर पर निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करेगा:

1. अच्छा रासायनिक स्थिरता, इलेक्ट्रोड सक्रिय पदार्थ, कलेक्टर द्रव और डायाफ्राम के साथ कोई रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं;

2. एक विस्तृत विद्युत रासायनिक खिड़की के साथ अच्छा विद्युत रासायनिक स्थिरता;

3. उच्च लिथियम आयन चालकता और कम इलेक्ट्रॉनिक चालकता;

4. तरल तापमान की विस्तृत श्रृंखला;

5. यह सुरक्षित, गैर विषैले और पर्यावरण के अनुकूल है।

(2) सेल के समग्र सुरक्षा डिजाइन को मजबूत करना

बैटरी सेल वह कड़ी है जो बैटरी की विभिन्न सामग्रियों को जोड़ती है, और सकारात्मक ध्रुव, नकारात्मक ध्रुव, डायाफ्राम, लुग और पैकेजिंग फिल्म का एकीकरण करती है।सेल संरचना का डिज़ाइन न केवल विभिन्न सामग्रियों के प्रदर्शन को प्रभावित करता है, बल्कि बैटरी के समग्र विद्युत रासायनिक प्रदर्शन और सुरक्षा प्रदर्शन पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है।सामग्रियों का चयन और मूल संरचना का डिज़ाइन स्थानीय और संपूर्ण के बीच का एक प्रकार का संबंध है।कोर के डिजाइन में, भौतिक विशेषताओं के अनुसार उचित संरचना मोड तैयार किया जाना चाहिए।

इसके अलावा, लिथियम बैटरी संरचना के लिए कुछ अतिरिक्त सुरक्षात्मक उपकरणों पर विचार किया जा सकता है।सामान्य सुरक्षात्मक तंत्र इस प्रकार हैं:

ए) स्विच तत्व अपनाया जाता है।जब बैटरी के अंदर का तापमान बढ़ता है, तो उसका प्रतिरोध मान उसी के अनुसार बढ़ता है।जब तापमान बहुत अधिक होता है, तो बिजली की आपूर्ति स्वतः बंद हो जाएगी;

बी) एक सुरक्षा वाल्व सेट करें (यानी, बैटरी के शीर्ष पर एयर वेंट)।जब बैटरी का आंतरिक दबाव एक निश्चित मूल्य तक बढ़ जाता है, तो बैटरी की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए सुरक्षा वाल्व अपने आप खुल जाएगा।

यहाँ विद्युत कोर संरचना के सुरक्षा डिज़ाइन के कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

1. सकारात्मक और नकारात्मक पोल क्षमता अनुपात और डिजाइन आकार का टुकड़ा

सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की विशेषताओं के अनुसार सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड की उचित क्षमता अनुपात का चयन करें।सेल की सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता का अनुपात लिथियम आयन बैटरी की सुरक्षा से जुड़ी एक महत्वपूर्ण कड़ी है।यदि सकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता बहुत बड़ी है, तो धातु लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर जमा हो जाएगी, जबकि यदि नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता बहुत बड़ी है, तो बैटरी की क्षमता बहुत कम हो जाएगी।आम तौर पर, एन / पी = 1.05-1.15, और वास्तविक बैटरी क्षमता और सुरक्षा आवश्यकताओं के अनुसार उचित चयन किया जाएगा।बड़े और छोटे टुकड़ों को डिज़ाइन किया जाएगा ताकि नकारात्मक पेस्ट (सक्रिय पदार्थ) की स्थिति सकारात्मक पेस्ट की स्थिति को घेर ले (अधिक)।आम तौर पर, चौड़ाई 1 ~ 5 मिमी बड़ी होगी और लंबाई 5 ~ 10 मिमी बड़ी होगी।

2. डायाफ्राम चौड़ाई के लिए भत्ता

डायाफ्राम चौड़ाई डिजाइन का सामान्य सिद्धांत सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच सीधे संपर्क के कारण होने वाले आंतरिक शॉर्ट सर्किट को रोकना है।चूंकि डायाफ्राम का थर्मल संकोचन बैटरी चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान और थर्मल शॉक और अन्य वातावरण के दौरान लंबाई और चौड़ाई दिशा में डायाफ्राम के विरूपण का कारण बनता है, सकारात्मक के बीच की दूरी में वृद्धि के कारण डायाफ्राम के मुड़े हुए क्षेत्र का ध्रुवीकरण बढ़ जाता है और नकारात्मक इलेक्ट्रोड;डायाफ्राम के पतले होने के कारण डायाफ्राम के खिंचाव वाले क्षेत्र में माइक्रो शॉर्ट सर्किट की संभावना बढ़ जाती है;डायाफ्राम के किनारे पर सिकुड़न से सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड और आंतरिक शॉर्ट सर्किट के बीच सीधा संपर्क हो सकता है, जिससे बैटरी के थर्मल पलायन के कारण खतरा हो सकता है।इसलिए, बैटरी को डिजाइन करते समय, डायाफ्राम के क्षेत्र और चौड़ाई का उपयोग करते समय इसकी संकोचन विशेषताओं को ध्यान में रखा जाना चाहिए।आइसोलेशन फिल्म एनोड और कैथोड से बड़ी होनी चाहिए।प्रक्रिया त्रुटि के अलावा, अलगाव फिल्म इलेक्ट्रोड टुकड़े के बाहरी हिस्से की तुलना में कम से कम 0.1 मिमी अधिक लंबी होनी चाहिए।

3. इन्सुलेशन उपचार

लिथियम-आयन बैटरी के संभावित सुरक्षा खतरे में आंतरिक शॉर्ट सर्किट एक महत्वपूर्ण कारक है।कई संभावित खतरनाक हिस्से हैं जो सेल के संरचनात्मक डिजाइन में आंतरिक शॉर्ट सर्किट का कारण बनते हैं।इसलिए, असामान्य परिस्थितियों में बैटरी में आंतरिक शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए इन प्रमुख पदों पर आवश्यक उपाय या इन्सुलेशन निर्धारित किया जाना चाहिए, जैसे सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड कानों के बीच आवश्यक अंतर बनाए रखना;इंसुलेटिंग टेप को सिंगल एंड के बीच में नॉन पेस्ट पोजीशन पर चिपकाया जाएगा, और सभी एक्सपोज़्ड पार्ट्स को कवर किया जाएगा;इन्सुलेट टेप सकारात्मक एल्यूमीनियम पन्नी और नकारात्मक सक्रिय पदार्थ के बीच चिपकाया जाएगा;लग का वेल्डिंग भाग पूरी तरह से इन्सुलेट टेप के साथ कवर किया जाएगा;विद्युत कोर के शीर्ष पर इन्सुलेट टेप का उपयोग किया जाता है।

4. सुरक्षा वाल्व सेट करना (दबाव राहत उपकरण)

लिथियम आयन बैटरी खतरनाक होती हैं, आमतौर पर क्योंकि आंतरिक तापमान बहुत अधिक होता है या विस्फोट और आग लगने के लिए दबाव बहुत अधिक होता है;उचित दबाव राहत उपकरण खतरे के मामले में बैटरी के अंदर दबाव और गर्मी को तेजी से जारी कर सकता है और विस्फोट जोखिम को कम कर सकता है।उचित दबाव राहत उपकरण न केवल सामान्य ऑपरेशन के दौरान बैटरी के आंतरिक दबाव को पूरा करेगा, बल्कि आंतरिक दबाव खतरे की सीमा तक पहुंचने पर दबाव को छोड़ने के लिए स्वचालित रूप से खुलेगा।आंतरिक दबाव में वृद्धि के कारण बैटरी खोल की विरूपण विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए दबाव राहत उपकरण की सेटिंग स्थिति को डिजाइन किया जाएगा;सुरक्षा वाल्व के डिजाइन को गुच्छे, किनारों, सीम और निक्स द्वारा महसूस किया जा सकता है।

(3) प्रक्रिया स्तर में सुधार

सेल की उत्पादन प्रक्रिया को मानकीकृत और मानकीकृत करने के प्रयास किए जाने चाहिए।मिश्रण, कोटिंग, बेकिंग, संघनन, स्लीटिंग और वाइंडिंग के चरणों में, मानकीकरण तैयार करें (जैसे डायाफ्राम चौड़ाई, इलेक्ट्रोलाइट इंजेक्शन वॉल्यूम, आदि), प्रक्रिया के साधनों में सुधार (जैसे कम दबाव इंजेक्शन विधि, केन्द्रापसारक पैकिंग विधि, आदि) , प्रक्रिया नियंत्रण में अच्छा काम करें, प्रक्रिया की गुणवत्ता सुनिश्चित करें और उत्पादों के बीच अंतर को कम करें;सुरक्षा को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण चरणों में विशेष कार्य चरण निर्धारित करें (जैसे इलेक्ट्रोड टुकड़े की डिबरिंग, पाउडर स्वीपिंग, विभिन्न सामग्रियों के लिए विभिन्न वेल्डिंग विधियां इत्यादि), मानकीकृत गुणवत्ता निगरानी लागू करें, दोषपूर्ण भागों को खत्म करें, और दोषपूर्ण उत्पादों को खत्म करें (जैसे विरूपण) इलेक्ट्रोड टुकड़ा, डायाफ्राम पंचर, सक्रिय सामग्री गिरना, इलेक्ट्रोलाइट रिसाव, आदि);उत्पादन स्थल को साफ सुथरा रखें, 5S प्रबंधन और 6-सिग्मा गुणवत्ता नियंत्रण लागू करें, उत्पादन में अशुद्धियों और नमी को मिलाने से रोकें, और सुरक्षा पर उत्पादन में दुर्घटनाओं के प्रभाव को कम करें।