[Productos secos] batería lipo 5s tecnología de peligro y seguridad

Hoy, el fabricante de baterías de litio CNHL presentará el peligro de las baterías lipo 5 y su tecnología de seguridad. El artículo analizará la fuente del peligro de la batería lipo 5s y brindará tecnologías relevantes para garantizar la seguridad de los productos de la batería lipo 5s.
En cuanto a la seguridad de las baterías de litio, también la introduje en el artículo anterior Problemas de seguridad y medidas preventivas de la batería lipo cnhl 6s . Los socios interesados ​​pueden hacer clic para ver.

El peligro de la batería lipo 5s

A partir de sus propias características químicas y composición del sistema, la batería lipo 5s determina que es una fuente de energía química potencialmente peligrosa.
1 alta actividad química
El litio es un elemento del grupo principal I del segundo período de la tabla periódica y tiene propiedades químicas extremadamente activas.
2 Alta densidad de energía
La energía específica de la batería lipo 5s es extremadamente alta (≥140 Wh/kg), que es varias veces mayor que la de las baterías de níquel-cadmio, níquel-hidruro metálico y otras baterías secundarias. Si se produce una reacción térmica descontrolada, liberará mucho calor y conducirá fácilmente a un comportamiento inseguro.
3 Uso de un sistema de electrolitos orgánicos
El solvente orgánico del sistema electrolítico orgánico es un hidrocarburo, que tiene un bajo voltaje de descomposición y es propenso a la oxidación, y el solvente es inflamable; si hay una fuga, la batería lipo 5s se incendiará o incluso se quemará y explotará.
4 Alta probabilidad de reacciones secundarias
En el proceso de uso normal, la batería lipo 5s sufre una reacción química positiva en la que la energía eléctrica y la energía química se convierten entre sí. Pero bajo ciertas condiciones, como la sobrecarga y la sobredescarga o el trabajo de sobrecorriente, es fácil causar reacciones químicas secundarias dentro de la batería lipo 5s; después de que se intensifique la reacción secundaria, afectará gravemente el rendimiento y la vida útil de la batería lipo 5s, y puede generar una gran cantidad de gas, lo que provocará que la presión dentro de la batería lipo 5s aumente rápidamente y luego explote y se incendie, causando seguridad problemas.
5 Inestabilidad estructural de los materiales de los electrodos
La reacción de sobrecarga de 5s de la batería lipo cambiará la estructura del material del electrodo positivo y hará que el material tenga un fuerte efecto oxidante, haciendo que el solvente en el electrolito se oxide fuertemente; y este efecto es irreversible, y el calor causado por la reacción se acumulará si se acumula. Existe peligro de fuga térmica.

Análisis de problemas de seguridad del producto de la batería Lipo 5s

Después de 30 años de desarrollo industrial, los productos de la batería lipo 5s han logrado un gran progreso en la tecnología de seguridad, controlando de manera efectiva la ocurrencia de reacciones secundarias en la batería y garantizando la seguridad de la batería. Sin embargo, con el uso cada vez mayor de baterías lipo 5 y la densidad de energía cada vez mayor, en los últimos años, se han producido con frecuencia incidentes como explosiones y lesiones o retiradas de productos debido a riesgos de seguridad. Llegamos a la conclusión de que las principales razones de los problemas de seguridad de los productos lipo battery 5s son las siguientes:

1 problema de material del núcleo de la batería de la batería lipo 5s

Los materiales utilizados en la batería incluyen: material activo positivo de la batería lipo 5s, material activo negativo, separador, electrolito y carcasa, etc. La selección de materiales y la combinación del sistema compuesto determinan el rendimiento de seguridad de la batería. Al elegir los materiales activos positivos y negativos de la batería lipo 5s y los materiales del diafragma, el fabricante no realizó una evaluación determinada de las características y la coincidencia de las materias primas, lo que resultó en una escasez congénita de seguridad celular.

2 problemas de proceso de producción de batería lipo 5s

Las materias primas de las celdas de la batería no se prueban estrictamente y el entorno de producción es deficiente, lo que genera impurezas mezcladas en la producción, lo que no solo tiene un gran efecto adverso en la capacidad de la batería, sino que también tiene un gran impacto en la seguridad. de la batería;
Además, si se mezcla demasiada agua con el electrolito de la batería lipo 5s, pueden ocurrir reacciones secundarias y la presión interna de la batería puede aumentar, lo que afectará la seguridad;
Debido a la limitación del nivel de tecnología de producción, en el proceso de producción de la celda de la batería lipo 5s, el producto no puede lograr una buena consistencia, como poca planitud del sustrato del electrodo, desprendimiento del material activo del electrodo, mezcla de otras impurezas en el El material activo, la soldadura deficiente de las lengüetas La firmeza, la temperatura de soldadura inestable, las rebabas en el borde de la pieza polar y la falta de cinta aislante en las partes clave pueden afectar negativamente la seguridad de las celdas de la batería lipo 5s.

Defectos en el diseño de las celdas de la batería de la batería 3 lipo 5s, rendimiento de seguridad reducido

En términos de diseño estructural, los fabricantes no han prestado atención a muchos puntos clave que tienen un impacto en la seguridad. Por ejemplo, no hay cinta aislante en las partes clave, no hay margen o margen insuficiente en el diseño del diafragma, y ​​la relación de capacidad de los electrodos positivo y negativo de la batería lipo 5s (¿Cuál es la capacidad de la batería lipo de 11,1 v?) Irrazonable El diseño irrazonable de la relación de área de los materiales activos positivos y negativos, el diseño irrazonable de la longitud de las lengüetas, etc., pueden ocultar peligros ocultos para la seguridad de la batería lipo 5s. Además, en el proceso de producción de celdas de batería, para ahorrar costos y mejorar el rendimiento, algunos fabricantes de celdas de batería intentan ahorrar y comprimir materias primas, como reducir el área de los diafragmas, adelgazar la lámina de cobre, la lámina de aluminio y no utilizar válvulas de alivio de presión y cintas aislantes, etc., que reducirán la seguridad de la batería.

La densidad de energía de la batería 4 lipo 5s es demasiado alta

En la actualidad, el mercado busca productos de batería de mayor capacidad. Con el fin de aumentar la competitividad de los productos, los fabricantes continúan mejorando el volumen específico de energía de la batería lipo 5s, lo que aumenta en gran medida el peligro de las baterías.

Tecnología de seguridad de la batería Lipo 5s

Aunque la batería lipo 5s tiene muchos peligros ocultos, bajo condiciones específicas de uso y tomando ciertas medidas, la ocurrencia de reacciones secundarias y reacciones violentas en la batería puede controlarse de manera efectiva para garantizar su uso seguro. La siguiente es una breve introducción a varias tecnologías de seguridad de uso común para la batería lipo 5s.

1 Utilice materias primas de batería lipo 5s con mayor factor de seguridad:

Use materiales activos positivos y negativos de la batería lipo 5s, materiales de diafragma y electrolitos con un factor de seguridad más alto.
Acerca de los materiales activos positivos y negativos, los materiales del diafragma y los electrolitos de la batería lipo, el siguiente artículo tiene una introducción detallada. Los socios interesados ​​pueden hacer clic para ver:
¡Cuatro materiales clave para productos secos de batería lipo 3s!
a) Selección de material de electrodo positivo para batería lipo 5s
La seguridad de los materiales del cátodo se basa principalmente en los siguientes tres aspectos:
1 Estabilidad termodinámica del material;
2 la estabilidad química del material;
3 Propiedades físicas del material.
b) Selección de material de diafragma para batería lipo 5s

La función principal del separador es separar los electrodos positivo y negativo de la batería, para evitar que los electrodos positivo y negativo entren en contacto y cortocircuiten, y al mismo tiempo, tiene la capacidad de pasar iones de electrolito, es decir, Aislamiento electrónico y conductividad iónica. Al elegir un diafragma para batería lipo 5s, debe prestar atención a los siguientes puntos:
1 Posee aislamiento electrónico para asegurar el aislamiento mecánico de los electrodos positivo y negativo;
2 tiene un cierto tamaño de poro y porosidad para asegurar baja resistencia y alta conductividad iónica;
3 El material del diafragma tiene suficiente estabilidad química y debe ser resistente a la corrosión electrolítica;
4 El diafragma debe tener la función de protección de apagado automático;
5 La contracción térmica y la deformabilidad del diafragma deben ser lo más pequeñas posible;
6 El diafragma debe tener un cierto grosor;
7 El diafragma debe tener una fuerte fuerza física y suficiente resistencia a la punción.
c) Elección del electrolito de la batería lipo 5s
El electrolito es una parte importante de la batería lipo 5s, que desempeña la función de transportar y conducir la corriente entre los electrodos positivo y negativo de la batería. El electrolito utilizado en la batería lipo 5s es una solución de electrolito formada al disolver una sal de litio adecuada en un disolvente orgánico mixto aprótico. En general, debe cumplir con los siguientes requisitos:
1 Buena estabilidad química, sin reacción química con material activo de electrodo, colector de corriente y diafragma;
2. Buena estabilidad electroquímica y amplia ventana electroquímica;
3 La conductividad de iones de litio es alta, la conductividad de electrones es baja;
4 Amplio rango de temperatura del líquido;
5 Seguro, no tóxico y respetuoso con el medio ambiente.

2 Reforzar el diseño de seguridad general de las celdas de la batería lipo 5s:

La celda de la batería es el enlace que combina varias sustancias de la batería. Es la integración del electrodo positivo, el electrodo negativo, el diafragma, la lengüeta y la película de empaque de la batería lipo 5s. El diseño estructural de la celda de la batería no solo afecta el rendimiento de varios materiales, sino que también afecta el El rendimiento electroquímico general y el rendimiento de seguridad de la batería lipo 5s tienen un impacto importante. La selección de materiales y el diseño de la estructura celular son exactamente la relación entre la parte y el todo. En el diseño de la celda, se debe formular un modelo estructural razonable en combinación con las propiedades del material.
Además, también se pueden considerar algunos dispositivos de protección adicionales en la estructura de la batería lipo 5s. Los diseños de mecanismos de protección comunes son los siguientes:
1 Usando elementos de conmutación, cuando la temperatura de la batería lipo aumenta dentro de los 5 segundos, su resistencia aumentará, y cuando la temperatura sea demasiado alta, detendrá automáticamente el suministro de energía;
2 Ajuste la válvula de seguridad (es decir, el orificio de ventilación en la parte superior de la batería lipo 5s). Cuando la presión interna de la batería alcanza cierto valor, la válvula de seguridad se abrirá automáticamente para garantizar la seguridad de la batería lipo 5s.
Los siguientes son algunos ejemplos del diseño de seguridad de la estructura de la celda:
a) Relación de capacidad positiva y negativa y tamaño de diseño
Elija la relación de capacidad positiva y negativa adecuada de acuerdo con las características de los materiales positivos y negativos. La relación entre la capacidad positiva y negativa de la batería es un vínculo importante relacionado con la seguridad de la batería lipo 5s. Si la capacidad positiva es demasiado grande, aparecerá litio metálico en la superficie del electrodo negativo. Si el electrodo negativo es demasiado grande, la capacidad de la batería se perderá en gran medida. En términos generales, N/P=1.05～1.15, y haga una elección adecuada de acuerdo con la capacidad real de la batería y los requisitos de seguridad. Diseñe piezas grandes y pequeñas para que la posición de la pasta del electrodo negativo (material activo) cubra (más que) la posición de la pasta del electrodo positivo. Generalmente, el ancho debe ser de 1 a 5 mm más grande y la longitud debe ser de 5 a 10 mm más grande.
b) Hay un margen para el ancho del diafragma.
El principio general del diseño del ancho del diafragma es evitar que las placas positiva y negativa entren en contacto directo y provoquen un cortocircuito interno. Debido a la batería lipo 5s en el proceso de carga y descarga y en el entorno de choque térmico, la contracción térmica del diafragma hace que el diafragma se deforme en las direcciones de longitud y anchura.

El área plegada del diafragma aumenta la polarización debido al aumento de la distancia entre los electrodos positivo y negativo; el área estirada del diafragma aumenta la posibilidad de microcortocircuito debido al adelgazamiento del diafragma; la contracción del área del borde del diafragma puede causar que se produzca un cortocircuito interno positivo y negativo debido al contacto directo, lo que hará que la batería sea peligrosa debido a la fuga térmica.

Por lo tanto, al diseñar la batería lipo 5s, se deben considerar las características de contracción del separador en el uso del área y el ancho, y el separador es más grande que el ánodo y el cátodo. Teniendo en cuenta el error del proceso, la película de aislamiento debe ser al menos 0,1 mm más larga que el borde exterior de la pieza polar.
c) Tratamiento de aislamiento
El cortocircuito interno es un factor importante para que la batería lipo 5s presente riesgos potenciales para la seguridad. Hay muchas piezas potencialmente peligrosas que provocan un cortocircuito interno en el diseño estructural de la celda de la batería. Por lo tanto, se deben establecer las medidas necesarias o el aislamiento en estas posiciones clave para evitar condiciones anormales. En caso de cortocircuito en la batería, por ejemplo: mantenga la distancia necesaria entre las orejas positiva y negativa de la batería lipo 5s; coloque cinta aislante en el medio del lado único sin pegar al final, y cubra todas las partes expuestas; pegue el aislamiento entre el papel de aluminio positivo y el material activo negativo Cinta; use cinta aislante para cubrir todas las partes soldadas de las pestañas; use cinta aislante en la parte superior de la celda.

d) Ajuste la válvula de seguridad (dispositivo de alivio de presión)
El peligro de la batería lipo 5s a menudo es causado por una explosión o incendio debido a una temperatura o presión interna excesiva; Se puede configurar un dispositivo de alivio de presión razonable para liberar rápidamente la presión y el calor dentro de la batería cuando ocurre un peligro, lo que reduce el riesgo de explosión. Los requisitos razonables del dispositivo de alivio de presión no solo pueden cumplir con la presión interna de la batería lipo 5s durante el funcionamiento normal, sino que también se abren automáticamente para aliviar la presión cuando la presión interna alcanza el límite peligroso. La ubicación del dispositivo de alivio de presión debe tener en cuenta el aumento de la presión interna de la caja de la batería. Se diseñan las características de la deformación resultante; el diseño de la válvula de seguridad se puede lograr mediante laminillas, bordes, costuras y muescas, etc.

3 Mejorar el nivel de artesanía:

Aunque la batería lipo 5s tiene muchos peligros ocultos, bajo condiciones específicas de uso y tomando ciertas medidas, la ocurrencia de reacciones secundarias y reacciones violentas en la batería puede controlarse de manera efectiva para garantizar su uso seguro. La siguiente es una breve introducción a varias tecnologías de seguridad de uso común para la batería lipo 5s.
1 Use materias primas de batería lipo 5s con mayor factor de seguridad
Use materiales activos positivos y negativos de la batería lipo 5s, materiales de diafragma y electrolitos con un factor de seguridad más alto.
a) Selección de material de electrodo positivo para batería lipo 5s
La seguridad de los materiales del cátodo se basa principalmente en los siguientes tres aspectos:
1 Estabilidad termodinámica del material;
2 la estabilidad química del material;
3 Propiedades físicas del material.
b) Selección de material de diafragma para batería lipo 5s
La función principal del separador es separar los electrodos positivo y negativo de la batería, para evitar que los electrodos positivo y negativo entren en contacto y cortocircuiten, y al mismo tiempo, tiene la capacidad de pasar iones de electrolito, es decir, Aislamiento electrónico y conductividad iónica. Al elegir un diafragma para batería lipo 5s, debe prestar atención a los siguientes puntos:
1 Posee aislamiento electrónico para asegurar el aislamiento mecánico de los electrodos positivo y negativo;
2 tiene un cierto tamaño de poro y porosidad para asegurar baja resistencia y alta conductividad iónica;
3 El material del diafragma tiene suficiente estabilidad química y debe ser resistente a la corrosión electrolítica;
4 El diafragma debe tener la función de protección de apagado automático;
5 La contracción térmica y la deformabilidad del diafragma deben ser lo más pequeñas posible;
6 El diafragma debe tener un cierto grosor;
7 El diafragma debe tener una fuerte fuerza física y suficiente resistencia a la punción.
c) Elección del electrolito de la batería lipo 5s
El electrolito es una parte importante de la batería lipo 5s, que desempeña la función de transportar y conducir la corriente entre los electrodos positivo y negativo de la batería. El electrolito utilizado en la batería lipo 5s es una solución de electrolito formada al disolver una sal de litio adecuada en un disolvente orgánico mixto aprótico. En general, debe cumplir con los siguientes requisitos:
1 Buena estabilidad química, sin reacción química con material activo de electrodo, colector de corriente y diafragma;
2. Buena estabilidad electroquímica y amplia ventana electroquímica;
3 La conductividad de iones de litio es alta, la conductividad de electrones es baja;
4 Amplio rango de temperatura del líquido;
5 Seguro, no tóxico y respetuoso con el medio ambiente.
2 Fortalecer el diseño de seguridad general de las celdas de la batería lipo 5s
La celda de la batería es el enlace que combina varias sustancias de la batería. Es la integración del electrodo positivo, el electrodo negativo, el diafragma, la lengüeta y la película de empaque de la batería lipo 5s. El diseño estructural de la celda de la batería no solo afecta el rendimiento de varios materiales, sino que también afecta el El rendimiento electroquímico general y el rendimiento de seguridad de la batería lipo 5s tienen un impacto importante. La selección de materiales y el diseño de la estructura celular son exactamente la relación entre la parte y el todo. En el diseño de la celda, se debe formular un modelo estructural razonable en combinación con las propiedades del material.

Además, también se pueden considerar algunos dispositivos de protección adicionales en la estructura de la batería lipo 5s. Los diseños de mecanismos de protección comunes son los siguientes:
1 Usando elementos de conmutación, cuando la temperatura de la batería lipo aumenta dentro de los 5 segundos, su resistencia aumentará, y cuando la temperatura sea demasiado alta, detendrá automáticamente el suministro de energía;
2 Ajuste la válvula de seguridad (es decir, el orificio de ventilación en la parte superior de la batería lipo 5s). Cuando la presión interna de la batería alcanza cierto valor, la válvula de seguridad se abrirá automáticamente para garantizar la seguridad de la batería lipo 5s.
Los siguientes son algunos ejemplos del diseño de seguridad de la estructura de la celda:
a) Relación de capacidad positiva y negativa y tamaño de diseño
Elija la relación de capacidad positiva y negativa adecuada de acuerdo con las características de los materiales positivos y negativos. La relación entre la capacidad positiva y negativa de la batería es un vínculo importante relacionado con la seguridad de la batería lipo 5s. Si la capacidad positiva es demasiado grande, aparecerá litio metálico en la superficie del electrodo negativo. Si el electrodo negativo es demasiado grande, la capacidad de la batería se perderá en gran medida. En términos generales, N/P=1.05～1.15, y haga una elección adecuada de acuerdo con la capacidad real de la batería y los requisitos de seguridad. Diseñe piezas grandes y pequeñas para que la posición de la pasta del electrodo negativo (material activo) cubra (más que) la posición de la pasta del electrodo positivo. Generalmente, el ancho debe ser de 1 a 5 mm más grande y la longitud debe ser de 5 a 10 mm más grande.
b) Hay un margen para el ancho del diafragma.
El principio general del diseño del ancho del diafragma es evitar que las placas positiva y negativa entren en contacto directo y provoquen un cortocircuito interno. Debido a la batería lipo 5s en el proceso de carga y descarga y en el entorno de choque térmico, la contracción térmica del diafragma hace que el diafragma se deforme en las direcciones de longitud y anchura. , el área doblada del diafragma aumenta la polarización debido al aumento de la distancia entre los electrodos positivo y negativo; el área estirada del diafragma aumenta la posibilidad de microcortocircuito debido al adelgazamiento del diafragma; la contracción del área del borde del diafragma puede causar que se produzca un cortocircuito interno positivo y negativo debido al contacto directo, lo que hará que la batería sea peligrosa debido a la fuga térmica. Por lo tanto, al diseñar la batería lipo 5s, se deben considerar las características de contracción del separador en el uso del área y el ancho, y el separador es más grande que el ánodo y el cátodo. Teniendo en cuenta el error del proceso, la película de aislamiento debe ser al menos 0,1 mm más larga que el borde exterior de la pieza polar.
c) Tratamiento de aislamiento
El cortocircuito interno es un factor importante para que la batería lipo 5s presente riesgos potenciales para la seguridad. Hay muchas piezas potencialmente peligrosas que provocan un cortocircuito interno en el diseño estructural de la celda de la batería. Por lo tanto, se deben establecer las medidas necesarias o el aislamiento en estas posiciones clave para evitar condiciones anormales. En caso de cortocircuito en la batería, por ejemplo: mantenga la distancia necesaria entre las orejas positiva y negativa de la batería lipo 5s; coloque cinta aislante en el medio del lado único sin pegar al final, y cubra todas las partes expuestas; pegue el aislamiento entre el papel de aluminio positivo y el material activo negativo Cinta; use cinta aislante para cubrir todas las partes soldadas de las pestañas; use cinta aislante en la parte superior de la celda.
d) Ajuste la válvula de seguridad (dispositivo de alivio de presión)
El peligro de la batería lipo 5s a menudo es causado por una explosión o incendio debido a una temperatura o presión interna excesiva; Se puede configurar un dispositivo de alivio de presión razonable para liberar rápidamente la presión y el calor dentro de la batería cuando ocurre un peligro, lo que reduce el riesgo de explosión. Los requisitos razonables del dispositivo de alivio de presión no solo pueden cumplir con la presión interna de la batería lipo 5s durante el funcionamiento normal, sino que también se abren automáticamente para aliviar la presión cuando la presión interna alcanza el límite peligroso. La ubicación del dispositivo de alivio de presión debe tener en cuenta el aumento de la presión interna de la caja de la batería. Se diseñan las características de la deformación resultante; el diseño de la válvula de seguridad se puede lograr mediante laminillas, bordes, costuras y muescas, etc.
3 Mejorar el nivel de artesanía
Se hacen esfuerzos para estandarizar y estandarizar el proceso de producción de las celdas de la batería lipo 5s. En los pasos de mezcla, recubrimiento, horneado, compactación, corte y bobinado, formule la estandarización (como el ancho del diafragma, el volumen de inyección de electrolito, etc.) y mejore los métodos de proceso (como el método de inyección a baja presión, el método de Shell centrífugo, etc.) .), hacer un buen trabajo en el control de procesos, garantizar la calidad del proceso y reducir la diferencia entre productos; configurar pasos especiales en pasos clave que tienen un impacto en la seguridad (como desbarbado, barrido de polvo y diferentes soldaduras para diferentes materiales). métodos, etc.), implemente un control de calidad estandarizado, elimine las piezas defectuosas de la batería lipo 5s y excluya los productos defectuosos (como la deformación de la pieza polar, la perforación del diafragma, el desprendimiento de material activo y la fuga de electrolitos, etc.); mantenga el sitio de producción ordenado y limpio, implemente la gestión 5S y el control de calidad 6-sigma para evitar que las impurezas y la humedad se mezclen en la producción y minimice el impacto de situaciones inesperadas en la producción de baterías lipo 5s en la seguridad.
Lo anterior es el contenido completo de los problemas de seguridad de la batería lipo 5s presentados por CNHL, una compañía profesional de baterías de litio hoy, con la esperanza de ayudarlo a comprender las razones de los problemas de seguridad de la batería lipo 5s y tomar las medidas correspondientes para mejorar la seguridad. de baterías de litio.

Puede encontrar más información sobre las baterías de litio a continuación:
¿Cuánto sabes sobre la batería lipo cuadrada 6s 22.2v?