מהם האמצעים למניעת פיצוץ של סוללת 4s ליפו?

הבטיחות של סוללת 4s ליפו היא בעיה מורכבת ומקיפה. הסכנה החבויה הגדולה ביותר בבטיחות סוללת 4s ליפו היא קצר פנימי אקראי בסוללת 4s ליפו, הגורם לכשל במקום ולבריחה תרמית. לכן, פיתוח ושימוש בחומרים עם יציבות תרמית גבוהה הוא הדרך היסודית וכיוון המאמץ לשיפור ביצועי הבטיחות של סוללת 4s ליפו בעתיד. בהמשך, ספק מקצועי של סוללות 4s ליפו CNHL יציג בפירוט מספר אמצעים למניעת פיצוץ סוללת 4s ליפו.

1. שיפור היציבות התרמית של חומר סוללת 4s ליפו

חומרי הקתודה יכולים לשפר את היציבות התרמית של חומרי הקתודה על ידי אופטימיזציה של תנאי הסינתזה, שיפור שיטות הסינתזה, וסינתוז חומרים עם יציבות תרמית טובה; או שימוש בטכנולוגיית קומפוזיט (כגון טכנולוגיית דופינג) וטכנולוגיית ציפוי פני השטח (כגון טכנולוגיית ציפוי).
היציבות התרמית של חומר האלקטרודה השלילית קשורה לסוג חומר האלקטרודה השלילית, לגודל חלקיקי החומר וליציבות סרט ה-SEI שנוצר על ידי האלקטרודה השלילית. אם החלקיקים מיוצרים לאלקטרודה שלילית לפי יחס מסוים, ניתן להשיג את המטרה של הרחבת שטח המגע בין החלקיקים, הפחתת ההתנגדות של האלקטרודה, הגדלת קיבולת האלקטרודה והפחתת הסבירות להצטברות ליתיום מתכתי פעיל.

איכות יצירת סרט SEI משפיעה ישירות על ביצועי הטעינה והפריקה ועל הבטיחות של סוללת 4s ליפו. חמצון חלש של פני השטח של חומרי הפחמן, או הפחתה, דופינג, שינוי פני השטח של חומרי הפחמן ושימוש בחומרי פחמן כדוריים או סיביים מסייעים לשיפור איכות סרט SEI.
היציבות של האלקטרוליט קשורה לסוג מלח הליתיום והממס. ניתן לשפר את היציבות התרמית של סוללת 4s ליפו על ידי שימוש במלח ליתיום עם יציבות תרמית טובה וממס עם חלון יציבות פוטנציאל רחב. הוספת ממסים בעלי נקודת רתיחה גבוהה, נקודת הבזק גבוהה ובלתי דליקים לאלקטרוליט יכולה לשפר את הבטיחות של סוללת 4s ליפו.
סוג וכמות חומר מוליך ומדבק משפיעים גם הם על היציבות התרמית של סוללת 4s ליפו. המדבק והליתיום מגיבים בטמפרטורה גבוהה ויוצרים חום רב. למדבקים שונים יש ערכי חום שונים, וערך החום של PVDF הוא כמעט אפס. מדבק פלואוריני פי 2, החלפת PVDF במדבק ללא פלואורין יכולה לשפר את היציבות התרמית של סוללת 4s ליפו.

2. שיפור יכולת ההגנה מפני טעינת יתר של סוללת 4s ליפו

כדי למנוע טעינת יתר של סוללת 4s ליפו, בדרך כלל משתמשים במעגל טעינה ייעודי לשליטה בתהליך הטעינה והפריקה של סוללת 4s ליפו, או שמתקינים שסתום בטיחות על סוללת 4s ליפו בודדת כדי לספק הגנה מוגברת מפני טעינת יתר; שנית, ניתן גם להשתמש בהתנגדות מקדם טמפרטורה חיובית (PTC), שהמנגנון שלה הוא שכאשר סוללת 4s ליפו מתחממת עקב טעינת יתר, ההתנגדות הפנימית של סוללת 4s ליפו עולה, ובכך מגבילה את זרם טעינת היתר; ניתן גם להשתמש בממברנה מיוחדת, כאשר טמפרטורת הממברנה של סוללת 4s ליפו חריגה וגבוהה מדי, הנקבוביות של הממברנה מתכווצות וחוסמות, מונעות נדידה ומונעות טעינת יתר של סוללת 4s ליפו.

3. למנוע קצר חשמלי בסוללת 4s ליפו

לגבי הממברנה, הנקבוביות היא כ-40%, וההתפלגות אחידה. הממברנה עם גודל נקבובית של 10 ננומטר יכולה למנוע תנועת חלקיקים קטנים של האלקטרודות החיובית והשלילית, ובכך לשפר את הבטיחות של סוללת 4s ליפו;
מתח הבידוד של המפריד קשור ישירות למגע בין האלקטרודות החיובית והשלילית. מתח הבידוד של המפריד תלוי בחומר ובמבנה של המפריד ובתנאי ההרכבה של סוללת 4s ליפו.
השימוש במפרידים מרוכבים (כגון PP/PE/PP) עם הבדל גדול בין טמפרטורת סגירת החום לטמפרטורת ההתכה יכול למנוע התרוצצות תרמית של סוללת 4s ליפו.

פני השטח של המפריד מצופים בשכבת קרמיקה לשיפור עמידות הטמפרטורה של המפריד. שימוש ב-PE בעל נקודת התכה נמוכה (125℃) לסגירת הנקבוביות בטמפרטורה נמוכה יותר, PP (155℃) יכול לשמור על צורתו וחוזק מכני של הממברנה, למנוע מגע בין האלקטרודות החיובית והשלילית, ולהבטיח את בטיחות סוללת 4s ליפו.
ידוע כי האלקטרודה השלילית של גרפיט משמשת להחליף את האלקטרודה השלילית של ליתיום מתכתי, כך שההפקדה וההמסה של ליתיום על פני האלקטרודה השלילית במהלך תהליך הטעינה והפריקה הופכים להחדרה והוצאה של ליתיום בחלקיקי הפחמן, מה שמונע את היווצרות דנדריטים של ליתיום.

אבל זה לא אומר שבטיחות סוללת 4s ליפו נפתרה. במהלך תהליך הטעינה של סוללת 4s ליפו, אם קיבולת האלקטרודה החיובית גדולה מדי, ליתיום מתכתי יופקד על פני האלקטרודה השלילית, הקיבולת השלילית גדולה מדי, ואובדן הקיבולת של סוללת 4s ליפו חמור.
עובי הציפוי ואחידותו משפיעים גם על ההחדרה וההוצאה של החומר הפעיל. לדוגמה, צפיפות פני השטח של האלקטרודה השלילית היא עבה ולא אחידה, ולכן גודל הקיטוב שונה בכל מקום במהלך תהליך הטעינה, וליתיום מתכתי עלול להצטבר באופן מקומי על פני האלקטרודה השלילית.
בנוסף, תנאי שימוש לא נכונים יכולים גם לגרום לקצר בסוללת 4s ליפו. בתנאי טמפרטורה נמוכה, קצב ההצטברות גבוה מקצב ההחדרה, מה שמוביל להצטברות ליתיום מתכתי על פני האלקטרודה וגורם לקצר. לכן, שליטה ביחס החומרים החיוביים והשליליים והגברת אחידות הציפוי הם המפתחות למניעת היווצרות דנדריטים של ליתיום.

בנוסף, גבישיות של הדבק והיווצרות דנדריטים של נחושת יכולים גם לגרום לקצרים פנימיים בסוללת 4s ליפו. בתהליך הציפוי, כל הממס בתמיסה מוסר על ידי ציפוי, אפייה וחימום. אם טמפרטורת החימום גבוהה מדי, הדבק עלול גם להתגבשות, מה שיגרום לחומר הפעיל להתקלף ולגרום לקצר פנימי בסוללת 4s ליפו.
בתנאי פריקה יתר, כאשר סוללת 4s ליפו מתפרקת ל-1-2V, נייר הנחושת כאספן זרם של האלקטרודה השלילית יתחיל להימס ולהצטבר על האלקטרודה החיובית. קצר פנימי בסוללת ליפו.
כל התוכן שלמעלה הובא לכם היום על ידי יצרני סוללות CNHL ליתיום 4s ליפו. אני מקווה שהתוכן שלמעלה יכול לעזור לכם להבין טוב יותר את האמצעים למניעת פיצוץ של סוללת 4s ליפו, כדי שתוכלו להשתמש בסוללת 4s ליפו בבטחה.
מידע נוסף על סוללות ליתיום ניתן למצוא למטה:
הסבר מפורט על חומר הקתודה של סוללת 6s ליפו
מערכת ניהול סוללת ליפו 3s והצורך בה