Wat zijn de maatregelen om de explosie van een 4s lipo batterij te voorkomen?

De veiligheid van 4s lipo batterij is een complex en veelzijdig probleem. Het grootste verborgen gevaar in de veiligheid van de 4s lipo batterij is de willekeurige interne kortsluiting van de 4s lipo batterij, wat leidt tot falen ter plaatse en thermische runaway. Daarom is de ontwikkeling en het gebruik van materialen met hoge thermische stabiliteit de fundamentele manier en de richting van inspanningen om de veiligheids prestaties van 4s lipo batterij in de toekomst te verbeteren. Vervolgens zal de professionele 4s lipo batterij leverancier CNHL u gedetailleerd enkele maatregelen introduceren om explosies van 4s lipo batterijen te voorkomen.

1. Verbeter de thermische stabiliteit van 4s lipo batterijmateriaal

Kathodematerialen kunnen de thermische stabiliteit van kathodematerialen verbeteren door de syntheseomstandigheden te optimaliseren, de synthesemethoden te verbeteren en materialen met goede thermische stabiliteit te synthetiseren; of door gebruik te maken van composiettechnologie (zoals dopingtechnologie) en oppervlaktecoatingtechnologie (zoals coatingtechnologie).
De thermische stabiliteit van het negatieve elektrode materiaal hangt samen met het type van het negatieve elektrode materiaal, de grootte van de materiaaldeeltjes en de stabiliteit van de door de negatieve elektrode gevormde SEI-film. Als de deeltjes volgens een bepaalde verhouding tot een negatieve elektrode worden verwerkt, kan het doel worden bereikt om het contactoppervlak tussen de deeltjes te vergroten, de elektrode-impedantie te verlagen, de elektrodecapaciteit te verhogen en de kans op neerslag van actief metaal lithium te verminderen.

De kwaliteit van de SEI-filmvorming beïnvloedt direct de laad- en ontlaadprestaties en veiligheid van de 4s lipo batterij. Zwakke oxidatie van het oppervlak van koolstofmaterialen, of reductie, doping, oppervlakte-modificatie van koolstofmaterialen en het gebruik van bolvormige of vezelachtige koolstofmaterialen helpen de verbetering van de SEI-filmkwaliteit.
De stabiliteit van de elektrolyt is gerelateerd aan het type lithiumzout en oplosmiddel. De thermische stabiliteit van de 4s lipo batterij kan worden verbeterd door het gebruik van een lithiumzout met goede thermische stabiliteit en een oplosmiddel met een breed potentiaalstabiliteitsvenster. Het toevoegen van enkele oplosmiddelen met een hoog kookpunt, hoog vlampunt en niet-brandbaar aan de elektrolyt kan de veiligheid van de 4s lipo batterij verbeteren.
Het type en de hoeveelheid geleidingsmiddel en binder beïnvloeden ook de thermische stabiliteit van de 4s lipo batterij. De binder en lithium reageren bij hoge temperatuur en genereren veel warmte. Verschillende binders hebben verschillende calorische waarden, en de calorische waarde van PVDF is bijna nul. Tweemaal die van fluorbinders; het vervangen van PVDF door een fluorvrije binder kan de thermische stabiliteit van de 4s lipo batterij verbeteren.

2. Verbeter de overladingbeschermingscapaciteit van de 4s lipo batterij

Om te voorkomen dat de 4s lipo batterij wordt overladen, wordt meestal een speciale laadkring gebruikt om het laad- en ontlaadproces van de 4s lipo batterij te regelen, of wordt een veiligheidsklep geïnstalleerd op een enkele 4s lipo batterij om een grotere mate van overladingbescherming te bieden; ten tweede kan ook een positieve temperatuurcoëfficiëntweerstand (PTC) worden gebruikt, waarvan het mechanisme is dat wanneer de 4s lipo batterij opwarmt door overladen, de interne weerstand van de 4s lipo batterij toeneemt, waardoor de overladingstroom wordt beperkt; er kan ook een speciaal membraan worden gebruikt, dat wanneer de temperatuur van het membraan te hoog is bij een abnormale 4s lipo batterij, de poriën van het membraan krimpen en blokkeren, waardoor migratie wordt voorkomen en overlading van de 4s lipo batterij wordt tegengegaan.

3. Voorkom kortsluiting van de 4s lipo batterij

Voor het membraan is de porositeit ongeveer 40%, en de verdeling is uniform. Het membraan met een poriegrootte van 10nm kan de beweging van kleine deeltjes van positieve en negatieve elektroden voorkomen, waardoor de veiligheid van de 4s lipo batterij wordt verbeterd;
De isolatiespanning van de separator is direct gerelateerd aan het contact tussen de positieve en negatieve elektroden. De isolatiespanning van de separator hangt af van het materiaal en de structuur van de separator en de assemblagecondities van de 4s lipo batterij.
Het gebruik van samengestelde separators (zoals PP/PE/PP) met een groot verschil tussen de thermische sluittemperatuur en smelttemperatuur kan thermische runaway van een 4s lipo batterij voorkomen.

Het oppervlak van de separator is gecoat met een keramische laag om de temperatuurbestendigheid van de separator te verbeteren. Gebruik van laagsmeltend PE (125℃) om de poriën bij lagere temperatuur te sluiten, PP (155℃) kan de vorm en mechanische sterkte van het membraan behouden, voorkomt het contact tussen de positieve en negatieve elektroden, en zorgt voor de veiligheid van de 4s lipo batterij.
Het is algemeen bekend dat de grafiet negatieve elektrode wordt gebruikt ter vervanging van de metaal lithium negatieve elektrode, zodat de afzetting en oplossing van lithium op het oppervlak van de negatieve elektrode tijdens het laad- en ontlaadproces verandert in de intercalatie en extractie van lithium in de koolstofdeeltjes, wat de vorming van lithiumdendrieten voorkomt.

Maar dit betekent niet dat de veiligheid van de 4s lipo batterij is opgelost. Tijdens het laadproces van de 4s lipo batterij, als de capaciteit van de positieve elektrode te groot is, zal metaal lithium neerslaan op het oppervlak van de negatieve elektrode, is de capaciteit van de negatieve elektrode te veel, en is het capaciteitsverlies van de 4s lipo batterij ernstig.
De coatingdikte en de uniformiteit ervan beïnvloeden ook de intercalatie en deintercalatie in het actieve materiaal. Bijvoorbeeld, de oppervlaktedichtheid van de negatieve elektrode is dik en niet-uniform, waardoor de polarisatie overal tijdens het laadproces verschillend is, en metaal lithium lokaal kan neerslaan op het oppervlak van de negatieve elektrode.
Bovendien kunnen onjuiste gebruiksomstandigheden ook een kortsluiting van de 4s lipo batterij veroorzaken. Bij lage temperaturen is de neerslagsnelheid groter dan de insertiesnelheid, wat leidt tot de afzetting van metaal lithium op het elektrodeoppervlak en een kortsluiting veroorzaakt. Daarom zijn het beheersen van de verhouding tussen positieve en negatieve materialen en het verbeteren van de uniformiteit van de coating de sleutels om de vorming van lithiumdendrieten te voorkomen.

Daarnaast kunnen de kristallisatie van de binder en de vorming van koperdendrieten ook interne kortsluitingen in de 4s lipo batterij veroorzaken. Tijdens het coatingproces wordt alle oplosmiddel in de slurry verwijderd door coating, bakken en verwarming. Als de verwarmings-temperatuur te hoog is, kan de binder ook kristalliseren, wat ertoe leidt dat het actieve materiaal loslaat en een interne kortsluiting in de 4s lipo batterij veroorzaakt.
Onder overontladingsomstandigheden, wanneer de 4s lipo batterij wordt overontladen tot 1-2V, zal de koperen folie als negatieve elektrode stroomverzamelaar beginnen op te lossen en neerslaan op de positieve elektrode. Interne kortsluiting van de lipo batterij.
Het bovenstaande is alle inhoud die u vandaag wordt gebracht door CNHL lithium 4s lipo batterij fabrikanten. Ik hoop dat de bovenstaande inhoud u kan helpen de maatregelen ter voorkoming van de explosie van 4s lipo batterijen beter te begrijpen, zodat u de 4s lipo batterij veilig kunt gebruiken.
Meer informatie over lithiumbatterijen is hieronder te vinden:
Gedetailleerde uitleg over 6s lipo batterij kathodemateriaal
Lipo batterij 3s beheersysteem en de noodzaak ervan