Jakie są środki zapobiegające wybuchowi baterii 4s lipo?

Bezpieczeństwo baterii lipo 4s jest złożonym i wieloaspektowym problemem. Największym ukrytym zagrożeniem dla bezpieczeństwa baterii lipo 4s jest przypadkowe wewnętrzne zwarcie baterii lipo 4s, prowadzące do awarii na miejscu i termicznego wymknięcia się spod kontroli. Dlatego rozwój i stosowanie materiałów o wysokiej stabilności termicznej jest podstawowym sposobem i kierunkiem działań mających na celu poprawę bezpieczeństwa baterii lipo 4s w przyszłości. Następnie profesjonalny dostawca baterii lipo 4s CNHL szczegółowo przedstawi kilka środków zapobiegających wybuchowi baterii lipo 4s.

1. Poprawa stabilności termicznej materiału baterii lipo 4s

Materiały katodowe mogą poprawić stabilność termiczną materiałów katodowych poprzez optymalizację warunków syntezy, ulepszanie metod syntezy oraz syntezę materiałów o dobrej stabilności termicznej; lub stosowanie technologii kompozytowych (takich jak technologia domieszkowania) oraz technologii powlekania powierzchniowego (takich jak technologia powlekania).
Stabilność termiczna materiału elektrody ujemnej jest związana z rodzajem materiału elektrody ujemnej, rozmiarem cząstek materiału oraz stabilnością filmu SEI utworzonego przez elektrodę ujemną. Jeśli cząstki zostaną użyte do wykonania elektrody ujemnej według określonego proporcjonalnego udziału, można osiągnąć cel zwiększenia powierzchni kontaktu między cząstkami, zmniejszenia impedancji elektrody, zwiększenia pojemności elektrody oraz zmniejszenia możliwości wytrącania się aktywnego metalu litu.

Jakość tworzenia filmu SEI bezpośrednio wpływa na wydajność ładowania i rozładowania oraz bezpieczeństwo baterii 4s lipo. Słaba oksydacja powierzchni materiałów węglowych, lub redukcja, domieszkowanie, modyfikacja powierzchni materiałów węglowych oraz użycie kulistych lub włóknistych materiałów węglowych pomagają poprawić jakość filmu SEI.
Stabilność elektrolitu jest związana z rodzajem soli litu i rozpuszczalnika. Stabilność termiczną baterii 4s lipo można poprawić, stosując sól litu o dobrej stabilności termicznej oraz rozpuszczalnik o szerokim oknie stabilności potencjału. Dodanie do elektrolitu niektórych rozpuszczalników o wysokiej temperaturze wrzenia, wysokim punkcie zapłonu i niepalnych może poprawić bezpieczeństwo baterii 4s lipo.
Rodzaj i ilość środka przewodzącego oraz spoiwa również wpływają na stabilność termiczną baterii 4s lipo. Spoiwo i lit reagują w wysokiej temperaturze, generując dużo ciepła. Różne spoiwa mają różną wartość kaloryczną, a wartość kaloryczna PVDF jest prawie zerowa. Spoiwa fluorowe mają wartość kaloryczną około 2 razy większą, zastąpienie PVDF spoiwem bezfluorowym może poprawić stabilność termiczną baterii 4s lipo.

2. Poprawa zdolności ochrony przed przeładowaniem baterii 4s lipo

Aby zapobiec przeładowaniu baterii 4s lipo, zwykle stosuje się dedykowany obwód ładowania do kontrolowania procesu ładowania i rozładowania baterii 4s lipo lub na pojedynczej baterii 4s lipo montuje się zawór bezpieczeństwa, który zapewnia większy stopień ochrony przed przeładowaniem; po drugie, można również użyć rezystora o dodatnim współczynniku temperaturowym (PTC), którego mechanizm polega na tym, że gdy bateria 4s lipo nagrzewa się z powodu przeładowania, wewnętrzna rezystancja baterii wzrasta, ograniczając tym samym prąd przeładowania; można także zastosować specjalną membranę, która w przypadku nieprawidłowej pracy baterii 4s lipo, gdy temperatura membrany jest zbyt wysoka, powoduje kurczenie się i blokowanie porów, zapobiegając migracji i przeładowaniu baterii 4s lipo.

3. Zapobieganie zwarciu baterii 4s lipo

Dla membrany porowatość wynosi około 40%, a rozkład jest równomierny. Membrana o rozmiarze porów 10 nm może zapobiegać przemieszczaniu się małych cząstek elektrod dodatnich i ujemnych, poprawiając tym samym bezpieczeństwo baterii 4s lipo;
Napięcie izolacji separatora jest bezpośrednio związane z kontaktem między elektrodami dodatnią i ujemną. Napięcie izolacji separatora zależy od materiału i struktury separatora oraz warunków montażu baterii 4s lipo.
Stosowanie separatorów kompozytowych (takich jak PP/PE/PP) z dużą różnicą między temperaturą zamknięcia termicznego a temperaturą topnienia może zapobiec termicznemu wymknięciu się kontroli baterii 4s lipo.

Powierzchnia separatora jest pokryta warstwą ceramiczną, aby poprawić odporność separatora na temperaturę. Użycie PE o niskiej temperaturze topnienia (125℃) do zamknięcia porów w niższej temperaturze, PP (155℃) może utrzymać kształt i wytrzymałość mechaniczną membrany, zapobiegać kontaktowi między elektrodą dodatnią a ujemną oraz zapewniać bezpieczeństwo baterii 4s lipo.
Powszechnie wiadomo, że elektroda ujemna z grafitu zastępuje metaliczną elektrodę ujemną litu, dzięki czemu osadzanie i rozpuszczanie litu na powierzchni elektrody ujemnej podczas procesu ładowania i rozładowania staje się interkalacją i ekstrakcją litu w cząstkach węgla, co zapobiega powstawaniu dendrytów litu.

Ale to nie oznacza, że bezpieczeństwo baterii 4s lipo zostało rozwiązane. Podczas procesu ładowania baterii 4s lipo, jeśli pojemność elektrody dodatniej jest zbyt duża, metaliczny lit będzie osadzany na powierzchni elektrody ujemnej, pojemność elektrody ujemnej jest zbyt duża, a utrata pojemności baterii 4s lipo jest poważna.
Grubość powłoki i jej jednorodność również wpływają na interkalację i deinterkalację w materiale aktywnym. Na przykład gęstość powierzchni elektrody ujemnej jest gruba i niejednorodna, więc podczas procesu ładowania polaryzacja jest różna w różnych miejscach, a metaliczny lit może być lokalnie osadzany na powierzchni elektrody ujemnej.
Dodatkowo niewłaściwe warunki użytkowania mogą również powodować zwarcie baterii 4s lipo. W niskich temperaturach szybkość osadzania jest większa niż szybkość wnikania, co prowadzi do osadzania się metalicznego litu na powierzchni elektrody i powoduje zwarcie. Dlatego kontrola stosunku materiałów dodatnich i ujemnych oraz zwiększenie jednorodności powlekania są kluczowe dla zapobiegania powstawaniu dendrytów litu.

Ponadto krystalizacja spoiwa i powstawanie dendrytów miedzi mogą również powodować wewnętrzne zwarcia w baterii 4s lipo. W procesie powlekania cały rozpuszczalnik w zawiesinie jest usuwany przez powlekanie, wypalanie i podgrzewanie. Jeśli temperatura podgrzewania jest zbyt wysoka, spoiwo może również krystalizować, co spowoduje odpadanie materiału aktywnego i zwarcie wewnątrz baterii 4s lipo.
W warunkach nadmiernego rozładowania, gdy bateria 4s lipo zostanie rozładowana do 1-2V, folia miedziana jako kolektor prądu elektrody ujemnej zacznie się rozpuszczać i osadzać na elektrodzie dodatniej. Wewnętrzne zwarcie baterii lipo.
Powyższe to cała zawartość przedstawiona dzisiaj przez producentów baterii litowo-polimerowych CNHL 4s. Mam nadzieję, że powyższe informacje pomogą Ci lepiej zrozumieć środki zapobiegające wybuchowi baterii 4s lipo, dzięki czemu będziesz mógł bezpiecznie korzystać z baterii 4s lipo.
Więcej informacji o akumulatorach litowych można znaleźć poniżej:
Szczegółowe wyjaśnienie materiału katody baterii 6s lipo
System zarządzania baterią Lipo 3s i jego konieczność