[Сухие товары] литий-полимерный аккумулятор 5s опасность и технология безопасности

Сегодня производитель литиевых батарей CNHL представит опасность lipo battery 5s и технологии безопасности. В статье будет проанализирован источник опасности lipo battery 5s и приведены соответствующие технологии для обеспечения безопасности продукции lipo battery 5s.
Что касается безопасности литиевых батарей, я также рассказывал об этом в предыдущей статье cnhl 6s lipo battery safety problems and preventive measures. Заинтересованные партнеры могут перейти по ссылке для просмотра.

Опасность lipo battery 5s

Исходя из своих химических характеристик и состава системы, lipo battery 5s определяется как потенциально опасный химический источник питания.
1 Высокая химическая активность
Литий — элемент главной подгруппы I второго периода периодической таблицы, обладающий чрезвычайно активными химическими свойствами.
2 Высокая плотность энергии 
Удельная энергия lipo battery 5s чрезвычайно высока (≥140 Вт·ч/кг), что в несколько раз превышает показатели никель-кадмиевых, никель-металлгидридных и других вторичных аккумуляторов. При возникновении теплового разгона выделяется большое количество тепла, что легко приводит к небезопасным ситуациям.
3 Использование системы органического электролита
Органический растворитель в системе органического электролита является углеводородом, который имеет низкое напряжение разложения и склонен к окислению, а растворитель воспламеняем; при утечке это может привести к возгоранию lipo battery 5s или даже к его горению и взрыву.
4 Высокая вероятность побочных реакций
В процессе нормального использования lipo battery 5s проходит химическую положительную реакцию, в которой электрическая и химическая энергия преобразуются друг в друга. Но при определённых условиях, таких как перезаряд и переразряд или работа с перегрузкой по току, легко возникают химические побочные реакции внутри lipo battery 5s; после усиления побочной реакции это серьёзно влияет на характеристики и срок службы lipo battery 5s, а также может привести к выделению большого количества газа, что вызывает быстрое повышение давления внутри lipo battery 5s, а затем взрыв и возгорание, создавая проблемы безопасности.
5 Структурная нестабильность материалов электродов
Реакция перезаряда 5s в lipo battery изменяет структуру материала положительного электрода и придаёт материалу сильные окислительные свойства, вызывая сильное окисление растворителя в электролите; этот эффект необратим, и тепло, вызванное реакцией, накапливается. Существует опасность теплового разгона.

Анализ проблем безопасности продуктов lipo battery 5s

После 30 лет промышленного развития продукты lipo battery 5s достигли значительного прогресса в технологии безопасности, эффективно контролируя возникновение побочных реакций в аккумуляторе и обеспечивая его безопасность. Однако с увеличением использования lipo battery 5s и ростом плотности энергии в последние годы часто происходили инциденты, такие как взрывы, травмы или отзыв продукции из-за проблем с безопасностью. Мы пришли к выводу, что основными причинами проблем безопасности продуктов lipo battery 5s являются следующие:

Проблема с основным материалом литий-полимерных батарей 5s

Материалы, используемые в батарее, включают: положительный активный материал литий-полимерных батарей 5s, отрицательный активный материал, сепаратор, электролит и корпус и т.д. Выбор материалов и сочетание составной системы определяют показатели безопасности батареи. При выборе положительных и отрицательных активных материалов и материалов сепаратора для литий-полимерных батарей 5s производитель не проводил определённую оценку характеристик и совместимости сырья, что привело к врождённому недостатку безопасности элементов.

Проблемы производственного процесса литий-полимерных батарей 5s

Сырьё для элементов батарей не проходит строгие испытания, а производственная среда плохая, что приводит к попаданию примесей в производство, что не только сильно негативно влияет на ёмкость батареи, но и значительно сказывается на безопасности батареи;
Кроме того, если в электролит литий-полимерных батарей 5s попадёт слишком много воды, могут возникнуть побочные реакции и внутреннее давление батареи может увеличиться, что повлияет на безопасность;
Из-за ограничений уровня производственной технологии в процессе производства элементов литий-полимерных батарей 5s продукт не может достичь хорошей однородности, например, плохая плоскостность подложки электрода, отслоение активного материала электрода, попадание других примесей в активный материал, плохая прочность сварки выводов, нестабильная температура сварки, заусенцы на краях полюсных пластин и отсутствие изоляционной ленты в ключевых местах могут негативно повлиять на безопасность элементов литий-полимерных батарей 5s.

Дефекты конструкции элементов литий-полимерных батарей 5s, снижение показателей безопасности

С точки зрения конструктивного дизайна многие ключевые моменты, влияющие на безопасность, не учитываются производителями. Например, в ключевых частях отсутствует изоляционная лента, в конструкции сепаратора нет запаса или он недостаточен, соотношение ёмкости положительных и отрицательных электродов литий-полимерных батарей 5s (Какова ёмкость литий-полимерной батареи 11.1v?) спроектировано нерационально, нерационально спроектировано соотношение площадей активных материалов положительного и отрицательного электродов, нерационально спроектирована длина выводов и т.д., что может скрывать угрозы безопасности литий-полимерных батарей 5s. Кроме того, в процессе производства элементов батарей, чтобы сэкономить затраты и повысить производительность, некоторые производители пытаются экономить и уменьшать сырьё, например, уменьшая площадь сепараторов, истончая медную и алюминиевую фольгу, не используя клапаны сброса давления и изоляционные ленты и т.п., что снижает безопасность батареи.

Плотность энергии литий-полимерных батарей 5s слишком высока

В настоящее время рынок стремится к продуктам с батареями большей ёмкости. Для повышения конкурентоспособности продукции производители продолжают улучшать удельную энергию по объёму литий-полимерных батарей 5s, что значительно увеличивает опасность батарей.

Технология безопасности lipo battery 5s

Хотя у lipo battery 5s есть множество скрытых опасностей, при определённых условиях эксплуатации и принятии определённых мер можно эффективно контролировать возникновение побочных и бурных реакций в батарее, обеспечивая её безопасное использование. Ниже приведено краткое введение в несколько часто используемых технологий безопасности для lipo battery 5s.

1 Используйте сырьё для lipo battery 5s с более высоким коэффициентом безопасности:

Используйте положительные и отрицательные активные материалы, материалы диафрагмы и электролиты для lipo battery 5s с более высоким коэффициентом безопасности.
О положительных и отрицательных активных материалах, материалах диафрагмы и электролитах lipo battery подробно рассказано в следующей статье. Заинтересованные партнёры могут перейти по ссылке:
Четыре ключевых материала для сухих товаров аккумулятора lipo 3s!
a) Выбор материала положительного электрода для lipo battery 5s
Безопасность катодных материалов основывается главным образом на следующих трех аспектах:
1 Термодинамическая стабильность материала;
2 Химическая стабильность материала;
3 Физические свойства материала.
b) Выбор материала диафрагмы для lipo battery 5s

Основная функция сепаратора — разделять положительные и отрицательные электроды батареи, предотвращать их контакт и короткое замыкание, а также обеспечивать прохождение ионов электролита, то есть электронную изоляцию и ионную проводимость. При выборе диафрагмы для lipo battery 5s следует обратить внимание на следующие моменты:
1 Он имеет электронную изоляцию для обеспечения механической изоляции положительных и отрицательных электродов;
2 Иметь определённый размер пор и пористость для обеспечения низкого сопротивления и высокой ионной проводимости;
3 Материал диафрагмы должен обладать достаточной химической стабильностью и быть устойчивым к коррозии электролита;
4 Диафрагма должна иметь функцию автоматической защиты отключения;
5 Тепловое усадка и деформируемость диафрагмы должны быть минимальными;
6 Диафрагма должна иметь определённую толщину;
7 Диафрагма должна обладать высокой физической прочностью и достаточной устойчивостью к проколу.
c) Выбор электролита для lipo battery 5s
Электролит — важная часть lipo battery 5s, который выполняет функцию переноса и проведения тока между положительным и отрицательным электродами аккумулятора. Электролит, используемый в lipo battery 5s, представляет собой раствор электролита, образованный растворением подходящей литиевой соли в органическом апротонном смешанном растворителе. Он должен в целом соответствовать следующим требованиям:
1 Хорошая химическая стабильность, отсутствие химической реакции с активным материалом электрода, токосъёмником и диафрагмой;
2 Хорошая электрохимическая стабильность и широкий электрохимический диапазон;
3 Высокая ионная проводимость лития, низкая электронная проводимость;
4 Широкий температурный диапазон жидкости;
5 Безопасный, нетоксичный и экологически чистый.

2 Усиление общей безопасности конструкции элементов lipo battery 5s:

Элемент аккумулятора — это звено, объединяющее различные вещества аккумулятора. Это интеграция положительного электрода, отрицательного электрода, диафрагмы, вывода и упаковочной плёнки lipo battery 5s. Конструкция элемента аккумулятора влияет не только на характеристики различных материалов, но и оказывает важное влияние на общие электрохимические характеристики и безопасность lipo battery 5s. Выбор материалов и конструкция структуры ячейки — это именно соотношение части и целого. При проектировании ячейки следует разработать разумную структурную модель с учётом свойств материалов.
Кроме того, на структуре lipo battery 5s можно рассмотреть некоторые дополнительные защитные устройства. Распространённые конструкции защитных механизмов следующие:
1 Использование переключающих элементов: при повышении температуры lipo battery в течение 5 секунд его сопротивление увеличивается, а при слишком высокой температуре питание автоматически отключается;
2 Установите предохранительный клапан (то есть вентиляционное отверстие на верхней части аккумулятора lipo battery 5s). Когда внутреннее давление аккумулятора достигает определённого значения, предохранительный клапан автоматически откроется, чтобы обеспечить безопасность lipo battery 5s.
Ниже приведены некоторые примеры конструкции безопасности структуры ячейки:
a) Соотношение ёмкости положительного и отрицательного электродов и размеры конструкции
Выбирайте соответствующее соотношение ёмкости положительного и отрицательного электродов в зависимости от характеристик положительных и отрицательных материалов. Соотношение ёмкости положительного и отрицательного электродов является важным звеном, связанным с безопасностью литий-полимерной батареи 5s. Если ёмкость положительного электрода слишком велика, на поверхности отрицательного электрода появится металлический литий. Если отрицательный электрод слишком велик, ёмкость батареи значительно снизится. В общем случае N/P=1.05～1.15, и следует сделать соответствующий выбор в зависимости от фактической ёмкости батареи и требований безопасности. Проектируйте большие и малые элементы так, чтобы положение пасты отрицательного электрода (активного материала) покрывало (было больше) положение пасты положительного электрода. Обычно ширина должна быть на 1-5 мм больше, а длина на 5-10 мм больше.
b) Предусмотрен запас по ширине сепаратора
Общий принцип проектирования ширины диафрагмы — предотвратить прямой контакт положительных и отрицательных пластин и внутреннее короткое замыкание. В процессе зарядки и разрядки lipo battery 5s и при тепловом шоке диафрагма подвергается термической усадке, вызывающей деформацию в длину и ширину. 

Сложенная область диафрагмы увеличивает поляризацию из-за увеличения расстояния между положительным и отрицательным электродами; растянутая область диафрагмы увеличивает вероятность микрокороткого замыкания из-за истончения диафрагмы; усадка краевой области диафрагмы может вызвать внутреннее короткое замыкание между положительным и отрицательным электродами из-за прямого контакта, что приведёт к опасности теплового разгона батареи.

Поэтому при проектировании lipo battery 5s необходимо учитывать характеристики усадки сепаратора при использовании площади и ширины, и сепаратор должен быть больше анода и катода. С учётом технологических погрешностей изоляционная плёнка должна быть как минимум на 0,1 мм длиннее внешнего края полюсного элемента.
c) Изоляционная обработка
Внутреннее короткое замыкание является важным фактором, создающим потенциальные опасности для безопасности литий-полимерной батареи 5s. В конструктивном дизайне элемента батареи существует множество потенциально опасных частей, вызывающих внутреннее короткое замыкание. Поэтому в этих ключевых местах должны быть приняты необходимые меры или установлена изоляция для предотвращения аномальных условий. В случае короткого замыкания в батарее, например: поддерживайте необходимое расстояние между положительными и отрицательными выводами литий-полимерной батареи 5s; наклейте изоляционную ленту посередине одной стороны без клея на конце и закройте все оголённые части; приклейте изоляцию между положительной алюминиевой фольгой и отрицательным активным материалом; используйте изоляционную ленту для покрытия всех сварных частей выводов; применяйте изоляционную ленту на верхней части элемента.

d) Установить предохранительный клапан (устройство сброса давления)
Опасность литий-полимерного аккумулятора 5s часто вызвана взрывом или пожаром из-за чрезмерной внутренней температуры или давления; может быть установлен разумный предохранительный клапан для быстрого сброса давления и тепла внутри аккумулятора при возникновении опасности, что снижает риск взрыва. Требования к разумному предохранительному клапану должны не только выдерживать внутреннее давление литий-полимерного аккумулятора 5s в нормальном режиме работы, но и автоматически открываться для сброса давления при достижении внутренним давлением опасного предела. Место установки предохранительного клапана должно учитывать особенности деформации корпуса аккумулятора при повышении внутреннего давления; конструкция предохранительного клапана может быть реализована с помощью пластин, кромок, швов и надрезов и т.д.

3 Повышение уровня мастерства:

Хотя у lipo battery 5s есть множество скрытых опасностей, при определённых условиях эксплуатации и принятии определённых мер можно эффективно контролировать возникновение побочных и бурных реакций в батарее, обеспечивая её безопасное использование. Ниже приведено краткое введение в несколько часто используемых технологий безопасности для lipo battery 5s.
1 Используйте сырьё для lipo battery 5s с более высоким коэффициентом безопасности
Используйте положительные и отрицательные активные материалы, материалы диафрагмы и электролиты для lipo battery 5s с более высоким коэффициентом безопасности.
a) Выбор материала положительного электрода для lipo battery 5s
Безопасность катодных материалов основывается главным образом на следующих трех аспектах:
1 Термодинамическая стабильность материала;
2 Химическая стабильность материала;
3 Физические свойства материала.
b) Выбор материала диафрагмы для lipo battery 5s
Основная функция сепаратора — разделять положительные и отрицательные электроды батареи, предотвращать их контакт и короткое замыкание, а также обеспечивать прохождение ионов электролита, то есть электронную изоляцию и ионную проводимость. При выборе диафрагмы для lipo battery 5s следует обратить внимание на следующие моменты:
1 Он имеет электронную изоляцию для обеспечения механической изоляции положительных и отрицательных электродов;
2 Иметь определённый размер пор и пористость для обеспечения низкого сопротивления и высокой ионной проводимости;
3 Материал диафрагмы должен обладать достаточной химической стабильностью и быть устойчивым к коррозии электролита;
4 Диафрагма должна иметь функцию автоматической защиты отключения;
5 Тепловое усадка и деформируемость диафрагмы должны быть минимальными;
6 Диафрагма должна иметь определённую толщину;
7 Диафрагма должна обладать высокой физической прочностью и достаточной устойчивостью к проколу.
c) Выбор электролита для lipo battery 5s
Электролит — важная часть lipo battery 5s, который выполняет функцию переноса и проведения тока между положительным и отрицательным электродами аккумулятора. Электролит, используемый в lipo battery 5s, представляет собой раствор электролита, образованный растворением подходящей литиевой соли в органическом апротонном смешанном растворителе. Он должен в целом соответствовать следующим требованиям:
1 Хорошая химическая стабильность, отсутствие химической реакции с активным материалом электрода, токосъёмником и диафрагмой;
2 Хорошая электрохимическая стабильность и широкий электрохимический диапазон;
3 Высокая ионная проводимость лития, низкая электронная проводимость;
4 Широкий температурный диапазон жидкости;
5 Безопасный, нетоксичный и экологически чистый.
2 Усиление общей конструкции безопасности ячеек lipo battery 5s
Элемент аккумулятора — это звено, объединяющее различные вещества аккумулятора. Это интеграция положительного электрода, отрицательного электрода, диафрагмы, вывода и упаковочной плёнки lipo battery 5s. Конструкция элемента аккумулятора влияет не только на характеристики различных материалов, но и оказывает важное влияние на общие электрохимические характеристики и безопасность lipo battery 5s. Выбор материалов и конструкция структуры ячейки — это именно соотношение части и целого. При проектировании ячейки следует разработать разумную структурную модель с учётом свойств материалов.

Кроме того, на структуре lipo battery 5s можно рассмотреть некоторые дополнительные защитные устройства. Распространённые конструкции защитных механизмов следующие:
1 Использование переключающих элементов: при повышении температуры lipo battery в течение 5 секунд его сопротивление увеличивается, а при слишком высокой температуре питание автоматически отключается;
2 Установите предохранительный клапан (то есть вентиляционное отверстие на верхней части аккумулятора lipo battery 5s). Когда внутреннее давление аккумулятора достигает определённого значения, предохранительный клапан автоматически откроется, чтобы обеспечить безопасность lipo battery 5s.
Ниже приведены некоторые примеры конструкции безопасности структуры ячейки:
a) Соотношение ёмкости положительного и отрицательного электродов и размеры конструкции
Выбирайте соответствующее соотношение ёмкости положительного и отрицательного электродов в зависимости от характеристик положительных и отрицательных материалов. Соотношение ёмкости положительного и отрицательного электродов является важным звеном, связанным с безопасностью литий-полимерной батареи 5s. Если ёмкость положительного электрода слишком велика, на поверхности отрицательного электрода появится металлический литий. Если отрицательный электрод слишком велик, ёмкость батареи значительно снизится. В общем случае N/P=1.05～1.15, и следует сделать соответствующий выбор в зависимости от фактической ёмкости батареи и требований безопасности. Проектируйте большие и малые элементы так, чтобы положение пасты отрицательного электрода (активного материала) покрывало (было больше) положение пасты положительного электрода. Обычно ширина должна быть на 1-5 мм больше, а длина на 5-10 мм больше.
b) Предусмотрен запас по ширине сепаратора
Общий принцип проектирования ширины сепаратора заключается в предотвращении прямого контакта положительных и отрицательных пластин, вызывающего внутреннее короткое замыкание. Поскольку литий-полимерная батарея 5s в процессе зарядки и разрядки и при воздействии теплового шока испытывает тепловое усадку сепаратора, сепаратор деформируется в длину и ширину. Сложенная область сепаратора увеличивает поляризацию из-за увеличения расстояния между положительным и отрицательным электродами; растянутая область сепаратора увеличивает вероятность микрокороткого замыкания из-за истончения сепаратора; усадка краевой области сепаратора может вызвать внутреннее короткое замыкание между положительным и отрицательным электродами из-за прямого контакта, что приведёт к опасности теплового разгона батареи. Поэтому при проектировании литий-полимерной батареи 5s необходимо учитывать характеристики усадки сепаратора при использовании площади и ширины, и сепаратор должен быть больше анода и катода. С учётом технологических допусков, изоляционная плёнка должна быть как минимум на 0,1 мм длиннее внешнего края полюсного элемента.
c) Изоляционная обработка
Внутреннее короткое замыкание является важным фактором, создающим потенциальные опасности для безопасности литий-полимерной батареи 5s. В конструктивном дизайне элемента батареи существует множество потенциально опасных частей, вызывающих внутреннее короткое замыкание. Поэтому в этих ключевых местах должны быть приняты необходимые меры или установлена изоляция для предотвращения аномальных условий. В случае короткого замыкания в батарее, например: поддерживайте необходимое расстояние между положительными и отрицательными выводами литий-полимерной батареи 5s; наклейте изоляционную ленту посередине одной стороны без клея на конце и закройте все оголённые части; приклейте изоляцию между положительной алюминиевой фольгой и отрицательным активным материалом; используйте изоляционную ленту для покрытия всех сварных частей выводов; применяйте изоляционную ленту на верхней части элемента.
d) Установить предохранительный клапан (устройство сброса давления)
Опасность литий-полимерного аккумулятора 5s часто вызвана взрывом или пожаром из-за чрезмерной внутренней температуры или давления; может быть установлен разумный предохранительный клапан для быстрого сброса давления и тепла внутри аккумулятора при возникновении опасности, что снижает риск взрыва. Требования к разумному предохранительному клапану должны не только выдерживать внутреннее давление литий-полимерного аккумулятора 5s в нормальном режиме работы, но и автоматически открываться для сброса давления при достижении внутренним давлением опасного предела. Место установки предохранительного клапана должно учитывать особенности деформации корпуса аккумулятора при повышении внутреннего давления; конструкция предохранительного клапана может быть реализована с помощью пластин, кромок, швов и надрезов и т.д.
3 Повышение уровня мастерства
Прилагаются усилия для стандартизации и нормализации производственного процесса элементов литий-полимерного аккумулятора 5s. На этапах смешивания, нанесения покрытия, сушки, уплотнения, резки и намотки разрабатываются стандарты (например, ширина сепаратора, объем заливки электролита и т.д.), улучшаются технологические методы (например, метод низкодавления, центробежный метод оболочки и т.д.), осуществляется тщательный контроль процесса, обеспечивается качество процесса и снижается разброс продукции; на ключевых этапах, влияющих на безопасность (например, удаление заусенцев, очистка порошка, различная сварка для разных материалов и т.д.), вводятся специальные процедуры, реализуется стандартизированный контроль качества, устраняются дефектные детали литий-полимерного аккумулятора 5s и исключаются бракованные изделия (например, деформация полюсных пластин, проколы сепаратора, осыпание активного материала и утечка электролита и т.д.); поддерживается порядок и чистота на производстве, внедряется управление 5S и контроль качества по методике 6 сигм для предотвращения попадания примесей и влаги в производство и минимизации влияния непредвиденных ситуаций на безопасность производства литий-полимерного аккумулятора 5s.
Выше представлено полное содержание вопросов безопасности литий-полимерного аккумулятора 5s от CNHL, профессиональной компании по производству литиевых аккумуляторов, с надеждой помочь вам понять причины проблем безопасности литий-полимерного аккумулятора 5s и принять соответствующие меры для повышения безопасности литиевых аккумуляторов.

Более подробная информация о литиевых аккумуляторах приведена ниже:
Насколько хорошо вы знаете литий-полимерный аккумулятор square 6s 22.2v?

Насколько безопасны литий-полимерные аккумуляторы?