Vilka är åtgärderna för att förhindra explosionen av 4s lipo-batteri?

Säkerheten hos 4s lipo-batteri är ett komplext och omfattande problem. Den största dolda faran i säkerheten för 4s lipo-batteriet är den slumpmässiga interna kortslutningen i 4s lipo-batteriet, vilket resulterar i fel på plats och termisk rusning. Därför är utvecklingen och användningen av material med hög termisk stabilitet det grundläggande sättet och riktningen för ansträngningar att förbättra säkerhetsprestandan hos 4s lipo-batterier i framtiden. Nästa kommer den professionella 4s lipo-batterileverantören CNHL att detaljerat introducera flera åtgärder för att förhindra explosion av 4s lipo-batterier.

1. Förbättra den termiska stabiliteten hos 4s lipo-batterimaterial

Katodmaterial kan förbättra den termiska stabiliteten hos katodmaterial genom att optimera syntesförhållanden, förbättra syntesmetoder och syntetisera material med god termisk stabilitet; eller genom att använda kompositteknik (såsom dopningsteknik) och ytbeläggningsteknik (såsom beläggningsteknik).
Den termiska stabiliteten hos det negativa elektrodmaterialet är relaterad till typen av negativt elektrodmaterial, storleken på materialpartiklarna och stabiliteten hos SEI-filmen som bildas av den negativa elektroden. Om partiklarna tillverkas till en negativ elektrod enligt en viss proportion, kan syftet att utöka kontaktområdet mellan partiklarna, minska elektrodens impedans, öka elektrodens kapacitet och minska möjligheten för utfällning av aktiv metallisk litium uppnås.

Kvaliteten på SEI-filmbildningen påverkar direkt laddnings- och urladdningsprestanda samt säkerheten hos 4s lipo-batteriet. Svag oxidation av ytan på kolmaterial, eller reduktion, dopning, ytmodifiering av kolmaterial och användning av sfäriska eller fibrösa kolmaterial hjälper till att förbättra kvaliteten på SEI-filmen.
Stabiliteten hos elektrolyten är relaterad till typen av litiumsalt och lösningsmedel. Den termiska stabiliteten hos 4s lipo-batteriet kan förbättras genom att använda ett litiumsalt med god termisk stabilitet och ett lösningsmedel med ett brett potentiellt stabilitetsfönster. Att tillsätta några högkokande, högflampunkts- och icke-brännbara lösningsmedel till elektrolyten kan förbättra säkerheten hos 4s lipo-batteriet.
Typen och mängden ledande medel och bindemedel påverkar också den termiska stabiliteten hos 4s lipo-batteriet. Bindemedlet och litium reagerar vid hög temperatur och genererar mycket värme. Olika bindemedel har olika värmevärden, och värmevärdet för PVDF är nästan noll. Fluorbindemedel är 2 gånger så mycket, att ersätta PVDF med fluorfria bindemedel kan förbättra den termiska stabiliteten hos 4s lipo-batteriet.

2. Förbättra 4s lipo-batteriets överladdningsskyddsförmåga

För att förhindra överladdning av 4s lipo-batteriet används vanligtvis en dedikerad laddningskrets för att kontrollera laddnings- och urladdningsprocessen för 4s lipo-batteriet, eller en säkerhetsventil installeras på ett enskilt 4s lipo-batteri för att ge en högre grad av överladdningsskydd; för det andra kan även en positiv temperaturkoefficientmotstånd (PTC) användas, dess mekanism är att när 4s lipo-batteriet värms upp på grund av överladdning ökar det interna motståndet i 4s lipo-batteriet, vilket därigenom begränsar överladdningsströmmen; ett speciellt membran kan också användas, när temperaturen på membranet blir för hög vid onormala förhållanden i 4s lipo-batteriet krymper och blockerar membranets porer, vilket förhindrar migration och överladdning av 4s lipo-batteriet.

3. Förhindra kortslutning av 4s lipo-batteri

För membranet är porositeten cirka 40%, och fördelningen är jämn. Membranet med en porstorlek på 10 nm kan förhindra rörelse av små partiklar från positiva och negativa elektroder, vilket därigenom förbättrar säkerheten för 4s lipo-batteriet;
Isoleringsspänningen för separatorn är direkt relaterad till kontakten mellan den positiva och negativa elektroden. Isoleringsspänningen för separatorn beror på materialet och strukturen hos separatorn samt monteringsförhållandena för 4s lipo-batteriet.
Användningen av kompositseparatorer (såsom PP/PE/PP) med en stor skillnad mellan termisk stängningstemperatur och smälttemperatur kan förhindra termisk rusning i 4s lipo-batteri.

Separatorns yta är belagd med ett keramiskt lager för att förbättra separatorns temperaturbeständighet. Genom att använda lågsmältande PE (125℃) för att stänga porerna vid lägre temperatur, kan PP (155℃) bibehålla membranets form och mekaniska styrka, förhindra kontakt mellan positiva och negativa elektroder och säkerställa säkerheten för 4s lipo-batteriet.
Det är välkänt att grafitnegativ används för att ersätta metalliskt litium-negativ, så att avsättning och upplösning av litium på den negativa elektrodens yta under laddnings- och urladdningsprocessen blir interkalation och extraktion av litium i kolpartiklarna, vilket förhindrar bildandet av litiumdendriter.

Men detta betyder inte att säkerheten för 4s lipo-batteriet har lösts. Under laddningsprocessen av 4s lipo-batteriet, om den positiva elektrodens kapacitet är för stor, kommer metalliskt litium att fällas ut på den negativa elektrodens yta, den negativa elektrodens kapacitet är för mycket, och kapacitetsförlusten i 4s lipo-batteriet är allvarlig.
Beläggningens tjocklek och dess jämnhet påverkar också interkalation och deinterkalation i det aktiva materialet. Till exempel är ytdensiteten på den negativa elektroden tjock och ojämn, så polariseringsstorleken är olika överallt under laddningsprocessen, och metalliskt litium kan lokalt fällas ut på den negativa elektrodens yta.
Dessutom kan felaktiga användningsförhållanden också orsaka kortslutning av 4s lipo-batteriet. Under låga temperaturförhållanden är avsättningshastigheten större än insättningshastigheten, vilket leder till avsättning av metalliskt litium på elektrodens yta och orsakar kortslutning. Därför är kontroll av förhållandet mellan positiva och negativa material samt förbättring av beläggningens jämnhet nycklarna för att förhindra bildandet av litiumdendriter.

Dessutom kan kristalliseringen av bindemedlet och bildandet av koppar-dendriter också orsaka interna kortslutningar i 4s lipo-batteriet. Vid beläggningsprocessen avlägsnas allt lösningsmedel i slurryn genom beläggning, bakning och uppvärmning. Om uppvärmningstemperaturen är för hög kan bindemedlet också kristallisera, vilket får det aktiva materialet att flagna av och orsaka kortslutning inuti 4s lipo-batteriet.
Under överurladdningsförhållanden, när 4s lipo-batteriet urladdas till 1-2V, börjar kopparfolien som den negativa elektrodens strömsamlare att lösas upp och fällas ut på den positiva elektroden. Intern kortslutning i lipo-batteriet.
Ovanstående är allt innehåll som CNHL lithium 4s lipo batteritillverkare har presenterat för dig idag. Jag hoppas att ovanstående innehåll kan hjälpa dig att bättre förstå åtgärderna för att förhindra explosion av 4s lipo-batteri, så att du kan använda 4s lipo-batteriet säkert.
Mer information om litiumbatterier finns nedan:
Detaljerad förklaring av 6s lipo batteri katodmaterial
Lipo batteri 3s hanteringssystem och dess nödvändighet