4s lipo pilin patlamasını önlemek için alınacak önlemler nelerdir?

4s lipo pil güvenliği karmaşık ve kapsamlı bir sorundur. 4s lipo pil güvenliğindeki en büyük gizli tehlike, 4s lipo pilin rastgele iç kısa devresidir; bu da sahada arıza ve termal kaçışa yol açar. Bu nedenle, yüksek termal stabiliteye sahip malzemelerin geliştirilmesi ve kullanılması, 4s lipo pilin güvenlik performansını artırmanın temel yolu ve gelecekteki çaba yönüdür. Sonraki bölümde, profesyonel 4s lipo pil tedarikçisi CNHL, 4s lipo pil patlamasını önlemek için birkaç önlemi detaylı olarak tanıtacaktır.

1. 4s lipo pil malzemesinin termal stabilitesini artırmak

Katot malzemeleri, sentez koşullarını optimize ederek, sentez yöntemlerini geliştirerek ve iyi termal stabiliteye sahip malzemeler sentezleyerek katot malzemelerinin termal stabilitesini artırabilir; ya da kompozit teknoloji (örneğin doping teknolojisi) ve yüzey kaplama teknolojisi (örneğin kaplama teknolojisi) kullanabilir.
Negatif elektrot malzemesinin termal stabilitesi, negatif elektrot malzemesinin türü, malzeme parçacıklarının boyutu ve negatif elektrot tarafından oluşan SEI filminin stabilitesi ile ilgilidir. Parçacıklar belirli bir oranda negatif elektrot haline getirilirse, parçacıklar arasındaki temas alanını genişletme, elektrot empedansını azaltma, elektrot kapasitesini artırma ve aktif metal lityum çökelme olasılığını azaltma amacı gerçekleştirilebilir.

SEI filmi oluşum kalitesi, 4s lipo pilin şarj ve deşarj performansı ile güvenliğini doğrudan etkiler. Karbon malzemelerin yüzeyinin zayıf oksidasyonu veya indirgenmesi, doping, yüzey modifikasyonu ve küresel ya da lifli karbon malzemelerin kullanımı, SEI filmi kalitesinin iyileştirilmesine yardımcı olur.
Elektrolitin stabilitesi, lityum tuzu ve çözücünün türü ile ilgilidir. İyi termal stabiliteye sahip bir lityum tuzu ve geniş potansiyel stabilite penceresine sahip bir çözücü kullanarak 4s lipo pilin termal stabilitesi artırılabilir. Elektrolite yüksek kaynama noktası, yüksek parlama noktası ve yanıcı olmayan bazı çözücüler eklemek, 4s lipo pilin güvenliğini artırabilir.
İletken ajan ve bağlayıcının türü ve miktarı da 4s lipo pilin termal stabilitesini etkiler. Bağlayıcı ve lityum yüksek sıcaklıkta reaksiyona girerek çok ısı üretir. Farklı bağlayıcıların farklı kalorifik değerleri vardır ve PVDF'nin kalorifik değeri neredeyse sıfırdır. Florlu bağlayıcının 2 katı kadar olan PVDF'nin flor içermeyen bağlayıcı ile değiştirilmesi, 4s lipo pilin termal stabilitesini artırabilir.

2. 4s lipo pilin aşırı şarj koruma yeteneğini geliştirin

4s lipo pilin aşırı şarj edilmesini önlemek için genellikle 4s lipo pilin şarj ve deşarj sürecini kontrol eden özel bir şarj devresi kullanılır veya tek bir 4s lipo pile daha yüksek aşırı şarj koruması sağlamak için bir emniyet valfi takılır; ikinci olarak, pozitif sıcaklık katsayılı direnç (PTC) de kullanılabilir, mekanizması, 4s lipo pil aşırı şarj nedeniyle ısındığında, 4s lipo pilin iç direncinin artması ve böylece aşırı şarj akımının sınırlandırılmasıdır; özel bir diyafram da kullanılabilir, 4s lipo pil anormal olduğunda diyaframın sıcaklığı çok yükselirse, diyaframın gözenekleri küçülür ve tıkanır, göçü engeller ve 4s lipo pilin aşırı şarjını önler.

3. 4s lipo pilin kısa devresini önleyin

Diyafram için gözeneklilik yaklaşık %40'tır ve dağılımı düzgündür. 10nm gözenek boyutuna sahip diyafram, pozitif ve negatif elektrotların küçük parçacıklarının hareketini engelleyerek 4s lipo pilin güvenliğini artırabilir;
Ayırıcı izolasyon voltajı, pozitif ve negatif elektrotlar arasındaki temasla doğrudan ilişkilidir. Ayırıcı izolasyon voltajı, ayırıcı malzemesi ve yapısı ile 4s lipo pilin montaj koşullarına bağlıdır.
PP/PE/PP gibi kompozit ayırıcıların kullanımı, termal kapanma sıcaklığı ile erime sıcaklığı arasındaki büyük fark, 4s lipo pilin termal kaçak yapmasını önleyebilir.

Ayırıcı yüzeyi, ayırıcının sıcaklık direncini artırmak için seramik bir tabaka ile kaplanmıştır. Düşük erime noktası PE (125℃) kullanılarak gözenekler daha düşük sıcaklıkta kapatılır, PP (155℃) ise diyaframın şeklini ve mekanik dayanıklılığını korur, pozitif ve negatif elektrotların temasını önler ve 4s lipo pilin güvenliğini sağlar.
Bilindiği gibi, grafit negatif elektrot, metal lityum negatif elektrotun yerine kullanılır, böylece şarj ve deşarj sürecinde negatif elektrot yüzeyindeki lityumun çökelmesi ve çözünmesi, karbon parçacıklarındaki lityumun interkalasyonu ve ekstraksiyonu haline gelir, bu da lityum dendritlerinin oluşmasını önler.

Ancak bu, 4s lipo pilin güvenliğinin tamamen çözüldüğü anlamına gelmez. 4s lipo pilin şarj işlemi sırasında, pozitif elektrot kapasitesi çok büyükse, metal lityum negatif elektrot yüzeyinde çökelir, negatif elektrot kapasitesi çok fazlaysa ve 4s lipo pil kapasite kaybı ciddi olur.
Kaplama kalınlığı ve homojenliği, aktif malzemedeki interkalasyon ve deinterkalasyonu da etkiler. Örneğin, negatif elektrotun yüzey yoğunluğu kalın ve düzensizdir, bu yüzden şarj işlemi sırasında polarizasyon her yerde farklıdır ve metal lityum negatif elektrot yüzeyinde lokal olarak çökelmiş olabilir.
Buna ek olarak, yanlış kullanım koşulları da 4s lipo pilin kısa devre yapmasına neden olabilir. Düşük sıcaklık koşullarında, çökelme hızı giriş hızından daha büyüktür, bu da elektrot yüzeyinde metal lityumun çökelmesine ve kısa devreye yol açar. Bu nedenle, pozitif ve negatif malzeme oranının kontrolü ve kaplama homojenliğinin artırılması, lityum dendritlerinin oluşumunu önlemenin anahtarıdır.

Ayrıca, bağlayıcının kristalleşmesi ve bakır dendritlerinin oluşumu da 4s lipo pilde iç kısa devrelere neden olabilir. Kaplama işlemi sırasında, hamurun içindeki tüm çözücü kaplama, pişirme ve ısıtma ile giderilir. Isıtma sıcaklığı çok yüksek olursa, bağlayıcı da kristalleşebilir, bu da aktif malzemenin soyulmasına ve 4s lipo pilin içinde kısa devreye yol açar.
Aşırı deşarj koşullarında, 4s lipo pil 1-2V'ye kadar aşırı deşarj edildiğinde, negatif elektrot akım toplayıcısı olarak bakır folyo çözünmeye başlayacak ve pozitif elektrot üzerinde çökelme yapacaktır. Lipo pilin iç kısa devresi.
Yukarıdaki içerik, bugün CNHL lityum 4s lipo pil üreticileri tarafından size sunulmuştur. Umarım yukarıdaki içerik, 4s lipo pilin patlamasını önleme önlemlerini daha iyi anlamanıza yardımcı olur, böylece 4s lipo pili güvenli bir şekilde kullanabilirsiniz.
Lityum piller hakkında daha fazla bilgi aşağıda bulunabilir:
6s lipo pil katot malzemesinin detaylı açıklaması
Lipo pil 3s yönetim sistemi ve gerekliliği