Які заходи слід вжити, щоб запобігти вибуху 4s літій-полімерної батареї?

Безпека 4s lipo battery є складною та комплексною проблемою. Найбільшою прихованою небезпекою у безпеці 4s lipo battery є випадкове внутрішнє коротке замикання 4s lipo battery, що призводить до відмови на місці та теплового розгону. Тому розробка та використання матеріалів з високою тепловою стабільністю є фундаментальним шляхом і напрямком зусиль для покращення безпекових характеристик 4s lipo battery у майбутньому. Далі професійний постачальник 4s lipo battery CNHL детально ознайомить вас з кількома заходами для запобігання вибуху 4s lipo battery.

1. Покращення теплової стабільності матеріалу акумулятора 4s lipo

Матеріали катода можуть покращити теплову стабільність катодних матеріалів шляхом оптимізації умов синтезу, вдосконалення методів синтезу та синтезу матеріалів з гарною тепловою стабільністю; або використання технології композитів (наприклад, технології домішування) та технології поверхневого покриття (наприклад, технології нанесення покриття).
Теплова стабільність матеріалу негативного електрода пов'язана з типом матеріалу негативного електрода, розміром частинок матеріалу та стабільністю SEI-плівки, утвореної негативним електродом. Якщо частинки виготовити у негативний електрод за певною пропорцією, можна досягти мети розширення контактної площі між частинками, зниження імпедансу електрода, збільшення ємності електрода та зменшення ймовірності осадження активного металевого літію.

Якість формування SEI-плівки безпосередньо впливає на характеристики заряджання та розряджання і безпеку 4s lipo акумулятора. Слабке окислення поверхні вуглецевих матеріалів, або відновлення, допінг, модифікація поверхні вуглецевих матеріалів та використання сферичних або волокнистих вуглецевих матеріалів сприяють покращенню якості SEI-плівки.
Стабільність електроліту пов’язана з типом літієвої солі та розчинника. Теплову стабільність 4s lipo акумулятора можна покращити, використовуючи літієву сіль з хорошою тепловою стабільністю та розчинник з широким потенціальним вікном стабільності. Додавання деяких розчинників з високою температурою кипіння, високою температурою спалаху та негорючих до електроліту може покращити безпеку 4s lipo акумулятора.
Тип і кількість провідного агента та зв’язуючого також впливають на теплову стабільність 4s lipo акумулятора. Зв’язуючий реагує з літієм при високій температурі, виділяючи багато тепла. Різні зв’язуючі мають різну теплоту згоряння, і теплота згоряння PVDF майже дорівнює нулю. У 2 рази більша теплота згоряння фторвмісного зв’язуючого, заміна PVDF на безфторове зв’язуюче може покращити теплову стабільність 4s lipo акумулятора.

2. Покращення здатності захисту від перезарядження 4s lipo акумулятора

Щоб запобігти перезарядженню 4s lipo акумулятора, зазвичай використовується спеціальна зарядна схема для контролю процесу заряджання та розряджання 4s lipo акумулятора, або на окремий 4s lipo акумулятор встановлюється запобіжний клапан для забезпечення більшого ступеня захисту від перезарядження; по-друге, можна також використовувати позитивний температурний коефіцієнтний резистор (PTC), механізм якого полягає в тому, що при нагріванні 4s lipo акумулятора через перезарядження внутрішній опір 4s lipo акумулятора збільшується, обмежуючи таким чином струм перезарядження; також можна використовувати спеціальну діафрагму, коли температура діафрагми при аномалії 4s lipo акумулятора занадто висока, пори діафрагми стискаються і блокуються, запобігаючи міграції та перезарядженню 4s lipo акумулятора.

3. Запобігання короткому замиканню 4s lipo акумулятора

Для діафрагми пористість становить близько 40%, а розподіл рівномірний. Діафрагма з розміром пор 10нм може запобігти руху дрібних частинок позитивних і негативних електродів, тим самим покращуючи безпеку 4s lipo акумулятора;
Напруга ізоляції сепаратора безпосередньо пов'язана з контактом між позитивним і негативним електродами. Напруга ізоляції сепаратора залежить від матеріалу та структури сепаратора, а також від умов збірки 4s lipo акумулятора.
Використання композитних сепараторів (таких як PP/PE/PP) з великою різницею між температурою термічного замикання та температурою плавлення може запобігти тепловому розгону 4s lipo акумулятора.

Поверхня сепаратора покрита керамічним шаром для підвищення термостійкості сепаратора. Використання поліетилену з низькою температурою плавлення (125℃) для закриття пор при нижчій температурі, поліпропілен (155℃) може зберігати форму та механічну міцність діафрагми, запобігати контакту між позитивним і негативним електродами та забезпечувати безпеку акумулятора 4s lipo.
Добре відомо, що графітовий негативний електрод використовується для заміни металевого літієвого негативного електрода, щоб осадження та розчинення літію на поверхні негативного електрода під час процесу заряджання та розряджання перетворилися на інтеркаляцію та екстракцію літію в частинках вуглецю, що запобігає утворенню літієвих дендритів.

Але це не означає, що безпека акумулятора 4s lipo вирішена. Під час процесу заряджання акумулятора 4s lipo, якщо ємність позитивного електрода занадто велика, металевий літій буде осідати на поверхні негативного електрода, ємність негативного електрода занадто велика, і втрата ємності акумулятора 4s lipo буде серйозною.
Товщина покриття та його однорідність також впливають на інтеркаляцію та деінтеркаляцію в активному матеріалі. Наприклад, поверхнева густина негативного електрода є товстою та неоднорідною, тому під час процесу заряджання поляризація різна в різних місцях, і металевий літій може локально осідати на поверхні негативного електрода.
Крім того, неправильні умови використання також можуть спричинити коротке замикання акумулятора 4s lipo. За низьких температур швидкість осадження більша за швидкість вставлення, що призводить до осадження металевого літію на поверхні електрода і викликає коротке замикання. Тому контроль співвідношення позитивних і негативних матеріалів та підвищення однорідності покриття є ключовими для запобігання утворенню літієвих дендритів.

Крім того, кристалізація зв’язуючого матеріалу та утворення мідних дендритів також можуть спричинити внутрішні короткі замикання в акумуляторі 4s lipo. Під час процесу нанесення покриття весь розчинник у суспензії видаляється шляхом нанесення, випікання та нагрівання. Якщо температура нагрівання занадто висока, зв’язуючий матеріал також може кристалізуватися, що призведе до відшарування активного матеріалу та короткого замикання всередині акумулятора 4s lipo.
За умов надмірного розряду, коли акумулятор 4s lipo розряджається до 1-2В, мідна фольга як колектор струму негативного електрода починає розчинятися і осідати на позитивному електроді. Внутрішнє коротке замикання акумулятора lipo.
Вище наведено весь контент, представлений вам сьогодні виробниками літієвих акумуляторів CNHL 4s lipo. Сподіваюся, що наведена інформація допоможе вам краще зрозуміти заходи щодо запобігання вибуху акумулятора 4s lipo, щоб ви могли безпечно використовувати акумулятор 4s lipo.
Більше інформації про літійові акумулятори можна знайти нижче:
Детальне пояснення матеріалу катода акумулятора 6s lipo
Система управління літій-полімерною батареєю 3s та її необхідність