लिथियम बैटरी सेल के सुरक्षा डिज़ाइन को कौन सा कारक प्रभावित करता है? बैटरी सेल के समग्र सुरक्षा डिज़ाइन को मजबूत करें
बैटरी सेल वह कड़ी है जो बैटरी के विभिन्न पदार्थों को जोड़ती है। यह सकारात्मक इलेक्ट्रोड, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, डायाफ्राम, टैब और पैकेजिंग फिल्म का एकीकरण है। बैटरी सेल का संरचनात्मक डिज़ाइन न केवल विभिन्न सामग्रियों के प्रदर्शन को प्रभावित करता है, बल्कि समग्र बैटरी को भी प्रभावित करता है। इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन और सुरक्षा प्रदर्शन का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। सामग्रियों का चयन और कोशिका संरचना का डिज़ाइन वास्तव में भाग और संपूर्ण के बीच का संबंध है। सेल के डिज़ाइन में, भौतिक गुणों के संयोजन में एक उचित संरचनात्मक मॉडल तैयार किया जाना चाहिए।
इसके अलावा, लिथियम बैटरी की संरचना में कुछ अतिरिक्त सुरक्षा उपकरणों पर भी विचार किया जा सकता है। सामान्य सुरक्षा तंत्र इस प्रकार डिज़ाइन किए गए हैं:
1 स्विचिंग तत्व का उपयोग करते हुए, जब बैटरी में तापमान बढ़ता है, तो इसका प्रतिरोध मूल्य बढ़ जाता है, और जब तापमान बहुत अधिक होता है, तो यह स्वचालित रूप से बिजली की आपूर्ति बंद कर देगा;
2 सुरक्षा वाल्व (यानी, बैटरी के शीर्ष पर वेंट छेद) सेट करें, जब बैटरी का आंतरिक दबाव एक निश्चित मूल्य तक बढ़ जाता है, तो बैटरी की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए सुरक्षा वाल्व स्वचालित रूप से खुल जाएगा।
कोशिका संरचना के सुरक्षा डिज़ाइन के कुछ उदाहरण निम्नलिखित हैं:
ए) सकारात्मक और नकारात्मक क्षमता अनुपात और डिजाइन आकार
सकारात्मक और नकारात्मक सामग्रियों की विशेषताओं के अनुसार सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के उचित क्षमता अनुपात का चयन करें। कोशिकाओं की सकारात्मक और नकारात्मक क्षमताओं का अनुपात लिथियम-आयन बैटरी की सुरक्षा से संबंधित एक महत्वपूर्ण कड़ी है। यदि सकारात्मक क्षमता बहुत बड़ी है, तो धातु लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर दिखाई देगा। यदि नकारात्मक इलेक्ट्रोड बहुत बड़ा है, तो बैटरी की क्षमता बहुत कम हो जाएगी। सामान्यतया, एन/पी=1.05~1.15, और वास्तविक बैटरी क्षमता और सुरक्षा आवश्यकताओं के अनुसार उचित विकल्प चुनें। बड़े और छोटे टुकड़ों को डिज़ाइन करें ताकि नकारात्मक इलेक्ट्रोड पेस्ट (सक्रिय सामग्री) की स्थिति सकारात्मक इलेक्ट्रोड पेस्ट की स्थिति को कवर कर सके। आम तौर पर, चौड़ाई 1-5 मिमी बड़ी होनी चाहिए और लंबाई 5-10 मिमी बड़ी होनी चाहिए।
बी) डायाफ्राम की चौड़ाई के लिए एक मार्जिन है
डायाफ्राम चौड़ाई डिजाइन का सामान्य सिद्धांत सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के सीधे संपर्क के कारण आंतरिक शॉर्ट सर्किट को रोकना है। बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान और थर्मल शॉक के वातावरण में डायाफ्राम के थर्मल सिकुड़न के कारण, डायाफ्राम लंबाई और चौड़ाई की दिशा में विकृत हो जाता है, और डायाफ्राम लंबाई और चौड़ाई की दिशा में विकृत हो जाता है। झुर्रीदार क्षेत्र सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी में वृद्धि के कारण ध्रुवीकरण को बढ़ाता है; डायाफ्राम का फैला हुआ क्षेत्र डायाफ्राम के पतले होने के कारण माइक्रो-शॉर्ट सर्किट की संभावना को बढ़ाता है; डायाफ्राम के किनारे क्षेत्र के सिकुड़न से सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड का सीधा संबंध हो सकता है। संपर्क और आंतरिक शॉर्ट-सर्किट होते हैं, जो थर्मल रनवे के कारण बैटरी को खतरनाक बना सकते हैं। इसलिए, बैटरी डिजाइन करते समय, विभाजक के क्षेत्र और चौड़ाई का उपयोग करते समय इसकी सिकुड़न विशेषताओं पर विचार करना चाहिए, और विभाजक एनोड और कैथोड से बड़ा होता है। प्रक्रिया त्रुटि को ध्यान में रखते हुए, आइसोलेशन फिल्म पोल टुकड़े के बाहरी किनारे से कम से कम 0.1 मिमी लंबी होनी चाहिए।
ग) इन्सुलेशन उपचार
लिथियम-आयन बैटरियों के संभावित सुरक्षा खतरों के लिए आंतरिक शॉर्ट सर्किट एक महत्वपूर्ण कारक है। ऐसे कई संभावित खतरनाक हिस्से हैं जो बैटरी सेल के संरचनात्मक डिजाइन में आंतरिक शॉर्ट सर्किट का कारण बनते हैं। इसलिए, असामान्य स्थितियों को रोकने के लिए इन प्रमुख स्थानों पर आवश्यक उपाय या इन्सुलेशन स्थापित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, बैटरी में शॉर्ट सर्किट की स्थिति में: सकारात्मक और नकारात्मक कानों के बीच आवश्यक दूरी बनाए रखें; अंत के एक तरफ चिपकाए बिना बीच में इंसुलेटिंग टेप रखें, और सभी खुले हिस्सों को ढक दें; सकारात्मक एल्यूमीनियम पन्नी और नकारात्मक सक्रिय सामग्री के बीच इन्सुलेट टेप चिपकाएं; इंसुलेटिंग टेप लगाने से टैब के सभी वेल्डिंग हिस्से कवर हो जाएंगे; सेल के शीर्ष पर इंसुलेटिंग टेप का उपयोग किया जाता है।
घ) सुरक्षा वाल्व सेट करें (दबाव राहत उपकरण)
लिथियम-आयन बैटरियां खतरनाक होती हैं, अक्सर अत्यधिक आंतरिक तापमान या अत्यधिक दबाव के कारण विस्फोट और आग लग जाती हैं; एक उचित दबाव राहत उपकरण स्थापित करने से खतरा होने पर बैटरी के अंदर दबाव और गर्मी तुरंत निकल सकती है, जिससे विस्फोट का खतरा कम हो जाता है। एक उचित दबाव राहत उपकरण की आवश्यकता होती है जो न केवल सामान्य ऑपरेशन के दौरान बैटरी के आंतरिक दबाव को पूरा करता है, बल्कि आंतरिक दबाव खतरनाक सीमा तक पहुंचने पर दबाव को राहत देने के लिए स्वचालित रूप से खुलता है। डिज़ाइन के लिए विरूपण विशेषताएँ; सुरक्षा वाल्व का डिज़ाइन लैमेला, किनारों, सीम और पायदान द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।
3 शिल्प कौशल के स्तर में सुधार करें
बैटरी सेल उत्पादन प्रक्रिया के मानकीकरण एवं मानकीकरण में अच्छा कार्य करने का प्रयास। मिश्रण, कोटिंग, बेकिंग, कॉम्पेक्टिंग, स्लिटिंग और वाइंडिंग के चरणों में, मानकीकरण तैयार करें (जैसे डायाफ्राम चौड़ाई, इलेक्ट्रोलाइट इंजेक्शन मात्रा, आदि), और प्रक्रिया विधियों में सुधार करें (जैसे कम दबाव इंजेक्शन विधि, केन्द्रापसारक शैल विधि, आदि) .), प्रक्रिया नियंत्रण में अच्छा काम करें, प्रक्रिया की गुणवत्ता सुनिश्चित करें और उत्पादों के बीच अंतर को कम करें; प्रमुख चरणों में विशेष चरण स्थापित करें जिनका सुरक्षा पर प्रभाव पड़ता है (जैसे डिबरिंग, पाउडर स्वीपिंग और विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग-अलग वेल्डिंग)। तरीके, आदि), मानकीकृत गुणवत्ता निगरानी लागू करें, दोषपूर्ण भागों को खत्म करें, और दोषपूर्ण उत्पादों को बाहर करें (जैसे पोल टुकड़ा विरूपण, डायाफ्राम पंचर, सक्रिय सामग्री शेडिंग और इलेक्ट्रोलाइट रिसाव, आदि); उत्पादन स्थल को साफ सुथरा रखें, और उत्पादन में अशुद्धियों और नमी को मिश्रित होने से रोकने के लिए 5एस प्रबंधन और 6-सिग्मा गुणवत्ता नियंत्रण लागू करें और सुरक्षा पर उत्पादन में अप्रत्याशित स्थितियों के प्रभाव को कम करें।
