Faktoren, die die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien beeinflussen

Mit der kontinuierlichen Aktualisierung und Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterietechnologie wurden die Vorteile des geringen Gewichts, der hohen Kapazität und der langen Lebensdauer von den Verbrauchern nach und nach bevorzugt. Der Markt wurde von Mobiltelefonen auf Kameras, DVDs, Modellflugzeuge, Spielzeug und andere Bereiche ausgedehnt. In den letzten Jahren haben Lithium-Ionen-Batterien in Großgeräten wie elektrischer Hardware, Werkzeugen, Notstromversorgungen, Spannungsreglern, Elektrofahrrädern und leichten Elektrofahrzeugen zunehmend Beachtung gefunden. Diese Geräte erfordern Batterien mit großer Kapazität und hohen Leistungsbedingungen. Ob Lithium-Ionen-Akkus die grundlegenden Anforderungen an hohe Sicherheit, hohe Leistung und lange Lebensdauer erfüllen können, ist für viele Experten und Wissenschaftler ein wichtiges Thema.

Die Sicherheit von Lithium-Ionen-Power-Batterien bezieht sich im Allgemeinen auf Unfälle, die durch unsachgemäßen Gebrauch von Power-Batterien, Fehlfunktionen, Unfälle und Missbrauch, Ausbeulen der Batterien, Temperaturdrücke, die über den Nutzungsstandards liegen, und sogar Explosionen und Brände verursacht werden, die die Sicherheit der Benutzer gefährden Leben und Eigentum. . Explosionen und Brände sind die schwerwiegendsten Sicherheitsvorfälle. Die internen Ursachen für den Missbrauch von Lithium-Ionen-Batterien, die eine Explosion verursachen, sind kompliziert, aber die meisten von ihnen werden durch übermäßige Temperatur und Druck verursacht, und die meisten Ursachen für die beiden können auf die thermische Durchgehenreaktion der Lithium-Ionen-Batterie zurückgeführt werden. das heißt, die exotherme Reaktion. Diese exothermen Reaktionen umfassen im Allgemeinen die Zersetzung eines Batterieelektroden-SEI-Films, die Reaktion von interkalierendem Lithium mit einem Lösungsmittel, die Zersetzungsreaktion eines positiven Elektrodenmaterials und dergleichen.

Das positive Elektrodenmaterial ist das wichtigste Lithiummanganat

Bei der Sicherheit von Lithium-Ionen-Leistungsbatterien ist das positive Elektrodenmaterial im Elektrodenmaterial der Schlüssel und auch die Hauptursache für das Sicherheitsrisiko von Lithium-Ionen-Batterien. Die Suche nach Elektrodenmaterialien mit hoher Energiedichte, hoher Sicherheit, Umweltschutz und niedrigem Preis ist der Schlüssel zur Entwicklung von Leistungsbatterien. Die derzeit gebräuchlichen Kathodenmaterialien sind Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, Lithiumnickelkobaltmanganoxid und Lithiumeisenphosphat. Nach den im In- und Ausland gewonnenen Daten ist lithiumkobaltoxid ein Sicherheitsrisiko für Leistungsbatterien. Es wird im Allgemeinen nicht als positives Elektrodenmaterial für Leistungsbatterien verwendet. die Verwendung von Lithiummanganat ist üblich; Nickel-Kobalt-Manganat wird in China weniger verwendet. Einige Hersteller in Taiwan und Japan verwenden es.

Aufgrund der reichen Manganressourcen (insbesondere in China, den dritthöchsten Reserven der Welt), kostengünstig, umweltfreundlich und Lithiummangansäure mit hoher Entladespannung, ausgereifter Technologie, guter Sicherheit, mit anderen Schichtstrukturen nicht möglich Zusammen mit den Vorteilen des Anodenmaterials wie der Lade- und Entladefähigkeit mit hoher Geschwindigkeit hat Lithiummangansäure bei der Förderung von Lithium-Elektrizitätsbatterien einen großen Vorteil. Obwohl die spezifische Kapazität relativ gering ist, stellt die große Größe der Leistungsbatterie selbst keine offensichtliche Schwäche dar. Lithium-Ionen-Batterien mit Lithium-Manganat als Anodenmaterial weisen eine gute Sicherheit und thermische Stabilität auf. Lithiummanganat hat jedoch auch die Nachteile einer schnellen Kapazitätsdämpfung (insbesondere bei hohen Temperaturen) und einer kurzen Lebensdauer, die den tatsächlichen Verwendungsprozess behindern.

Der Vorteil von Lithium-Nickel-Kobalt-Manganoxid-Material ist eine hohe spezifische Kapazität und eine ausgezeichnete Zyklusleistung. Die hergestellte Lithium-Ionen-Batterie hat eine sehr hohe spezifische Energie und ist für den Einsatz in Bereichen geeignet, in denen Gewicht und Volumen streng begrenzt sind, aber hohe Energie erforderlich ist. Aufgrund der Verwendung von Metallen wie Kobalt und Nickel ist der Preis für Lithium-Nickel-Kobalt-Manganoxid nach Lithium-Kobaltoxid an zweiter Stelle. Derzeit muss Lithium-Nickel-Kobalt-Manganoxid bei der Anwendung von Leistungsbatterien jedoch noch bewertet werden. Im Inland verwendete Materialien werden normalerweise durch Dotierung modifiziert, um ihre Sicherheitsleistung zu verbessern. Es wurden jedoch keine großtechnischen Anwendungen beobachtet.

Lithiumeisenphosphat hat die Vorteile von reichlich vorhandenen Rohstoffen, niedrigem Preis, hoher spezifischer Kapazität, ausgezeichneter Hochtemperaturzyklusleistung und hoher Sicherheitsleistung und ist ein vielversprechendes Leistungsbatteriekathodenmaterial. Die Verwendung von Lithiumeisenphosphat als neues positives Elektrodenmaterial für Leistungsbatterien hat in den letzten Jahren zugenommen. Aufgrund der Einschränkungen von Patentfragen gibt es in Europa und Nordamerika nicht viele Hersteller von Lithium-Eisenphosphat-Großbatterien, und der Markt wird im Wesentlichen von einigen wenigen Herstellern monopolisiert. Obwohl viele Lithium-Ionen-Hersteller in China in die Forschung und Entwicklung von lithium-eisenphosphat-batterien investiert haben, variiert die Qualität der Produkte aufgrund unterschiedlicher Technologie- und Prozessniveaus stark.

Zusatzstoffe und Elektrolyte sorgen für Sicherheit

Das Design des Lithium-Ionen-Akkus wirkt sich auch auf die Sicherheit des Akkus aus.

Nur durch sorgfältige Berechnung und Kontrolle der positiven und negativen Verhältnisse, der Art des Haftvermittlers, der Montagemethode der Membran, der Art des Ohrs, der Schweißmethode und der Verpackungsform kann die Stromverteilung des Polstücks ermittelt werden Zumutbar ist die Polarisation der Batterie gering und die Wärmeableitung ist gut und effizient und sicher. Aus Sicherheitsgründen werden Leistungsbatterien häufig so ausgelegt, dass berücksichtigt wird, ob die Rate, mit der das Batteriesystem Wärme an die Umgebung überträgt, größer ist als die Rate, mit der das System Wärme erzeugt, wenn Anomalien auftreten, da dies die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens bestimmt Reaktion.

Um die Sicherheit der Leistungsbatterie weiter zu verbessern, fügen viele Hersteller dem Elektrolyten der Batterie im Allgemeinen funktionelle Additive hinzu. Diese Additive wirken gegen Überladung, Blähungen, niedrige Temperaturen und flammhemmend. Es ist erwähnenswert, dass die Zugabe von Flammschutzmittel in den Elektrolyten auch eine wichtige Richtung ist, um die Sicherheit der Leistungsbatterie zu verbessern. Der Zweck der Zugabe eines Flammschutzmittels besteht darin, den Sauerstoffindex der Elektrolytverbrennung zu erhöhen. Es ist bekannt, dass wenn der Sauerstoffindex des Materials 27 überschreitet, es eine flammhemmende Substanz ist und das gegenwärtig entwickelte Flammschutzmittel diesen Index erreicht oder erreicht hat. Für Power-Batterie-Elektrolyte ist die Entwicklung von Additiven für einzelne Funktionsindikatoren nicht schwierig. Die Schwierigkeit besteht darin, die Sicherheit des Elektrolyten unter Berücksichtigung anderer herkömmlicher Eigenschaften zu gewährleisten. Um die Funktionen des Elektrolyten auszugleichen, ist die Erforschung multifunktionaler Gruppen und Verbundadditive auch die Forschungs- und Entwicklungsrichtung.

Schutzplatine ist unerlässlich

Um die Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkus zu erhöhen, ist die Schutzplatine ein Muss für den Akku. In den meisten Fällen sollte die Lithiumschutzplatine die Funktion haben, die Arbeitsbedingungen der Lithiumionenbatterie wie Spannung, Strom, Temperatur usw. zu steuern. Aufgrund der besonderen Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien müssen leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien zusammen mit der Schutzplatine verwendet werden, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des gesamten Systems zu gewährleisten. Bei der paarweisen Montage und Langzeitnutzung gibt es zwangsläufig individuelle Unterschiede bei den Akkus. Die Schutzplatine (oder das Batteriemanagementsystem) ist für die Überwachung von Spannung, Strom, Temperatur und sogar der Kapazität der gesamten Batterie verantwortlich. Um genau und korrekt zu sein, kann es seine angemessene Rolle spielen. Gleichzeitig unterscheiden sich aufgrund der unterschiedlichen individuellen Leistung des Akkus die Spannung und die verfügbare Kapazität jedes Akkus bei gleichem Lade- und Entladestrom. Mit zunehmender Anzahl von Zyklen wird der Leistungsunterschied jeder Batterie immer bedeutender, wodurch die Leistung des gesamten Batteriepacks erheblich verringert und die Lebensdauer erheblich verkürzt wird. Damit die Leistung des Batteriepacks das Leistungsniveau der einzelnen Batterie erreicht oder sich diesem nähert, müssen die jeweiligen Batterien ausgeglichen werden, um die Verschlechterung der Lade- und Entladeleistung jedes Monomers im Batteriepack zu minimieren. Derzeit verwenden die meisten Hersteller eine symmetrische Ladeschutzplatine, um den Lithium-Ionen-Akku zu warten.

Daher ist beim Sicherheitsfaktor der Leistungslithium-Ionen-Batterie das Elektrodenmaterial ein entscheidender Faktor, und das Materialsystem, das den Industrieteststandard garantieren kann, besteht nur aus Lithiummanganat und Lithiumeisenphosphat. Die von Herstellern üblicherweise verwendeten Sicherheitsleistungsadditive und kompatiblen Elektrolyte gewährleisten eine bessere Verwendung von Lithium-Ionen-Leistungsbatterien. Darüber hinaus bietet die Lithium-Ionen-Schutzplatine verschiedene Funktionen zum Schutz der lithium-batterie, die die sichere und zuverlässige Verwendung der Power-Batterie gewährleisten können. Die praktische Verwendung der Ladungsausgleichsfunktion stellt sicher, dass der Lithium-Ionen-Akku mit hoher Sicherheit und langer Lebensdauer arbeiten kann. Aus Sicht zukünftiger Trends ist die gemeinsame Entwicklung von Lithium-Ionen-Leistungsbatterien, speziellen Schutzplatinen und Geräten ein wissenschaftlicher Entwicklungspfad.

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