Wie kann man intelligente und adaptive Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen Umgebungen entwickeln?

Mit der Popularität von Lithium-Ionen-Batterien auf dem Weltmarkt werden jedes Jahr Milliarden von Lithium-Ionen-Batterien hergestellt und gelangen in die Hände der Verbraucher. Lithium-Ionen-Batterien bringen viel Komfort in unser Leben, verbergen aber auch viele Sicherheitsprobleme. In den letzten Jahren, mit der Entwicklung der Intelligenzwelle, haben sich immer mehr Geräte in Richtung Intelligenz entwickelt, wie Fernsehen, Lautsprecher, Automobile usw. Sie können sich ständig verbessern und die Selbstentwicklung je nach Umwelt und Umwelt verwirklichen Nutzungsgewohnheiten der Benutzer. Verbessern Sie die Benutzererfahrung.

Bei Lithium-Ionen-Batterien können während des Gebrauchs unterschiedliche Verwendungsumgebungen getestet werden, und einige Verwendungsszenarien können für Lithium-Ionen-Batterien größere Herausforderungen darstellen. Wir hoffen, dass Lithium-Ionen-Batterien intelligenter sein und die Verwendungsstrategie von Lithium-Ionen-Batterien an die Betriebsumgebung anpassen können. Zum einen garantiert es die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien, zum anderen kann es die Leistung und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien garantieren.

Intelligenter Selbstschutz

Der Selbstschutz von Lithium-Ionen-Zellen ist die grundlegendste Funktion von Lithium-Ionen-Zellen. Gegenwärtig kann das BMS-System von Lithium-Ionen-Batterien grundsätzlich Funktionen wie Temperaturschutz und Stromschutz erfüllen, dies ist jedoch alles Schutz auf Systemebene. Das intelligente Design von Lithium-Ionen-Batterien kann einen Selbstschutz der Lithium-Ionen-Batterieschicht erreichen, z. B. das Hinzufügen zusätzlicher Induktionselektroden zur Batterie, das Erhöhen der Temperaturrückkopplungs-Smart-Materialien und das Hinzufügen einiger intelligenter Strukturen und Materialien zur Lithium-Ionen-Batterie. So kann das intelligente Design eines lithium-ionen-akkus realisiert werden.

1, Kurzschlussschutz

Interner Kurzschluss ist ein ernstes Problem, das die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien beeinträchtigt. Kurzschlüsse in Lithium-Ionen-Batterien, die durch Lithium-Dendriten und überschüssige Materialien verursacht werden, verursachen häufig schwerwiegende Sicherheitsprobleme.

Um den durch das Wachstum von Lithiumdendriten verursachten internen Kurzschlussunfall zu lösen, wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um das Wachstum von Lithiumdendriten in der Lithiumionenbatterie zu überwachen. Zum Beispiel haben Wu et al. entwarf eine multifunktionale Membran, die eine Metallschicht in der Mitte einer herkömmlichen Polymermembran enthält. Diese Metallschicht wirkt als Lithiumdendritendetektor, indem die Beziehung zwischen dem Metall und der negativen Elektrode überwacht wird. Die Spannungsdifferenz kann die Überwachung von Lithiumdendriten realisieren, so dass die Membran die Funktion der herkömmlichen Membran beibehält und auch die Überwachung von Lithiumdendriten realisiert. Die KaiLiu-Dreischicht-Verbundmultifunktionsmembran der Stanford University zeichnet sich durch die Zugabe von SiO2 zur mittleren Schicht der Membran aus. Wenn der Lithiumdendrit bis zu einem gewissen Grad wächst, wenn die Membran durchstochen wird, reagiert SiO 2 mit metallischem Lithium, um Lithiumdendriten zu verbrauchen. Um ein weiteres Wachstum von Lithiumdendriten zu vermeiden.

2, intelligent, um eine Überhitzung des lithium-ionen-akkus zu verhindern

Wenn der Lithium-Ionen-akku überhitzt ist (z. B. externe Heizung, Kurzschluss-Selbstauslösungswärme usw.), zieht sich die Membran zusammen und es kommt zu einem Kurzschluss der positiven und negativen Pole, was zu einem thermischen Durchgehen führt . Die herkömmliche PP-PE-PP-Verbundmembran kann das Loch bei einer niedrigeren Temperatur automatisch schließen, wodurch die positiven und negativen Reaktionen abgeschnitten werden und die Überhitzung der Batterie verhindert wird. Wenn die Temperatur jedoch zu hoch ist, zieht sich auch die PP-Schicht zusammen. Diese dreischichtige Verbundmembran versagte ebenfalls.

Um das Sicherheitsproblem von Lithium-Ionen-Batterien unter Überhitzung zu lösen, haben Yim et al. entwarf ein elektrolytisches Additivmaterial, das die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien bei Überhitzung schützen kann. Wir alle wissen, dass das allgemeine elektrolytische Flammschutzmittel einen schwerwiegenden Einfluss auf die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien hat. Daher ist es in der Praxis schwierig anzuwenden. Das Patent von Yim et al. Flammschutzmittel sind in unabhängigen kleinen Kapseln enthalten. Die Außenwandmaterialien dieser Kapseln sind im Elektrolyten sehr stabil, so dass unter normalen Bedingungen die Leistung von Lithiumionenbatterien nicht beeinträchtigt wird. Wenn die Temperatur 70 Grad Celsius überschreitet, bewirkt der Bruch der Hülle unter Einwirkung des Dampfdrucks des Flammschutzmittels DMTP, dass das Flammschutzmittel in den Elektrolyten freigesetzt wird, was zu einer starken Abnahme der Leitfähigkeit des Elektrolyten führt und dies verhindert weitere Reaktion in der Batterie.

Der Schutz von Lithium-Ionen-Batterien bei dem obigen Verfahren ist einmalig, dh sobald der Schutzmechanismus aktiviert ist, fällt die gesamte Batterie aus. Um die obigen Probleme zu lösen, haben Yang et al. entwarf eine Schutzmaßnahme, die mehrmals aktiviert werden kann. Das Verfahren zeichnet sich durch die Verwendung eines intelligenten Elektrolyten aus, der die Sol-Gel-Umwandlung unter Temperatureinfluss umkehren kann. Dieser Elektrolyt besteht hauptsächlich aus PNIPAM / AM. Wenn die Temperatur die Übergangstemperatur überschreitet, ändert sich PNIPAM von hydrophil zu hydrophob, was die Ausbreitung von Ionen darin stark hemmt. Wichtig ist, dass die Reaktion bei reduzierter Temperatur vollständig reversibel ist, so dass ein Mehrfachschutz der Batterie erreicht werden kann. Diese Technologie kann auf den Wasser-Superkondensator angewendet werden, um die Sicherheit des Kondensators zu schützen.

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