Прогресс в технологии безопасности для литий-ионных аккумуляторов

Традиционные методы, такие как проектирование и производство безопасного ионно-литиевого блока питания, устройства ограничения тока PTC, предохранительные клапаны давления, термически закрытые диафрагмы и повышение термостабильности материалов батареи, имеют ограничения и могут только снизить вероятность небезопасности ионно-литиевой батареи. поведение в ограниченной степени. Чтобы создать систему предотвращения самовозбуждения ионно-литиевого блока питания, необходимо изучить новые технологии, позволяющие избежать короткого замыкания, перезарядки, теплового разгона, возгорания и негорючего электролита.

Ⅰ. Внутренняя защита от короткого замыкания в ионно-литиевых блоках питания

Керамическая диафрагма и отрицательный термостойкий слой являются примерами защитных покрытий.

Ⅱ. Техника перезарядки литиевых блоков питания с защитой от ионов

<р>1. Добавочная окислительно-восстановительная электрическая пара R окисляется до O на положительном электроде, когда блок ионно-литиевой батареи перезаряжается, а затем O диффундирует к отрицательному электроду и восстанавливается до R. Этот внутренний цикл поддерживает зарядное напряжение на безопасном уровне. что также предотвращает распад электролита и другие электродные реакции.

<р>2. Соединения диметоксибензола имеют способность фиксации постоянного напряжения менее 0,5°C из-за ограниченной растворимости; Ионно-литиевые блоки питания имеют значительный саморазряд. Молекулярная структура шаттла требует дополнительных исследований.

<р>3. Предотвращение обратимого перезаряда не только решает проблему перезарядки аккумулятора, но и способствует балансу емкости каждого отдельного элемента в литиевом аккумуляторе, снижая требования к стабильности аккумулятора и продлевая срок его службы.

<р>4. Чувствительная к напряжению диафрагма для перезаряжаемые литиевые батареи<р>. В нормальном диапазоне напряжения заряда и разряда диафрагменная часть микропористого материала, заполненного электроактивным полимером, изолирована, обеспечивая только ионную проводимость; когда зарядное напряжение достигает контролируемого значения, полимер окисляется и легируется, чтобы стать электропроводящим, образуя полимерный проводящий мост между положительным и отрицательным электродами, предотвращая обход зарядного тока, ионно-литиевый блок питания.

Ⅲ. Технология предотвращения теплового разгона ионно-литиевого блока питания

<р>1. термочувствительный электрод для ионно-литиевых блоков питания (электрод PTC). При повышении температуры до температуры конверсии Кюри комплекса полимерная матрица расширяется, проводящая сажа выходит из контакта, а композиционный материал имеет высокую электронную проводимость; при повышении температуры до температуры конверсии Кюри комплекса полимерная матрица расширяется, проводящая сажа выходит из контакта, и комплекс теряет свою электронную проводимость. Электропроводность быстро снижается.

(1) При высоких температурах сопротивление ПТКС-покрытия, заделанного между коллектором ПТКС-электрода и покрытием активатора электрода, резко возрастает, что приводит к прекращению передачи тока, прекращению реакции батареи и предотвращению теплового разгона батареи. ионно-литиевый блок питания, что приводит к проблемам с безопасностью.

(2) Например, результаты испытаний показывают, что кобальтат лития с ПТК (LiCoO₂) обладает превосходным эффектом термоблокировки с самовозбуждением при высоких температурах 80–120 °C, что может защитить ионно-литиевые блоки питания от проблем с безопасностью, вызванных перезарядкой и внешним коротким замыканием.

(3) С другой стороны, внутренние короткие замыкания делают электрод PTC бесполезным. Кроме того, должны быть улучшены температурные характеристики полимерного материала PTC.

<р>2. Термически замкнутые электроды в ионно-литиевом блоке питания. На поверхности электрода или диафрагмы заменяется слой наносферического терморастворимого вещества. Когда температура поднимается до температуры плавления сферического материала, сферы плавятся в плотную пленку, прекращая перенос ионов и потенциально прекращая реакцию батареи; когда температура поднимается до температуры плавления сферического материала, сферы плавятся в плотную пленку, прекращая перенос ионов и потенциально прекращая реакцию батареи.

<р>3. Литий-ионный блок питания, прошедший термическую обработку. В электролит вводят мономер, способный к тепловой полимеризации. При повышении температуры происходит полимеризация, затвердевание электролита и перекрытие ионного транзита, что приводит к прекращению работы ионно-литиевого блока питания. Эксперименты показали, что добавки электролита BMI не влияют на зарядку и разрядку аккумулятора и что BMI может препятствовать зарядке и разрядке аккумулятора при высоких температурах.

Ⅳ. Негорючий электролит предотвращает возгорание ионно-литиевого блока питания

Органический эфир фосфорной кислоты представляет собой огнезащитное соединение с высокой растворимостью в соли электролита. Например, DMMP (диметоксиметилфосфат) имеет низкую вязкость (сП 1,75 при 25°C), низкую температуру плавления и высокую температуру кипения (от -50 до 181°C), значительную огнестойкость (содержание P: 25% ) и высокой растворимостью солей лития.

Однако на практике огнезащитные растворители для ионно-литиевых блоков питания имеют следующие проблемы: плохое согласование с отрицательным электродом и низкий кулоновский КПД при зарядке и разрядке аккумулятора. В результате необходимо найти правильные пленкообразующие ингредиенты.