リチウム電池セルの安全設計に影響を与える要因は何ですか?電池セル全体の安全設計を強化します
バッテリーセルは、バッテリーのさまざまな物質を結合するリンクです。正極、負極、隔膜、タブ、包装フィルムを一体化したものです。バッテリーセルの構造設計は、さまざまな材料の性能に影響を与えるだけでなく、バッテリー全体にも影響します。電気化学的性能と安全性性能は重要な影響を与えます。材料の選択とセル構造の設計は、まさに部分と全体の関係です。セルの設計では、材料特性と組み合わせて合理的な構造モデルを定式化する必要があります。
さらに、リチウム電池の構造には、いくつかの追加の保護装置も考慮することができます。一般的な保護メカニズムは次のように設計されています。
1 スイッチング素子を使用しており、バッテリー内の温度が上昇すると抵抗値が上昇し、温度が高すぎると自動的に電力供給を停止します。
2 安全弁（つまり、バッテリー上部の通気孔）を設定すると、バッテリーの内圧が一定の値に上昇すると、安全弁が自動的に開き、バッテリーの安全性が確保されます。
以下にセル構造の安全設計の例をいくつか示します。
a) 正負の容量比と設計サイズ
正極と負極の材料特性に応じて、適切な正極と負極の容量比を選択してください。セルの正と負の容量の比は、リチウムイオン電池の安全性に関連する重要な要素です。正極容量が大きすぎると負極表面に金属リチウムが現れます。負極が大きすぎると電池の容量が大きく失われます。一般的にはN/P=1.05～1.15となり、実際の電池容量と安全性の要件に応じて適切な選択を行ってください。負極ペースト（活物質）の位置が正極ペーストの位置を覆う（大きくなる）ように大小のピースを設計します。一般に、幅は 1 ～ 5 mm、長さは 5 ～ 10 mm 大きくする必要があります。
b) ダイヤフラムの幅に余裕がある
ダイヤフラム幅設計の一般原則は、正極と負極の直接接触による内部短絡を防ぐことです。電池の充放電過程や熱衝撃環境下でのダイヤフラムの熱収縮により、ダイヤフラムは長さ方向と幅方向に変形し、ダイヤフラムも長さ方向と幅方向に変形します。しわのある領域では、正極と負極間の距離が増加するため、分極が増加します。ダイアフラムの引き伸ばされた領域は、ダイアフラムの薄化による微小短絡の可能性を高めます。ダイアフラムのエッジ領域が収縮すると、正極と負極が直接接続される可能性があります。接触や内部ショートが発生し、バッテリーが熱暴走して危険な状態になることがあります。したがって、電池を設計する際には、セパレータの面積と幅を使用する際にその収縮特性を考慮する必要があり、セパレータはアノードおよびカソードよりも大きくなります。プロセス誤差を考慮すると、絶縁膜はポールピースの外縁より少なくとも0.1mm長くなければなりません。
c) 絶縁処理
内部短絡は、リチウムイオン電池の潜在的な安全上の危険を引き起こす重要な要素です。バッテリーセルの構造設計には、内部短絡を引き起こす潜在的に危険な部品が数多くあります。したがって、これらの重要な位置には、異常が発生しないように必要な措置や絶縁を施す必要があります。たとえば、バッテリーの短絡が発生した場合は、プラスとマイナスの耳の間に必要な距離を維持します。端の片側にペーストを付けずに絶縁テープを中央に置き、露出した部分をすべて覆います。正極のアルミ箔と負極活物質の間に絶縁テープを貼ります。用途 絶縁テープはタブの溶接部分をすべて覆います。セルの上部には絶縁テープが使用されています。
d) 安全弁（圧力逃がし装置）を設定する
リチウムイオン電池は危険であり、多くの場合、過度の内部温度や過度の圧力が原因で、爆発や火災を引き起こします。適切な圧力逃がし装置を設定すると、危険が生じたときにバッテリー内の圧力と熱を迅速に解放し、爆発の危険を軽減できます。通常の動作中にバッテリーの内圧を満たすだけでなく、内圧が危険な限界に達したときに自動的に開いて圧力を解放する、適切な圧力解放装置が必要です。変形特性を設計する;安全弁の設計は、ラメラ、エッジ、継ぎ目、ノッチによって実現できます。
3 ものづくりのレベルを高める
バッテリーセルの生産プロセスの標準化と標準化において良い仕事をするための努力。混合、塗布、焼成、成形、スリット、巻き取りの各工程において、ダイヤフラム幅、電解液注入量などの規格化、加工方法の改善（低圧注入法、遠心シェル法など） .)、プロセス管理を適切に行い、プロセスの品質を確保し、製品間の差異を減らします。安全性に影響を与える重要なステップに特別なステップを設定します（バリ取り、粉末の掃き出し、材料ごとに異なる溶接など）。方法など）、標準化された品質モニタリングを実施し、欠陥部品を排除し、欠陥製品（磁極片の変形、ダイヤフラムの穴、活物質の脱落、電解液の漏れなど）を除外します。生産現場を整理整頓し、清潔に保ち、5S管理と6シグマの品質管理を実施し、生産中の不純物や水分の混入を防ぎ、生産中の予期せぬ事態による安全への影響を最小限に抑えます。
