Как сделать литий-ионные аккумуляторы более интеллектуальными?

С ростом популярности литий-ионных аккумуляторов на мировом рынке миллиарды литий-ионных аккумуляторов производятся каждый год и попадают в руки потребителей. Литий-ионные батареи приносят большое удобство в нашу жизнь, но также скрывают многие проблемы, например, проблемы безопасности. В последние годы, с развитием интеллектуальной волны, все больше и больше устройств движутся в направлении развития интеллектуального направления, например, телевизоры, колонки, автомобили и т. Д., Которые можно постоянно улучшать в зависимости от окружающей среды, привычек пользователей и т. Д. ., развиваться и улучшать пользовательский опыт.

Что касается литий-ионных аккумуляторов, они могут столкнуться с различными условиями применения во время их применения. Некоторые сценарии применения могут создавать большие проблемы для литий-ионных аккумуляторов. Мы надеемся, что литий-ионные аккумуляторы станут более интеллектуальными и смогут регулировать стратегию работы литий-ионных аккумуляторов в зависимости от среды применения. С одной стороны, можно гарантировать безопасность литий-ионных аккумуляторов, а с другой стороны, можно гарантировать производительность и срок службы литий-ионных аккумуляторов.

1. Интеллектуальная самозащита

Самозащита литий-ионных аккумуляторов - основная функция литий-ионных аккумуляторов. Теперь система BMS для литий-ионных аккумуляторных блоков может в основном выполнять такие функции, как защита от температуры и защита по току, но это защита на уровне системы. Интеллектуальное планирование литий-ионных аккумуляторов может обеспечить самозащиту на уровне литий-ионных аккумуляторов, например, добавление дополнительных измерительных электродов в аккумулятор, добавление интеллектуальных материалов с обратной связью по температуре и добавление ионов лития в литий-ионный аккумулятор для получения лития. интеллектуальное планирование аккумуляторов.

1.1 планирование защиты от внутреннего короткого замыкания

Внутреннее короткое замыкание - серьезная проблема, влияющая на безопасность литий-ионных батарей. Короткое замыкание в литий-ионных батареях, вызванное литиевыми дендритами и избыточными материалами, часто вызывает серьезные проблемы с безопасностью.

Чтобы решить проблему внутреннего короткого замыкания, вызванного ростом дендритов лития, были запланированы различные методы контроля роста дендритов лития внутри ионно-литиевой батареи. Например, многофункциональная мембрана Wu et al., Которая включает в себя слой металла в середине обычной полимерной мембраны, действует как детектор дендрита лития, отслеживая металл на катоде. Разница напряжений позволяет осуществлять мониторинг дендритов лития, так что диафрагма сохраняет функцию традиционной диафрагмы, а также осуществляет мониторинг дендритов лития. Трехслойная композитная многофункциональная диафрагма KaiLiu Стэнфордского университета отличается добавлением SIO2 к среднему слою диафрагмы. Когда дендрит лития растет до определенной степени, SIO2 реагирует с металлическим литием при проколе мембраны, потребляя дендриты лития, чтобы избежать дальнейшего роста дендритов лития.

1.2 Интеллектуально предотвращает перегрев литий-ионного аккумулятора

Если литий-ионный аккумулятор перегревается (например, внешний нагрев, самонагрев во время короткого замыкания), это вызовет сжатие диафрагмы, вызывая короткое замыкание между положительным и отрицательным полюсами, что приведет к тепловому разгоне. Обычная композитная диафрагма PP-PE-PP может реализовать автоматическую функцию закрытых ячеек при более низкой температуре, тем самым отключая реакцию положительного и отрицательного электродов и подавляя перегрев батареи, но если температура слишком высока, слой ПП также дает усадку. Эта трехслойная композитная диафрагма тоже выйдет из строя.

Чтобы решить проблему безопасности литий-ионных аккумуляторов в случае перегрева, Yim et al. планировалось добавить материал с добавлением электролита, который может защитить литий-ионный аккумулятор от перегрева. Все мы знаем, что распространенные антипирены с электролитом могут серьезно повлиять на характеристики литий-ионных аккумуляторов, поэтому их сложно использовать на практике. Антипирен, такой как Yim, упакован в отдельные маленькие капсулы. Материал внешней стенки этих капсул очень стабилен в электролите, поэтому он не влияет на работу литий-ионной батареи в нормальных условиях. Когда температура превышает 70 градусов Цельсия, под действием давления паров огнестойкого ДМТП внешний кожух разрушается, и антипирен выделяется в электролит, в результате чего проводимость электролита резко падает и предотвращает дальнейшую реакцию в электролите. батарея.

2. Интеллектуальный автоматический ремонт

С ростом популярности литий-ионных аккумуляторов увеличивается вероятность различных повреждений литий-ионных аккумуляторов. Если литий-ионные батареи могут выполнять функции автоматического ремонта, как живые организмы, это продлит срок службы литий-ионных батарей и уменьшит количество лития. Риски безопасности ионных батарей очень важны.

2.1 Автоматический ремонт внешних повреждений

Батарея с функцией автоматического ремонта - это не совсем новая концепция. Например, литий-ионный аккумулятор, диафрагма на самом деле является продуктом реакции LiI и I. Следовательно, после разрыва диафрагмы Li и I вступают в контакт, и продукт реакции LiI реализуется. Ремонт диафрагмы.

Современное значение функции автоматического ремонта литий-ионных аккумуляторов, больше основанное на многофункциональных материалах, таких как Wang et al. запланированный самовосстанавливающийся суперконденсатор, который в основном состоит из сети супрамолекулярных материалов, большого количества материалов Водородная связь позволяет материалу самовосстанавливаться при механических повреждениях. При температуре 50 градусов по Цельсию после разрезания материал восстанавливается в течение 5 минут.

Вышеупомянутый план самовосстановления в основном предназначен для суперконденсаторов на водной основе. Планирование самовосстанавливающихся литий-ионных аккумуляторов по-прежнему представляет собой немалую проблему. Это много, потому что органический электролит литий-ионных батарей просачивается в воздух и будет серьезным. Влияние производительности литий-ионных аккумуляторов, поэтому при планировании самовосстанавливающихся литий-ионных аккумуляторов также необходимо полагаться на постоянное улучшение электролита.

2.2 способность памяти формы

Из-за популярности носимых устройств традиционная литий-ионная батарея с жесткой оболочкой не может удовлетворить потребности фактического использования, поэтому она может восстанавливать первоначально запланированную форму после деформации внешними силами (такими как тепло, электромагнитная сила, давление и т. Д.) . Возникла потребность в специальных литий-ионных аккумуляторах. Ян и др. Используйте сплав TiNi с памятью формы для создания суперконденсатора с функцией памяти формы. Температура фазового перехода сплава TiNi составляет 15 градусов по Цельсию, а температура поверхности кожи человека составляет около 35 градусов по Цельсию. Следовательно, конденсатор может находиться под действием температуры человеческого тела. Возвращается к исходной форме и автоматически оборачивается вокруг запястья.

Если из сплава TiNi с памятью формы, описанного выше, придать форму волокна, можно также изготовить батарею с функцией памяти формы различных форм. Эта функция имеет хорошее будущее в аэрокосмической области. Перед запуском сначала максимально сложите аккумулятор при более низкой температуре. После входа в космос температура восстанавливается, и батарея автоматически возвращается к своей первоначальной форме, и в целом электрические характеристики батареи не пострадают, что значительно повысит эффективность космического запуска.

Волна интеллекта - это необратимая тенденция. Интеллектуальная разработка литий-ионных аккумуляторов будет очень важным направлением. Мы уверены, что благодаря постоянному совершенствованию материалов и технологий проектирования в будущем мы станем свидетелями появления более умных и гуманных аккумуляторов.

Страница содержит содержимое машинного перевода.