リチウムイオン電池をよりインテリジェントにするにはどうすればよいですか？

世界市場でのリチウムイオン電池の人気により、毎年何十億ものリチウムイオン電池が生産され、消費者の手に渡っています。リチウムイオン電池は私たちの生活に大きな利便性をもたらすだけでなく、安全上の懸念などの多くの問題を隠します。近年、インテリジェントウェーブの発達に伴い、TV、スピーカー、自動車など、環境やユーザーの習慣などに応じて継続的に改善できるインテリジェントな方向性の開発に向けたデバイスが増えています。 。、ユーザーエクスペリエンスを進化させ、改善します。

リチウムイオン電池の場合、アプリケーション中にさまざまなアプリケーション環境に直面する可能性があります。一部のアプリケーションシナリオでは、リチウムイオン電池に大きな課題が生じる可能性があります。リチウムイオン電池がよりインテリジェントになり、アプリケーション環境に応じてリチウムイオン電池の運用戦略を調整できることを期待しています。リチウムイオン電池の安全性を確保すると同時に、リチウムイオン電池の性能と耐用年数を確保することができます。

1.インテリジェントな自己防衛

リチウムイオン電池の自己保護は、リチウムイオン電池の最も基本的な機能です。現在、リチウムイオン電池パックのBMSシステムは、基本的に温度保護や電流保護などの機能を実現できますが、これはシステムレベルでの保護です。リチウムイオン電池のインテリジェントな計画により、電池に検出電極を追加したり、温度フィードバックスマート材料を追加したり、リチウムイオン電池にリチウムイオンを追加してリチウムを実現したりするなど、リチウムイオン電池レベルで自己保護を実現できます。イオンインテリジェントバッテリー計画。

1.1反内部短絡計画

内部短絡は、リチウムイオン電池の安全性に影響を与える深刻な問題です。リチウムデンドライトや過剰な材料によって引き起こされるリチウムイオン電池の短絡は、しばしば深刻な安全上の問題を引き起こします。

リチウムデンドライトの成長による内部短絡事故を解決するために、リチウムイオン電池内のリチウムデンドライトの成長を監視するためのさまざまな方法が計画されています。たとえば、従来の高分子膜の中央に金属の層を組み込んだWu et al。の多機能膜は、金属を陰極まで監視することにより、リチウムデンドライト検出器として機能します。電圧差により、従来のダイヤフラムの機能を維持しながらリチウムデンドライトのモニタリングを実現し、リチウムデンドライトのモニタリングも実現します。スタンフォード大学のKaiLiu3層複合多機能ダイアフラムは、ダイアフラムの中間層にSIO2が追加されているのが特徴です。リチウムデンドライトがある程度成長すると、膜に穴が開いたときにSIO2が金属リチウムと反応し、リチウムデンドライトを消費してリチウムデンドライトのさらなる成長を防ぎます。

1.2リチウムイオン電池の過熱をインテリジェントに防止

リチウムイオン電池が過熱すると（外部加熱、短絡時の自己発熱など）、ダイヤフラムが収縮し、正極と負極の短絡が発生し、熱暴走につながります。従来のPP-PE-PP複合ダイヤフラムは、低温で自動独立気泡機能を実現することで、正極と負極の反応を遮断し、電池の過熱を抑えますが、温度が高すぎるとPP層も収縮します。この3層複合ダイアフラムも故障します。

過熱の場合のリチウムイオン電池の安全性の問題を解決するために、Yim等。リチウムイオン電池を過熱から保護できる電解質添加材料を計画しました。一般的な電解質難燃剤はリチウムイオン電池の性能に深刻な影響を与える可能性があることは誰もが知っているので、実際に使用することは困難です。 Yimなどの難燃剤は別々の小さなカプセルに詰められています。これらのカプセルの外壁材料は電解液中で非常に安定しているため、通常の条件下でのリチウムイオン電池の性能には影響しません。温度が摂氏70度を超えると、難燃剤DMTPの蒸気圧の作用により、外部ケーシングが破損し、難燃剤が電解液に放出され、電解液の導電率が急激に低下し、バッテリー。

2.インテリジェントな自動修復

リチウムイオン電池の人気により、リチウムイオン電池にさまざまな損傷を与える可能性が高まっています。リチウムイオン電池が生物のような自動修復機能を実行できれば、リチウムイオン電池の寿命を延ばし、リチウムを減らすことができます。イオン電池の安全上のリスクは非常に重要です。

2.1外部損傷の自動修復

自動修理機能付きバッテリーは、まったく新しいコンセプトではありません。例えば、Li-I電池の場合、ダイヤフラムは実際にはLiとIの反応生成物LiIです。したがって、ダイヤフラムが壊れた後、LiとIが接触し、反応生成物LiIが実現されます。横隔膜の修理。

リチウムイオン電池の自動修復機能の現代的な意味。Wangらのような多機能材料に基づいています。主に超分子材料のネットワークで構成される計画された自己修復スーパーキャパシタ、多数の材料水素結合により、機械的損傷に直面しても材料を自己修復することができます。摂氏50度では、材料が切断された後、5分以内に自然に治癒します。

上記の自己修復計画は、主に水ベースのスーパーキャパシタを対象としています。自己修復型リチウムイオン電池の計画は、まだ小さな課題に直面しています。リチウムイオン電池の有機電解液が空気中に漏れて深刻になるため、これは大きいです。リチウムイオン電池の性能の影響、したがって自己回復型リチウムイオン電池の計画も、電解質の継続的な改善に依存する必要があります。

2.2形状記憶能力

ウェアラブルデバイスの人気により、従来のハードシェルリチウムイオン電池は実際の使用ニーズを満たすことができないため、外力（熱、電磁力、圧力など）によって変形した後、当初の計画形状を復元できます。 。特殊なリチウムイオン電池が必要になっています。 Yan etal。形状記憶合金TiNiを使用して、形状記憶機能を備えたスーパーキャパシタを計画します。 TiNi合金の相転移温度は摂氏15度、人間の皮膚の表面温度は摂氏約35度です。したがって、コンデンサは人体温度の作用下にある可能性があります。元の形状に戻り、手首を自動的に包み込みます。

上記の形状記憶合金ＴｉＮｉを繊維状にすると、様々な形状の形状記憶機能を有する電池を製造することも可能である。この機能は、航空宇宙分野の将来をうまく活用しています。起動する前に、まず、バッテリーをできるだけ低温で折りたたんでください。宇宙空間に入った後、温度が回復し、バッテリーは自動的に元の形状に戻ります。全体を通して、バッテリーの電気的性能はプロセスに影響を与えないため、宇宙打ち上げの効率が大幅に向上します。

インテリジェンスの波は不可逆的な傾向です。リチウムイオン電池のインテリジェントな開発は、非常に重要な方向性となるでしょう。材料と計画技術の継続的な進歩により、私たちは将来生まれるよりスマートでより人間味のあるバッテリーを目撃できると信じています。

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