¿Cómo pueden las baterías de iones de litio volverse más inteligentes?

Con la popularidad de las baterías de iones de litio en el mercado mundial, cada año se producen miles de millones de baterías de iones de litio que llegan a las manos de los consumidores. Las baterías de iones de litio brindan una gran comodidad a nuestras vidas, pero también ocultan muchos problemas, como preocupaciones de seguridad. En los últimos años, con el desarrollo de la onda inteligente, cada vez más dispositivos se están moviendo hacia el desarrollo de la dirección inteligente, como televisores, parlantes, automóviles, etc., que se pueden mejorar continuamente de acuerdo con el entorno, los hábitos de los usuarios, etc. ., evolucionar y mejorar la experiencia del usuario.

En el caso de las baterías de iones de litio, pueden enfrentarse a diferentes entornos de aplicación durante su aplicación. Algunos escenarios de aplicación pueden representar un gran desafío para las baterías de iones de litio. Esperamos que las baterías de iones de litio sean más inteligentes y puedan ajustar la estrategia de funcionamiento de las baterías de iones de litio de acuerdo con el entorno de la aplicación. Por un lado, se puede garantizar la seguridad de las baterías de iones de litio y, por otro lado, se puede garantizar el rendimiento y la vida útil de las baterías de iones de litio.

1. Autoprotección inteligente

La autoprotección de las baterías de iones de litio es la función más básica de las baterías de iones de litio. Ahora, el sistema BMS de paquetes de baterías de iones de litio básicamente puede lograr funciones como protección de temperatura y protección de corriente, pero esta es la protección a nivel del sistema. La planificación inteligente de las baterías de iones de litio puede lograr la autoprotección al nivel de la batería de iones de litio, como agregar electrodos sensores adicionales en la batería, agregar materiales inteligentes de retroalimentación de temperatura y agregar iones de litio a la batería de iones de litio para lograr el litio iones planificación inteligente de la batería.

1.1 planificación anti-cortocircuito interno

Un cortocircuito interno es un problema grave que afecta la seguridad de las baterías de iones de litio. El cortocircuito en las baterías de iones de litio causado por dendritas de litio y el exceso de materiales a menudo causa serios problemas de seguridad.

Para resolver el accidente de cortocircuito interno causado por el crecimiento de las dendritas de litio, se han planificado varios métodos para monitorear el crecimiento de las dendritas de litio dentro de la batería de iones de litio. Por ejemplo, la membrana multifuncional de Wu et al., Que incorpora una capa de metal en el medio de una membrana de polímero convencional, actúa como un detector de dendrita de litio al monitorear el metal en el cátodo. La diferencia de voltaje puede realizar la monitorización de las dendritas de litio para que el diafragma conserve la función del diafragma tradicional y también realice la monitorización de las dendritas de litio. El diafragma multifuncional compuesto de tres capas KaiLiu de la Universidad de Stanford se caracteriza por la adición de SIO2 a la capa media del diafragma. Cuando la dendrita de litio crece hasta cierto punto, el SIO2 reacciona con el litio metálico cuando se perfora la membrana, consumiendo dendritas de litio para evitar un mayor crecimiento de dendritas de litio.

1.2 Evite de forma inteligente el sobrecalentamiento de la batería de iones de litio

Si la batería de iones de litio se sobrecalienta (como calentamiento externo, autocalentamiento durante un cortocircuito), hará que el diafragma se contraiga, provocando un cortocircuito entre los polos positivo y negativo, lo que provocará una fuga térmica. El diafragma compuesto PP-PE-PP convencional puede realizar la función automática de celda cerrada a una temperatura más baja, cortando así la reacción de los electrodos positivo y negativo y suprimiendo el sobrecalentamiento de la batería, pero si la temperatura es demasiado alta, la capa de PP también se encoge. Este diafragma compuesto de tres capas también fallará.

Para resolver el problema de seguridad de las baterías de iones de litio en caso de sobrecalentamiento, Yim et al. planeó un material de adición de electrolitos que puede proteger la batería de iones de litio del sobrecalentamiento. Todos sabemos que los retardantes de llama de electrolitos generales pueden tener un impacto grave en el rendimiento de las baterías de iones de litio, por lo que es difícil de usar en la práctica. El retardante de llama como Yim se envasa en pequeñas cápsulas separadas. El material de la pared exterior de estas cápsulas es muy estable en el electrolito, por lo que no afecta el rendimiento de la batería de iones de litio en condiciones normales. Cuando la temperatura supera los 70 grados Celsius, bajo la acción de la presión de vapor del DMTP retardante de llama, la carcasa exterior se rompe y el retardante de llama se libera en el electrolito, lo que hace que la conductividad del electrolito caiga bruscamente y evite una nueva reacción en la batería.

2. Reparación automática inteligente

Con la popularidad de las baterías de iones de litio, están aumentando las oportunidades de diversos tipos de daños a las baterías de iones de litio. Si las baterías de iones de litio pueden realizar funciones de reparación automática como los organismos vivos, esto prolongará la vida útil de las baterías de iones de litio y reducirá el litio. Los riesgos de seguridad de las baterías de iones son muy importantes.

2.1 Reparación automática de daños externos

La batería con función de reparación automática no es un concepto completamente nuevo. Por ejemplo, batería Li-I, el diafragma es en realidad el producto de reacción LiI de Li e I. Por lo tanto, después de que el diafragma se rompe, Li y yo entramos en contacto y se realiza el producto de reacción LiI. Reparación del diafragma.

El significado moderno de la función de reparación automática de las baterías de iones de litio, más basado en materiales multifuncionales, como Wang et al. supercondensador autorreparable planificado, que se compone principalmente de una red de materiales supramoleculares, una gran cantidad de materiales El enlace de hidrógeno permite que el material se auto-repara frente a daños mecánicos. A 50 grados Celsius, después de cortar el material, puede curarse solo en 5 minutos.

El plan de autocuración anterior es principalmente para supercondensadores a base de agua. La planificación de baterías de iones de litio autorreparables todavía se enfrenta a un desafío considerable. Esto es grande porque el electrolito orgánico de las baterías de iones de litio se filtra en el aire y puede ser grave. El impacto del rendimiento de la batería de iones de litio, por lo que la planificación de la batería de iones de litio con recuperación automática también debe depender de la mejora continua del electrolito.

2.2 capacidad de memoria de forma

Con la popularidad de los dispositivos portátiles, la batería de iones de litio de carcasa rígida tradicional no puede satisfacer las necesidades del uso real, por lo que puede restaurar la forma originalmente planificada después de haber sido deformada por fuerzas externas (como calor, fuerza electromagnética, presión, etc.) . Se ha convertido en una necesidad de baterías especiales de iones de litio. Yan y col. utilice la aleación TiNi con memoria de forma para planificar un supercondensador con capacidad de memoria de forma. La temperatura de transición de fase de la aleación de TiNi es de 15 grados Celsius y la temperatura de la superficie de la piel humana es de aproximadamente 35 grados Celsius. Por lo tanto, el condensador puede estar bajo la acción de la temperatura del cuerpo humano. Vuelve a la forma original y se envuelve automáticamente alrededor de la muñeca.

Si la aleación TiNi con memoria de forma descrita anteriormente se fabrica en forma de fibra, también es posible fabricar una batería que tenga una función de memoria de forma de varias formas. Esta función tiene un buen uso del futuro en el campo aeroespacial. Antes de lanzar, primero, doble la batería tanto como sea posible a una temperatura más baja. Después de ingresar al espacio, se restablece la temperatura y la batería vuelve automáticamente a su forma original, y durante todo el proceso, el rendimiento eléctrico de la batería no se ve afectado en el proceso, lo que mejorará en gran medida la eficiencia del lanzamiento espacial.

La ola de inteligencia es una tendencia irreversible. El desarrollo inteligente de baterías de iones de litio será una dirección muy importante. Con el avance continuo de los materiales y la tecnología de planificación, creemos que seremos capaces de presenciar el nacimiento de baterías más inteligentes y humanizadas en el futuro.

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