Что происходит с литий-ионным аккумулятором без защитной платы?

Литий-ионные аккумуляторы произвели революцию в питании наших портативных электронных устройств. От смартфонов до ноутбуков и электромобилей — эти энергоемкие источники питания стали неотъемлемой частью современной жизни. Однако у них есть свои проблемы, особенно когда дело касается безопасности.

Одним из важнейших компонентов обеспечения безопасности и долговечности литий-ионного аккумулятора является защитная плата. Эта плата, обычно называемая системой управления аккумулятором (BMS), играет жизненно важную роль в защите аккумулятора от ряда потенциальных рисков.

Роль системы управления батареями

BMS является хранителем литий-ионного аккумуляторного блока. Он контролирует и управляет различными аспектами работы аккумулятора, включая напряжение, ток, температуру и состояние заряда. Его основные функции включают в себя:

Защита от перезаряда: Предотвращение зарядки аккумулятора за пределами безопасного предела напряжения.

Защита от чрезмерной разрядки: защита от чрезмерной разрядки, которая может привести к необратимому повреждению или снижению емкости.

Мониторинг температуры: поддержание батареи в безопасном диапазоне рабочих температур, защита от перегрева или сильного холода.

Балансировка ячеек: гарантия того, что отдельные ячейки внутри аккумуляторной батареи заряжаются и разряжаются равномерно, что имеет решающее значение для увеличения общего срока службы батареи?

Защита от короткого замыкания: обнаружение и устранение потенциальных коротких замыканий, которые могут привести к катастрофическим сбоям.

Без функциональной защитной платы литий-ионный аккумулятор остается уязвимым для этих рисков, что может иметь серьезные последствия.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Цикл жизни

Срок службы литий-ионного аккумулятора — это количество циклов зарядки и разрядки, которое он может пройти, прежде чем его емкость значительно ухудшится. На этот критический параметр напрямую влияет наличие или отсутствие защитной платы, также известной как система управления батареями (BMS). Давайте углубимся в сложную взаимосвязь между сроком службы и отсутствием защитной платы в литий-ионном аккумуляторе.

Клеточный дисбаланс и неравномерное старение

В многоячеечной литий-ионной аккумуляторной батарее каждая ячейка подвергается несколько разному процессу старения из-за различий в емкости и внутреннем сопротивлении. Без BMS для активного балансирования заряда между ячейками эти несоответствия со временем становятся более выраженными. Некоторые элементы могут испытывать преждевременное старение из-за перезарядки, в то время как другие страдают от чрезмерной разрядки. Этот дисбаланс ячеек еще больше ускоряет деградацию аккумуляторной батареи в целом.

Повышенная восприимчивость к экстремальным температурам

Литий-ионные аккумуляторы чувствительны к изменениям температуры. Без защитной платы аккумулятор становится более восприимчивым к сильной жаре или холоду. Эксплуатация в таких условиях усугубляет процесс деградации, что приводит к сокращению срока службы. Кроме того, воздействие высоких температур может ускорить рост внутреннего сопротивления, что еще больше снижает производительность и срок службы батареи.

Повышенный риск катастрофического отказа

Возможно, самым тревожным последствием отсутствия защитной платы является повышенный риск катастрофического отказа. При отсутствии мер защиты от перезарядки, чрезмерной разрядки и короткого замыкания аккумуляторная батарея становится потенциально опасной. Неконтролируемое выделение энергии может привести к тепловому выходу из-под контроля, что приведет к пожарам, взрывам или другим опасным происшествиям.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Перезаряд, чрезмерный разряд и короткое замыкание

Отсутствие защитной платы, широко известной как система управления батареями (BMS), делает литий-ионный аккумулятор уязвимым для трех серьезных рисков: перезаряда, чрезмерной разрядки и короткого замыкания. Понимание этих опасностей имеет решающее значение для понимания жизненно важной роли, которую BMS играет в защите этих энергоемких источников энергии.

Завышение цены: надвигающаяся опасность

Перезарядка литий-ионного аккумулятора происходит, когда он продолжает получать заряд даже после достижения максимально безопасного уровня напряжения. Это может привести к образованию на аноде аккумулятора металлических отложений, известных как литиевое покрытие. Эти отложения ухудшают емкость и структурную целостность аккумулятора, что приводит к снижению производительности и сокращению срока службы. Без защитной платы, регулирующей зарядку, риск перезарядки значительно возрастает.

Чрезмерная разрядка: тихая угроза

И наоборот, чрезмерная разрядка происходит, когда батарея разряжается за пределы безопасного нижнего порога напряжения. Это приводит к образованию на аноде вредных структур, называемых литиевыми дендритами. Эти микроскопические выступы могут пробить сепаратор, вызывая внутренние короткие замыкания и ускоряя деградацию батареи. Отсутствие BMS позволяет беспрепятственно происходить чрезмерная разрядка, ускоряя ухудшение емкости и срока службы батареи.

Короткое замыкание: катастрофический сценарий

Короткое замыкание – это прямое электрическое соединение между положительной и отрицательной клеммами аккумулятора. Без защитного щита не существует никаких мер, позволяющих предотвратить это потенциально катастрофическое событие. Короткое замыкание приводит к неконтролируемому высвобождению энергии внутри аккумуляторной батареи, что приводит к быстрому перегреву, что потенциально может привести к пожару, взрыву или другим опасным происшествиям.

Состав защитной доски

Защитная плата, также известная как система управления батареями (BMS), является важнейшим компонентом, обеспечивающим безопасность и оптимальную работу литий-ионных аккумуляторов. Понимание его состава проливает свет на сложную технологию, лежащую в основе защиты этих энергоемких источников энергии.

Микроконтроллеры и процессоры

В основе защитной платы лежат микроконтроллеры и процессоры. Эти сложные электронные компоненты служат мозгом BMS, выполняя сложные алгоритмы и вычисления. Они контролируют ключевые параметры, такие как напряжение, ток, температура и состояние заряда, внося корректировки в режиме реального времени для поддержания безопасных условий эксплуатации.

Датчики напряжения

Датчики напряжения играют ключевую роль в BMS, непрерывно измеряя напряжение каждого отдельного элемента аккумуляторной батареи. Эти данные имеют решающее значение для предотвращения перезаряда и чрезмерного разряда, поскольку они позволяют BMS вмешаться, если напряжение какого-либо элемента превышает или падает ниже безопасных пределов.

Текущие шунты

Токовые шунты представляют собой прецизионные резисторы, которые измеряют ток, входящий и выходящий из аккумуляторной батареи. Точно контролируя ток, BMS может предотвратить такие ситуации, как перегрузка или чрезмерная разрядка, гарантируя, что батарея работает в пределах расчетных параметров.

Датчики температуры

Датчики температуры стратегически расположены по всему аккумуляторному блоку для контроля рабочей температуры. Эта информация жизненно важна для предотвращения перегрева или воздействия экстремальных температур, которые могут привести к деградации или, в крайних случаях, к катастрофическому выходу из строя.

Схемы балансировки ячеек

В многоэлементных аккумуляторных батареях схемы балансировки ячеек играют решающую роль. Они гарантируют, что каждая ячейка получает одинаковый заряд во время циклов зарядки и разрядки, предотвращая дисбаланс ячеек. Этот процесс максимизирует общую емкость и срок службы аккумуляторной батареи.

Схема защиты

Схема защиты включает в себя ряд компонентов, включая предохранители, реле и МОП-транзисторы. Эти элементы действуют как устройства безопасности, отсоединяя или изолируя неисправные элементы или секции аккумуляторной батареи в случае аномального состояния, например, короткого замыкания.

Коммуникационные интерфейсы

Многие устройства BMS имеют коммуникационные интерфейсы, такие как CAN (сеть контроллеров) или SMBus (шина управления системой). Эти интерфейсы облегчают связь между BMS и внешними системами, предоставляя данные и возможности управления для интегрированных решений по управлению батареями.