Литий-марганцевая кислотная батарея или тройная литиевая батарея: какие показатели безопасности лучше?

Что касается батарей, то существуют разные типы; некоторые различаются типами используемых химикатов и кислот, тогда как другие полностью различаются по своей емкости, мощности и многим другим аспектам.

Когда дело касается аккумуляторов, всегда есть некоторые проблемы с безопасностью. Потребители всегда хотят иметь лучшее, особенно когда речь идет о безопасности аккумулятора. Фактически, производители работают в основном над безопасностью аккумуляторов, хотя они тестируют аккумулятор в любых опасных обстоятельствах, чтобы свести уровень любой нежелательной ситуации к нулю.

Литий-марганцевые кислотные батареи и тройные литиевые батареи являются двумя наиболее часто используемыми батареями в мире с точки зрения безопасности. Как литий-марганцево-кислотные (LiMnO2), так и тройные литиевые батареи могут быть безопасными, если они спроектированы, изготовлены и используются правильно. Однако есть некоторые различия в их характеристиках безопасности:

LiMnO2 аккумулятор (литий-марганцевый диоксид):

Безопасность:

Батареи LiMnO2 обычно считаются безопасными из-за использования диоксида марганца в качестве катодного материала, который обладает хорошей термической стабильностью.

Более низкая плотность энергии:

Батареи LiMnO2 обычно имеют более низкую плотность энергии по сравнению с тройными литиевыми батареями, что означает, что они могут удерживать меньше энергии, но это может быть преимуществом с точки зрения безопасности.

Тройная литиевая батарея (NMC или NCA):

Более высокая плотность энергии. Тройные литиевые батареи, например те, в которых используются никель-марганцево-кобальтовые (NMC) или никель-кобальт-алюминиевые (NCA) катоды, часто имеют более высокую плотность энергии, что означает, что они могут хранить больше энергии при заданном размере и весе.

Управление температурным режимом:

Более высокая плотность энергии тройных литиевых батарей может сделать их более восприимчивыми к тепловому выходу из-под контроля, если с ними не обращаться должным образом. Термический разгон может привести к угрозе безопасности.

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

Безопасность материала

Некоторые из ключевых материалов, используемых в обеих этих батареях, следующие:

Катодные материалы:

В батареях LiMnO2 в качестве катодного материала используется диоксид марганца. Диоксид марганца относительно термически стабилен и менее склонен к тепловому выходу из-под контроля, что делает его более безопасным выбором по сравнению с некоторыми другими катодными материалами.

В тройных литиевых батареях могут использоваться катодные материалы, такие как никель-марганец-кобальт (NMC) или никель-кобальт-алюминий (NCA). Эти материалы могут обеспечить более высокую плотность энергии, но могут быть менее термически стабильными по сравнению с диоксидом марганца. Правильные инженерные решения и функции безопасности имеют решающее значение для управления потенциальными рисками, связанными с этими материалами.

Анодные материалы:

В обоих типах батарей в качестве анодного материала обычно используется графит. Графит является относительно безопасным материалом и не представляет серьезных проблем с безопасностью.

Электролиты:

Электролит в литий-ионных батареях обычно представляет собой соль лития, растворенную в растворителе, часто органическом растворителе. Выбор электролита и его рецептура играют значительную роль в безопасности аккумулятора.

Неводные электролиты, которые обычно используются в литий-ионных батареях, могут быть легковоспламеняющимися и представлять угрозу безопасности. Предпринимаются усилия по разработке более безопасных составов электролитов, например, на основе твердотельных электролитов, для повышения безопасности аккумуляторов.

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

Разделитель:

Сепаратор в литий-ионной батарее обычно представляет собой пористую мембрану, которая разделяет катод и анод, обеспечивая при этом поток ионов. Сепаратор должен быть стабильным и иметь хорошие термические свойства, чтобы предотвратить тепловой разгон.

Достижения в технологии сепараторов привели к разработке более безопасных сепараторов, способных противостоять распространению тепла.

Функции терморегулирования и безопасности:

Безопасность аккумулятора также зависит от включения систем терморегулирования и функций безопасности, таких как защита от перезаряда, защита от чрезмерной разрядки и защита от короткого замыкания.

Производство и контроль качества:

Безопасность литий-ионного аккумулятора во многом зависит от качества его изготовления. Надлежащие меры контроля качества во время производства имеют решающее значение для обеспечения безопасности и надежности аккумуляторов.

Процесс упаковки

Выбор элементов: Сборка аккумуляторной батареи начинается с выбора отдельных литий-ионных элементов. Эти ячейки обычно имеют цилиндрическую или призматическую форму и могут различаться по размеру и емкости. Выбор ячеек зависит от конкретных требований применения.

Сортировка ячеек: элементы сортируются по их характеристикам, таким как емкость, внутреннее сопротивление и напряжение, чтобы создать хорошо подобранный набор, который будет работать одинаково в упаковке. Клетки со схожими свойствами группируются вместе.

Тестирование ячеек: каждая ячейка проверяется на электрическую и механическую целостность, чтобы гарантировать ее соответствие стандартам качества и безопасности. Тестирование может включать измерение напряжения, емкости и внутреннего сопротивления.

Интеграция системы управления батареями (BMS): Система управления батареями, или BMS, является важнейшим компонентом аккумуляторной батареи. Он контролирует и управляет ячейками для обеспечения безопасной работы. BMS интегрируется в блок, обычно через плату управления.

Расположение ячеек: ячейки расположены в определенной конфигурации в зависимости от требований приложения. Это может включать в себя последовательное и параллельное расположение ячеек для достижения желаемого напряжения и емкости.

Управление температурным режимом: в зависимости от применения в блок может быть встроена система управления температурным режимом для контроля рабочей температуры элементов. Это может включать использование систем охлаждения или изоляции.

Механический корпус: Защитный механический корпус предназначен для надежного размещения элементов и связанных с ними компонентов. Этот корпус часто изготавливается из легких, но прочных материалов.

Проводка и разъемы. Проводка используется для подключения ячеек в желаемой конфигурации, а также для подключения BMS, системы управления температурным режимом и внешних разъемов. Правильная изоляция и защита необходимы для обеспечения безопасности.

Изоляция и герметизация: упаковка герметично закрыта для предотвращения попадания влаги и загрязнений, а также для защиты от возможных коротких замыканий. Изоляционные материалы используются для предотвращения электрического контакта с корпусом.

Окончательное тестирование и контроль качества. Готовый аккумуляторный блок подвергается тщательному тестированию, включая проверку напряжения, емкости, тепловых характеристик и функций безопасности. Любые дефектные упаковки отбраковываются.

Цикл жизни

Это важный показатель при оценке прочности и долговечности аккумулятора, поскольку он показывает, сколько раз аккумулятор можно использовать, прежде чем его емкость значительно ухудшится или он станет непригодным для использования. Более длительный срок службы желателен для таких применений, как электромобили и системы хранения возобновляемой энергии, поскольку он продлевает срок службы батареи и снижает необходимость частой замены. Факторы, влияющие на срок службы батареи, включают химический состав батареи, глубину разряда, скорость зарядки/разрядки, рабочую температуру и качество систем управления батареями. Продолжаются обширные исследования и разработки, направленные на совершенствование аккумуляторных технологий и увеличение срока их цикла, чтобы удовлетворить растущий спрос на более надежные и долговечные решения для хранения энергии.