Соображения безопасности при проектировании литий-ионных аккумуляторов

Использование неподходящей батареи в неподходящих условиях может вызвать проблемы и взрыв. Тщательный дизайн позволяет избежать несчастных случаев, таких как разрыв батареи и взрыв, а также снизить риск вредных электрохимических реакций и ошибок.

Литий-ионные батареи имеют много преимуществ по сравнению с другими перезаряжаемыми батареями, включая высокую плотность энергии, малый вес, длительный срок службы, хорошие характеристики поддержания емкости, большой диапазон температур окружающей среды и длительность тока и т. Литий-ионные батареи лучше адаптируются к окружающей среде, чем другие химические батареи, но их большая емкость означает, что они должны быть более безопасными.

Дизайн безопасности может избежать многих несчастных случаев

Ситуация использования

Важный шаг при выборе литий-ионного аккумулятора - дать «правдивое представление» об устройстве. Например, из-за температурных ограничений разных устройств одна и та же батарея может вести себя по-разному. Профиль использования батареи включает следующие параметры, такие как диапазон рабочего напряжения, текущий коэффициент заполнения, окружающая среда и рабочая температура, периодичность, время зарядки и работы, частота и количество циклов зарядки и разрядки. Спецификации производителей аккумуляторов не содержат таких подробностей в процессе проектирования и разработки. Только когда все параметры известны, аккумуляторная батарея может быть легко интегрирована в портативное устройство.

Лучшая конструкция батареи должна включать резервную схему защиты, чтобы вспомогательная цепь могла функционировать даже при выходе из строя главной цепи. Таким образом, батарея выйдет из строя только в одном случае, то есть все цепи выйдут из строя одновременно.

Компоненты аккумуляторной батареи

В дополнение к нескольким схемам защиты и термодатчикам, интеллектуальный аккумуляторный блок также имеет расширенные интеллектуальные функции. Аккумуляторная батарея обычно включает в себя коммуникационный компонент, который измеряет количество зарядов и разрядов, а также счетчик топлива для отслеживания остатка каждого цикла и отчета о безопасности аккумулятора.

Счетчики топлива на основе напряжения в значительной степени полагаются на периодические измерения напряжения для определения емкости аккумулятора. У этого подхода есть свои ограничения, так как он может только оценить относительную мощность и дать информацию о перерегулировании. Линейный метод рассчитывает емкость батареи путем измерения общего входного тока. Этот метод требует взаимодействия микропроцессора для отслеживания падения напряжения через индукционное сопротивление, подключенное между отрицательной клеммой аккумулятора и землей, чтобы определять зарядку и разрядку аккумулятора. Двухпроводное или кулоновское дозирование можно использовать для оценки абсолютной емкости аккумулятора. Наиболее распространенными протоколами при двухпроводном подходе являются I2C и SMBus.

После сборки аккумуляторной батареи большинство счетчиков топлива завершают «цикл обучения», чтобы аккумулятор мог запомнить, какие части пустые, а какие полные, а затем правильно настроить счетчик топлива. Но самые современные датчики уровня топлива, которые могут достигать 99-процентной точности даже без периода обучения, часто используются в критически важных приложениях.

Умные аккумуляторные системы - важный выбор для многих современных портативных устройств. Их расширенные функции позволяют конечным пользователям разумно управлять устройствами и избегать сбоев или отключений.

Рисунок 2: состояние зарядки контролируется микропроцессором.

Защитное измерение

Измерения безопасности внутри литиевой батареи зависит от теплового запорных изолятора, который отделяет анод и катод материала и использует материал, чтобы гарантировать, что внутреннее сопротивление увеличивается, когда температура батареи превышает отсечной точки.

Кроме того, очень полезен процесс сертификации аккумуляторов. Когда аккумулятор с крошечным контроллером взаимодействует с процессором, встроенным в основное устройство, аккумуляторный блок запускает процесс аутентификации. Этот сертификат не только защищает от неисправностей, вызванных неправильным использованием аккумуляторных блоков, но также предотвращает использование программ обратной системы для кражи патентов на аккумуляторы.

Материалы, используемые в батареях, также контролируются, поскольку содержание тяжелых металлов в батарее должно быть ограничено. Европейская директива RoHS в настоящее время не применяется к батареям, и некоторое оборудование в настоящее время регулируется европейской директивой по батареям 91/157 / EEC, которая включает требование об утилизации батарей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.