Как настроить безопасную схему защиты литиевой батареи

Согласно статистике, мировой спрос на литий-ионные аккумуляторы достиг 1,3 миллиарда, и эти данные увеличиваются из года в год, поскольку область применения продолжает расширяться. По этой причине, с быстрым увеличением потребления литий-ионных батарей в различных отраслях промышленности, показатели безопасности батарей становятся все более заметными, требуя не только литий-ионных батарей с превосходными характеристиками зарядки и разрядки, но и более высоких показателей безопасности. Почему происходит пожар или даже взрыв? Какие меры можно предпринять, чтобы этого избежать и устранить?

Взрыв аккумулятора ноутбука связан не только с процессом производства используемого в нем элемента литиевой батареи, но также с платой защиты аккумулятора, встроенной в аккумулятор, схемой управления зарядкой и разрядкой ноутбука и тепловыделением. дизайн ноутбука. Необоснованная конструкция рассеивания тепла и управления зарядкой и разрядкой ноутбука приведет к перегреву аккумуляторных элементов, тем самым значительно увеличивая активность аккумуляторных элементов и увеличивая вероятность взрыва и возгорания.

Анализ состава и характеристик материалов литиевых батарей

Во-первых, давайте посмотрим на материальный состав литиевых батарей. Рабочие характеристики литий-ионных батарей в основном зависят от структуры и свойств материалов внутри используемых батарей. Эти внутренние материалы батареи включают в себя материал отрицательного электрода, электролит, сепаратор, материал положительного электрода и т.п. Выбор и качество положительных и отрицательных материалов напрямую определяют производительность и цену литий-ионного аккумулятора. Поэтому исследования недорогих, высокопроизводительных положительных и отрицательных материалов всегда были в центре внимания индустрии литий-ионных аккумуляторов.

Анодный материал, как правило, изготавливается из углеродного материала, и нынешняя разработка является относительно зрелой. Разработка катодных материалов стала важным фактором, который ограничивает производительность литий-ионных батарей и еще больше снижает цену. В текущем промышленном производстве литий-ионных батарей стоимость катодного материала составляет около 40% от общей стоимости батареи. Удешевление катодного материала напрямую определяет цену литий-ионных аккумуляторов, особенно литий-ионных аккумуляторов. Например, небольшая литий-ионная батарея для мобильного телефона требует всего около 5 граммов материала положительного электрода, а литий-ионная батарея, которая управляет автобусом, может потребовать материала положительного электрода массой до 500 граммов.

Хотя теоретически его можно использовать в качестве катодного материала для литий-ионных батарей, основным компонентом обычного катодного материала является LiCoO2. При зарядке потенциал, приложенный к полюсам батареи, заставляет катодное соединение высвобождать ионы лития, и встроенные молекулы анода располагаются в виде листовой структуры. В угле. Во время разряда ионы лития осаждаются из углерода листовой структуры и рекомбинируются с составом положительного электрода. Движение ионов лития производит ток. Это принцип работы литиевых батарей.

Дизайн управления зарядкой и разрядкой литиевой батареи

Когда литиевая батарея заряжена, потенциал, приложенный к двум полюсам батареи, заставляет соединение положительного электрода высвобождать ионы лития и внедряется в углерод, в котором молекулы отрицательного электрода расположены в виде листовой структуры. Во время разряда ионы лития осаждаются из углерода листовой структуры и рекомбинируются с составом положительного электрода. Движение ионов лития производит ток. Хотя принцип очень прост, при практическом промышленном производстве необходимо учитывать множество практических проблем: материал положительного электрода нуждается в добавках для поддержания активности многократного заряда и разряда, а материал отрицательного электрода должен быть спроектирован. на уровне молекулярной структуры, чтобы вместить больше. Больше ионов лития; электролит, заполненный между положительным и отрицательным электродами, помимо поддержания стабильности, также должен иметь хорошую электропроводность, уменьшающую внутреннее сопротивление батареи.

Хотя литий-ионные аккумуляторы обладают всеми упомянутыми выше преимуществами, они предъявляют более высокие требования к схеме защиты. В процессе использования следует строго избегать чрезмерной зарядки и чрезмерной разрядки, а ток разряда не должен быть слишком большим. Вообще говоря, скорость разряда не должна превышать 0,2 градуса по Цельсию. Процесс зарядки литиевой батареи показан на рисунке. Во время цикла зарядки литий-ионный аккумулятор должен определять напряжение и температуру аккумулятора до начала зарядки, чтобы определить, является ли он заряжаемым. Зарядка запрещена, если напряжение или температура аккумулятора выходят за пределы допустимого производителем диапазона. Диапазон напряжения, при котором возможна зарядка: 2,5 ~ 4,2 В на элемент.

В случае, если аккумулятор находится в состоянии глубокого разряда, в зарядном устройстве должен быть предусмотрен процесс предварительной зарядки, чтобы аккумулятор соответствовал условиям быстрой зарядки. Затем, в соответствии со скоростью быстрой зарядки, рекомендованной производителем аккумулятора, обычно 1 ° C, зарядное устройство выполняет зарядку аккумулятора постоянным током. Напряжение аккумуляторной батареи медленно растет. Как только напряжение аккумулятора достигает установленного напряжения завершения (обычно 4,1 или 4,2 В), заряд постоянным током прекращается, зарядный ток быстро затухает, и зарядка переходит в процесс полной зарядки. В процессе полной зарядки зарядный ток заряжается. Постепенно затухайте, пока скорость заряда не упадет ниже C / 10 или когда истечет время полной зарядки, переключитесь на верхний пороговый заряд; когда верхняя часть отключает заряд, зарядное устройство пополняет аккумулятор очень малым зарядным током. После того, как верхний конец выключен на время, зарядка отключается.

Страница содержит содержимое машинного перевода.