Как настроить безопасную схему защиты литиевой батареи

Согласно статистике, мировой спрос на литий-ионные аккумуляторы достиг 1,3 миллиарда, и с постоянным расширением области применения эти данные увеличиваются из года в год. Из-за этого, с быстрым ростом количества литий-ионных аккумуляторов в различных отраслях промышленности, показатели безопасности аккумуляторов становятся все более заметными. Это не только требует, чтобы литий-ионные аккумуляторы обладали отличными характеристиками заряда и разряда, но также требуют более высоких показателей безопасности. Почему в конце концов загорелась или даже взорвалась литиевая батарея, каких мер можно избежать и положить этому конец?

Взрыв аккумулятора ноутбука связан не только с производственным процессом используемого в нем литиевого аккумулятора, но также с защитной пластиной аккумулятора, заключенной в аккумулятор, схемой управления зарядкой и разрядкой ноутбука и рассеиванием тепла. дизайн ноутбука. Необоснованная конструкция рассеивания тепла и управления зарядкой и разрядкой ноутбуков приведет к перегреву ядра батареи, что значительно увеличит активность ядра и увеличит вероятность взрыва и возгорания.

Анализ состава и свойств материалов литиевых батарей

Во-первых, давайте посмотрим на материальный состав литиевой батареи. Производительность литиевой батареи зависит от структуры и характеристик внутреннего материала используемой батареи. Внутренние материалы этих батарей включают материалы отрицательных электродов, электролиты, диафрагмы и материалы положительных электродов. Среди них выбор и качество материалов положительных и отрицательных электродов напрямую определяют производительность и цену литий-ионных батарей. Поэтому исследования дешевых и высокопроизводительных положительных и отрицательных материалов всегда были в центре внимания развития индустрии литий-ионных аккумуляторов.

В отрицательных материалах обычно используются углеродные материалы, и текущая разработка является относительно зрелой. Разработка положительных материалов стала важным фактором, ограничивающим дальнейшее улучшение характеристик и цены литий-ионных батарей. В современных коммерчески выпускаемых литий-ионных батареях стоимость катодных материалов составляет около 40% от общей стоимости батареи. Удешевление катодных материалов напрямую определяет цену литий-ионных аккумуляторов. Это особенно актуально для литий-ионных силовых элементов. Например, небольшая литий-ионная батарея для мобильного телефона требует всего около 5 граммов положительного материала, в то время как литий-ионная аккумуляторная батарея для автобуса может потребовать до 500 килограммов положительного материала.

Хотя существует много типов материалов для положительных электродов, которые теоретически можно использовать в качестве литий-ионных батарей, наиболее распространенным материалом для положительных электродов является LiCoO2. При зарядке потенциал, добавленный к двум полюсам батареи, заставляет положительное соединение высвобождать ионы лития и внедрять отрицательные полярные молекулы в структуру слоя. Углерод. При разряде ионы лития осаждаются из углерода пластинчатой структуры и рекомбинируют с положительными соединениями. Движение ионов лития производит электрические токи. Так работают литиевые батареи.

Схема управления зарядкой и разрядкой литиевых батарей

Когда литиевая батарея заряжена, потенциал, добавленный к двум полюсам батареи, заставляет положительное соединение высвобождать ионы лития, встроенные в углерод, в котором отрицательные молекулы расположены в виде слоистой структуры. При разряде ионы лития осаждаются из углерода пластинчатой структуры и рекомбинируют с положительными соединениями. Движение ионов лития производит электрические токи. Хотя принцип очень прост, однако в реальном промышленном производстве необходимо учитывать гораздо больше практических проблем: положительные материалы требуют добавок для поддержания многократной активности заряда и разряда, а отрицательные материалы должны разрабатываться на уровне молекулярной структуры. . Для размещения большего количества ионов лития; Помимо поддержания стабильности, электролит, залитый между положительным и отрицательным полюсами, должен иметь хорошую проводимость и снижать внутреннее сопротивление батареи.

Хотя литий-ионные батареи обладают всеми упомянутыми выше преимуществами, их требования к схемам защиты относительно высоки. В процессе использования следует строго избегать чрезмерной зарядки и чрезмерной разрядки, а токи разряда не должны быть слишком большими. Как правило, скорость разряда не должна превышать 0,2 С. Процесс зарядки литиевых батарей показан на рисунке. Во время цикла зарядки литий-ионные аккумуляторы должны проверять напряжение и температуру аккумулятора перед началом зарядки, чтобы определить, заряжен он или нет. Зарядка запрещена, если напряжение или температура аккумулятора превышают разрешенные производителем. Допустимый диапазон напряжения для зарядки: от 2,5 В до 4,2 В на элемент.

Когда аккумулятор находится в состоянии глубокой разрядки, в зарядном устройстве должен быть предусмотрен процесс предварительной зарядки, чтобы аккумулятор соответствовал условиям для быстрой зарядки; Тогда, согласно рекомендованной производителем аккумулятора скорости быстрой зарядки, это обычно 1С. Зарядное устройство заряжает аккумулятор постоянным током, при этом напряжение аккумулятора медленно повышается. Как только напряжение аккумулятора достигает установленного напряжения завершения (обычно 4,1 В или 4,2 В), зарядка постоянным током прекращается, зарядный ток быстро спадает, и зарядка входит в процесс полной зарядки; Во время процесса полной зарядки зарядный ток постепенно спадает до тех пор, пока скорость зарядки не упадет ниже C / 10, или, когда время полной зарядки истечет, он передается наверх, чтобы остановить заряд; Когда верх прекращает зарядку, зарядное устройство дополняет аккумулятор минимальным зарядным током. После того, как верхняя часть перестанет заряжаться на некоторое время, выключите зарядку.

Страница содержит содержимое машинного перевода.