Управление литий-ионными аккумуляторами мобильных устройств

Литий-ионный аккумулятор:

Напряжение разряда: минимум 2,7 В / элемент для кобальтата лития, 2,5 В для фосфата лития-железа, 1,5 В для титаната лития;

Напряжение заряда: типичное 4,2 В для кобальтата лития (4,35 В для модифицированного электролита), 3,6 В для фосфата лития-железа, 2,7 В для титаната лития.

Структура батареи: есть три структуры: цилиндрическая структура, призматическая структура и слоистая структура. Характеристики следующие:

А, поскольку литий-углеродная химера очень активна, можно использовать только органический электролит;

Б, он должен быть водонепроницаемым и герметичным;

C, использование микропористого изоляционного материала для предотвращения роста дендритов лития и отключения зарядки при перегреве;

D, в электроде используется металлическая фольга, анод - медная фольга, а катод - алюминиевая фольга;

E, активный материал подвешен на электроде и имеет толщину от 50 до 100 мкм.

Режим зарядки: метод постоянного тока / постоянного напряжения; напряжение зарядки (с учетом колебаний напряжения и температур) не должно превышать 4,2 В для оксида лития-кобальта, перенапряжение приведет к ускорению разрушения аккумулятора и даже к взрыву;

Батарея с несколькими ячейками: каждая ячейка не может превышать максимальное напряжение, поэтому состояние каждой ячейки следует контролировать независимо. Должно быть несколько наборов независимых цепей защиты от перенапряжения, перегрева и перегрузки по току. Для многоэлементных батарей требуется алгоритм балансировки ячеек; ток зарядки должен контролироваться на уровне 1С, а когда зарядка завершена, температура не должна превышать 50 ° С.

Температура зарядки: температура окружающей среды должна быть от 0 до 45 градусов Цельсия. Низкая температура вызовет осаждение лития, что приведет к разложению аккумулятора. Высокая температура ускорит реакцию литиевого электролита и ускорит его разложение.

Низковольтная зарядка: когда напряжение элемента ниже 2,9 В, следует использовать постоянный заряд 0,1 С. Если 0,1C заряжается в течение 30 минут, напряжение элемента не достигло 3,0 В, что указывает на внутреннее короткое замыкание элемента, и микросхема зарядки должна подать сигнал тревоги.

Состояние отключения: когда зарядный ток меньше 0,05C.

Мощность разряда: чем тоньше активный материал на электроде, тем выше мощность, но меньше емкость; фосфат лития-железа и титанат лития имеют более высокую разрядную мощность; когда температура ниже 0 ° C, электропроводность органического электролита снижается, аккумуляторная мощность сильно снижается.

Состояние аккумулятора: 50% мощности - самая стабильная; высокое напряжение ускорит коррозию и деградацию электролита; не должно превышать полного заряда аккумулятора; кратковременная чрезмерная разрядка не повредит аккумулятор, но длительное хранение с низким энергопотреблением повлияет на разрядную емкость аккумулятора. Чтобы избежать источников тепла с высокой температурой, хранение при низкой температуре может продлить срок службы; Чтобы избежать ненужной зарядки и разрядки, не нужно быть полностью заряженным, как никель-кадмиевые, никель-металлогидридные батареи.

Механизм разрушения батареи:

А - реакция смеси лития и углерода с электролитом: при высокой температуре реакция усиливается; реакция превращает литий в нерастворимую смесь, которая блокирует поры сепаратора и снижает проводимость поверхности активного материала, тем самым приводя к увеличению внутреннего сопротивления батареи;

B, коррозия электродов: электроды из алюминиевой и медной фольги подвержены коррозии при высоком давлении, поэтому аккумулятор обычно хранится с 50% -ной емкостью. Когда напряжение разряда батареи ниже 2 В, медная фольга растворяется.

Сценарий применения: большая емкость, длительное использование, например, цифровые продукты.

Тенденция: с момента появления литий-ионных аккумуляторов в 1990 году их емкость увеличивалась со скоростью 7% в год; исходный кобальтат лития с добавкой никель-марганца (низкая стоимость) к фосфату лития-железа (высокая мощность, но только плотность энергии составляет половину оксида лития-кобальта). Титанат лития имеет лучшую мощность и срок службы, но плотность энергии также недостаточна. Недавно разработанная кремниевая отрицательная батарея может увеличить плотность энергии на 30%, но срок службы невелик; Долгосрочное развитие - это литиевый сульфидный аккумулятор и воздушный литиевый аккумулятор. Батарея из сульфида лития имеет высокую плотность энергии, но срок службы невелик, теоретическая плотность энергии воздушно-литиевой батареи самая высокая, но ее все еще трудно реализовать временно.

Страница содержит содержимое машинного перевода.