Kako treba postaviti siguran krug zaštite litijumske baterije

Prema statistikama, globalna potražnja za litijum-jonskim baterijama dostigla je 1,3 milijarde, a uz kontinuirano širenje područja primjene, ova brojka raste iz godine u godinu.Zbog toga, sa brzim porastom upotrebe litijum-jonskih baterija u raznim industrijama, bezbednosne performanse baterije su sve istaknutije, koje zahtevaju ne samo odlične performanse punjenja i pražnjenja litijum-jonskih baterija, već zahtevaju i viši nivo. bezbednosnih performansi.Da litijumske baterije na kraju zašto požar pa čak i eksplozija, koje mere se mogu izbeći i eliminisati?

Sastav materijala i analiza performansi litijumskih baterija

Prije svega, razumijemo materijalni sastav litijumskih baterija.Performanse litijum-jonskih baterija uglavnom zavise od strukture i performansi unutrašnjih materijala baterija koje se koriste.Ovi unutrašnji materijali baterije uključuju materijal negativne elektrode, elektrolit, dijafragmu i materijal pozitivne elektrode.Među njima, izbor i kvaliteta pozitivnih i negativnih materijala direktno određuju performanse i cijenu litijum-jonskih baterija.Stoga je istraživanje jeftinih i visokih performansi materijala pozitivnih i negativnih elektroda u fokusu razvoja industrije litijum-jonskih baterija.

Materijal negativne elektrode se općenito bira kao ugljični materijal, a razvoj je trenutno relativno zreo.Razvoj katodnih materijala postao je važan faktor koji ograničava dalje poboljšanje performansi litijum-jonskih baterija i smanjenje cijena.U trenutnoj komercijalnoj proizvodnji litijum-jonskih baterija, trošak katodnog materijala čini oko 40% ukupne cene baterije, a smanjenje cene katodnog materijala direktno određuje smanjenje cene litijum-jonskih baterija.Ovo posebno važi za litijum-jonske baterije.Na primjer, mala litijum-jonska baterija za mobilni telefon zahtijeva samo oko 5 grama katodnog materijala, dok litijum-jonska baterija za vožnju autobusa može zahtijevati do 500 kg katodnog materijala.

Iako teoretski postoji mnogo vrsta materijala koji se mogu koristiti kao pozitivna elektroda Li-ion baterija, glavna komponenta uobičajenog materijala pozitivne elektrode je LiCoO2.Prilikom punjenja, električni potencijal koji se dodaje na dva pola baterije tjera spoj pozitivne elektrode da oslobodi litijeve ione, koji su ugrađeni u ugljik negativne elektrode lamelarne strukture.Kada se isprazne, litijevi joni precipitiraju iz lamelarne strukture ugljika i rekombinuju se sa spojem na pozitivnoj elektrodi.Kretanje litijum jona stvara električnu struju.Ovo je princip rada litijumskih baterija.

Dizajn upravljanja punjenjem i pražnjenjem Li-ion baterija

Iako je princip jednostavan, u stvarnoj industrijskoj proizvodnji postoje mnogo praktičnija pitanja koja treba razmotriti: materijal pozitivne elektrode treba aditive za održavanje aktivnosti višestrukog punjenja i pražnjenja, a materijal negativne elektrode treba biti dizajniran na nivo molekularne strukture za smeštaj više litijum jona;elektrolit napunjen između pozitivne i negativne elektrode, osim što održava stabilnost, mora imati i dobru električnu provodljivost i smanjiti unutrašnji otpor baterije.

Iako litijum-jonska baterija ima sve gore navedene prednosti, ali njeni zahtjevi za zaštitnim krugom su relativno visoki, u korištenju procesa treba strogo izbjegavati pojavu prekomjernog punjenja, prekomjernog pražnjenja, struja pražnjenja ne bi trebala biti preveliki, općenito, brzina pražnjenja ne bi trebala biti veća od 0,2 C. Proces punjenja litijumskih baterija prikazan je na slici.U ciklusu punjenja, litijum-jonske baterije moraju detektovati napon i temperaturu baterije pre nego što punjenje počne da bi se utvrdilo može li se puniti.Ako su napon ili temperatura baterije izvan opsega koji je dozvolio proizvođač, punjenje je zabranjeno.Dozvoljeni raspon napona punjenja je: 2.5V~4.2V po bateriji.

U slučaju da je baterija u dubokom pražnjenju, punjač mora imati proces prethodnog punjenja kako bi baterija ispunila uslove za brzo punjenje;zatim, prema brzoj brzini punjenja koju preporučuje proizvođač baterije, općenito 1C, punjač puni bateriju konstantnom strujom i napon baterije polako raste;kada napon baterije dostigne postavljeni završni napon (obično 4,1V ili 4,2V), punjenje konstantnom strujom se prekida i struja punjenja Kada napon baterije dostigne postavljeni završni napon (obično 4,1V ili 4,2V), punjenje konstantnom strujom završava, struja punjenja brzo opada i punjenje ulazi u puni proces punjenja;tokom procesa punog punjenja, struja punjenja postupno opada sve dok se brzina punjenja ne smanji ispod C/10 ili se vrijeme punog punjenja prekorači, a zatim se pretvara u gornje granično punjenje;tokom punjenja gornjeg prekida, punjač puni bateriju vrlo malom strujom punjenja.Nakon perioda punjenja na vrhu, punjenje se isključuje.


Vrijeme objave: 15.11.2022