Согласно статистике, мировой спрос на литий-ионные аккумуляторы достиг 1,3 миллиарда, и с непрерывным расширением областей применения эта цифра увеличивается из года в год.Из-за этого, с быстрым ростом использования литий-ионных аккумуляторов в различных отраслях, характеристики безопасности аккумулятора становятся все более заметными, что требует не только отличных характеристик зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов, но также требует более высокого уровня. показателей безопасности.Что литиевые батареи, в конце концов, почему огонь и даже взрыв, какие меры можно избежать и устранить?
Прежде всего, давайте разберемся с составом материала литиевых батарей.Производительность литий-ионных аккумуляторов в основном зависит от структуры и характеристик внутренних материалов используемых аккумуляторов.Эти внутренние материалы батареи включают материал отрицательного электрода, электролит, диафрагму и материал положительного электрода.Среди них выбор и качество положительных и отрицательных материалов напрямую определяют производительность и цену литий-ионных аккумуляторов.Поэтому исследования дешевых и высокоэффективных материалов для положительных и отрицательных электродов были в центре внимания развития индустрии литий-ионных аккумуляторов.
Материал отрицательного электрода обычно выбирается как углеродный материал, и в настоящее время его разработка относительно зрелая.Разработка катодных материалов стала важным фактором, ограничивающим дальнейшее улучшение характеристик литий-ионных аккумуляторов и снижение цены.В текущем коммерческом производстве литий-ионных аккумуляторов стоимость катодного материала составляет около 40% от общей стоимости аккумулятора, а снижение цены катодного материала напрямую определяет снижение цены литий-ионных аккумуляторов.Особенно это касается литий-ионных аккумуляторов.Например, для небольшой литий-ионной батареи для сотового телефона требуется всего около 5 граммов катодного материала, а для литий-ионной аккумуляторной батареи для вождения автобуса может потребоваться до 500 кг катодного материала.
Хотя теоретически существует много типов материалов, которые можно использовать в качестве положительного электрода литий-ионных аккумуляторов, основным компонентом обычного материала положительного электрода является LiCoO2.При зарядке электрический потенциал, добавляемый к двум полюсам батареи, заставляет соединение положительного электрода высвобождать ионы лития, которые внедрены в углерод отрицательного электрода с пластинчатой структурой.При разряде ионы лития выпадают из пластинчатой структуры углерода и рекомбинируют с соединением на положительном электроде.Движение ионов лития генерирует электрический ток.Это принцип работы литиевых батарей.
Хотя принцип прост, в реальном промышленном производстве необходимо учитывать гораздо больше практических вопросов: материал положительного электрода нуждается в добавках для поддержания активности многократной зарядки и разрядки, а материал отрицательного электрода должен быть рассчитан на уровень молекулярной структуры для размещения большего количества ионов лития;электролит, залитый между положительным и отрицательным электродами, помимо сохранения стабильности, также должен обладать хорошей электропроводностью и снижать внутреннее сопротивление батареи.
Хотя литий-ионный аккумулятор обладает всеми вышеупомянутыми преимуществами, но его требования к схеме защиты относительно высоки, при использовании процесса следует строго избегать чрезмерного заряда, явления чрезмерного разряда, ток разряда не должен быть слишком большим, в общем случае скорость разряда не должна быть больше 0,2 С. Процесс зарядки литиевых аккумуляторов показан на рисунке.В цикле зарядки литий-ионным батареям необходимо определить напряжение и температуру батареи, прежде чем начнется зарядка, чтобы определить, можно ли ее заряжать.Если напряжение или температура батареи выходят за пределы допустимого производителем диапазона, зарядка запрещена.Допустимый диапазон зарядного напряжения: 2,5–4,2 В на аккумулятор.
В случае, если батарея находится в глубоком разряде, зарядное устройство должно иметь процесс предварительной зарядки, чтобы батарея соответствовала условиям быстрой зарядки;затем в соответствии с рекомендуемой производителем батареи скоростью быстрой зарядки, обычно 1С, зарядное устройство заряжает батарею постоянным током, и напряжение батареи медленно повышается;как только напряжение батареи достигает установленного напряжения завершения (обычно 4,1 В или 4,2 В), зарядка постоянным током прекращается, и ток зарядки прекращается, зарядный ток быстро спадает и зарядка переходит в процесс полной зарядки;во время процесса полной зарядки зарядный ток постепенно уменьшается до тех пор, пока скорость зарядки не упадет ниже C/10 или не будет превышено время полной зарядки, после чего он переходит в режим максимальной отсечки;во время верхней отсечной зарядки зарядное устройство подзаряжает аккумулятор очень малым зарядным током.После периода верхней отсечки зарядка отключается.
Время публикации: 15 ноября 2022 г.