По статистике, мировой спрос на литий-ионные аккумуляторы достиг 1,3 миллиарда, и при постоянном расширении областей применения эта цифра увеличивается из года в год.Из-за этого, с быстрым ростом использования литий-ионных батарей в различных отраслях, показатели безопасности батареи становятся все более заметными, требуя не только отличных характеристик зарядки и разрядки литий-ионных батарей, но и более высокого уровня. показателей безопасности.Что литиевые батареи, в конце концов, почему возгорания и даже взрыва, какие меры можно избежать и устранить?
Прежде всего, давайте разберемся с материальным составом 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 батарей.Поэтому исследование дешевых и высокоэффективных материалов для положительных и отрицательных электродов было в центре внимания развития индустрии литий-ионных аккумуляторов.
В качестве материала отрицательного электрода обычно выбирается углеродный материал, и в настоящее время его разработка находится на относительно зрелой стадии.Разработка катодных материалов стала важным фактором, ограничивающим дальнейшее улучшение характеристик литий-ионных аккумуляторов и снижение цен.При нынешнем 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, тогда как для силовой литий-ионной батареи для вождения автобуса может потребоваться до 500 кг катодного материала.
Хотя теоретически существует множество типов материалов, которые можно использовать в качестве положительного электрода литий-ионных аккумуляторов, основным компонентом материала общего положительного электрода является LiCoO2.При зарядке электрический потенциал, приложенный к двум полюсам батареи, заставляет соединение положительного электрода высвободить ионы лития, которые внедрены в углерод отрицательного электрода с ламеллярной 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 разработан при уровень молекулярной структуры, позволяющий разместить больше ионов лития;электролит, заполняемый между положительным и отрицательным электродами, помимо сохранения стабильности, также должен иметь хорошую электропроводность 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 явления перезарядки, чрезмерной разрядки, ток разряда не должен быть слишком большим, как правило, скорость разряда не должна превышать 0,2 С. Процесс зарядки литиевых аккумуляторов показан на рисунке.В цикле зарядки литий-ионным аккумуляторам необходимо определить напряжение и температуру аккумулятора, прежде чем начнется зарядка, чтобы определить, можно ли его зарядить.Если напряжение или температура аккумулятора выходят за пределы диапазона, разрешенного производителем, зарядка запрещена.Допустимый диапазон зарядного напряжения: 2,5–4,2 В на батарею.
В случае глубокого разряда аккумулятора в зарядном устройстве необходимо провести процедуру предварительной зарядки, чтобы аккумулятор соответствовал условиям быстрой зарядки;затем, в соответствии со скоростью быстрой зарядки, рекомендованной производителем аккумулятора, обычно 1C, зарядное устройство заряжает аккумулятор постоянным током, и напряжение аккумулятора медленно повышается;Как только напряжение батареи достигает установленного напряжения завершения (обычно 4,1 В или 4,2 В), зарядка постоянным током прекращается и зарядный ток. Как только напряжение батареи достигает установленного напряжения завершения (обычно 4,1 В или 4,2 В), зарядка постоянным током прекращается. прекращается, зарядный ток быстро затухает и зарядка переходит в полный процесс зарядки;во время процесса полной зарядки зарядный ток постепенно спадает до тех пор, пока скорость зарядки не снизится до уровня ниже C/10 или не истечет время полной зарядки, затем он переходит в зарядку с верхним отключением;во время верхней отсечки зарядки зарядное устройство пополняет аккумулятор очень малым зарядным током.После периода максимальной зарядки заряд отключается.
Время публикации: 15 ноября 2022 г.