Potrivit statisticilor, cererea globală de baterii litiu-ion a ajuns la 1,3 miliarde, iar odată cu extinderea continuă a domeniilor de aplicare, această cifră crește de la an la an. Din acest motiv, odată cu creșterea rapidă a utilizării bateriilor litiu-ion în diverse industrii, performanța de siguranță a bateriei este din ce în ce mai proeminentă, necesitând nu numai performanțe excelente de încărcare și descărcare a bateriilor litiu-ion, dar necesită și un nivel mai ridicat. a performanței de siguranță. Că bateriile cu litiu în cele din urmă de ce incendiu și chiar explozie, ce măsuri pot fi evitate și eliminate?
În primul rând, să înțelegem compoziția materială a bateriilor cu litiu. Performanța bateriilor litiu-ion depinde în principal de structura și performanța materialelor interne ale bateriilor utilizate. Aceste materiale interne ale bateriei includ materialul electrodului negativ, electrolitul, diafragma și materialul electrodului pozitiv. Printre acestea, alegerea și calitatea materialelor pozitive și negative determină în mod direct performanța și prețul bateriilor litiu-ion. Prin urmare, cercetarea materialelor pentru electrozi pozitivi și negativi ieftine și de înaltă performanță a fost punctul central al dezvoltării industriei bateriilor litiu-ion.
Materialul electrodului negativ este în general selectat ca material de carbon, iar dezvoltarea este relativ matură în prezent. Dezvoltarea materialelor catodice a devenit un factor important care limitează îmbunătățirea în continuare a performanței bateriei cu litiu-ion și reducerea prețului. În producția comercială actuală de baterii litiu-ion, costul materialului catodic reprezintă aproximativ 40% din costul total al bateriei, iar reducerea prețului materialului catodic determină în mod direct reducerea prețului bateriilor litiu-ion. Acest lucru este valabil mai ales pentru bateriile cu energie litiu-ion. De exemplu, o baterie mică litiu-ion pentru un telefon mobil necesită doar aproximativ 5 grame de material catodic, în timp ce o baterie de alimentare cu litiu-ion pentru conducerea unui autobuz poate necesita până la 500 kg de material catodic.
Deși, teoretic, există multe tipuri de materiale care pot fi utilizate ca electrod pozitiv al bateriilor Li-ion, componenta principală a materialului comun al electrodului pozitiv este LiCoO2. La încărcare, potențialul electric adăugat la cei doi poli ai bateriei forțează compusul electrodului pozitiv să elibereze ioni de litiu, care sunt încorporați în carbonul electrodului negativ cu o structură lamelară. Când sunt descărcați, ionii de litiu precipită din structura lamelară a carbonului și se recombină cu compusul de la electrodul pozitiv. Mișcarea ionilor de litiu generează un curent electric. Acesta este principiul cum funcționează bateriile cu litiu.
Deși principiul este simplu, în producția industrială reală, există probleme mult mai practice de luat în considerare: materialul electrodului pozitiv are nevoie de aditivi pentru a menține activitatea de încărcare și descărcare multiplă, iar materialul electrodului negativ trebuie proiectat la nivelul structurii moleculare pentru a găzdui mai mulți ioni de litiu; electrolitul umplut între electrozii pozitivi și negativi, pe lângă menținerea stabilității, trebuie să aibă și o conductivitate electrică bună și să reducă rezistența internă a bateriei.
Deși bateria litiu-ion are toate avantajele menționate mai sus, dar cerințele sale pentru circuitul de protecție sunt relativ mari, în utilizarea procesului ar trebui să fie strict pentru a evita supraîncărcarea, fenomenul de supra-descărcare, curentul de descărcare nu ar trebui să fie fi prea mare, în general, rata de descărcare nu trebuie să fie mai mare de 0,2 C. Procesul de încărcare a bateriilor cu litiu este prezentat în figură. Într-un ciclu de încărcare, bateriile litiu-ion trebuie să detecteze tensiunea și temperatura bateriei înainte de a începe încărcarea pentru a determina dacă poate fi încărcată. Dacă tensiunea sau temperatura bateriei sunt în afara intervalului permis de producător, încărcarea este interzisă. Intervalul de tensiune de încărcare permis este: 2,5V~4,2V per baterie.
În cazul în care bateria este în descărcare profundă, încărcătorul trebuie să aibă un proces de pre-încărcare, astfel încât bateria să îndeplinească condițiile pentru încărcare rapidă; apoi, conform ratei de încărcare rapidă recomandată de producătorul bateriei, în general 1C, încărcătorul încarcă bateria cu curent constant, iar tensiunea bateriei crește lent; odată ce tensiunea bateriei atinge tensiunea de terminare setată (în general 4,1 V sau 4,2 V), încărcarea cu curent constant este încheiată și curentul de încărcare Odată ce tensiunea bateriei atinge tensiunea de terminare setată (în general 4,1 V sau 4,2 V), încărcarea cu curent constant se termină, curentul de încărcare scade rapid și încărcarea intră în procesul de încărcare complet; în timpul procesului de încărcare completă, curentul de încărcare scade treptat până când rata de încărcare scade sub C/10 sau timpul complet de încărcare este depășit, apoi se transformă în încărcarea de întrerupere superioară; în timpul încărcării cu întrerupere superioară, încărcătorul reîncarcă bateria cu un curent de încărcare foarte mic. După o perioadă de încărcare top cutoff, încărcarea este oprită.
Ora postării: 15-11-2022