Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, η παγκόσμια ζήτηση για μπαταρίες ιόντων λιθίου έχει φτάσει τα 1,3 δισεκατομμύρια και με τη συνεχή επέκταση των περιοχών εφαρμογής, ο αριθμός αυτός αυξάνεται χρόνο με το χρόνο. Εξαιτίας αυτού, με την ταχεία αύξηση της χρήσης μπαταριών ιόντων λιθίου σε διάφορες βιομηχανίες, η απόδοση ασφάλειας της μπαταρίας είναι ολοένα και πιο σημαντική, απαιτώντας όχι μόνο εξαιρετική απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου, αλλά απαιτεί επίσης υψηλότερο επίπεδο επιδόσεων ασφάλειας. Ότι οι μπαταρίες λιθίου στο τέλος γιατί πυρκαγιά και ακόμη και έκρηξη, ποια μέτρα μπορούν να αποφευχθούν και να εξαλειφθούν;
Πρώτα απ 'όλα, ας καταλάβουμε τη σύνθεση υλικού των μπαταριών λιθίου. Η απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου εξαρτάται κυρίως από τη δομή και την απόδοση των εσωτερικών υλικών των μπαταριών που χρησιμοποιούνται. Αυτά τα υλικά εσωτερικής μπαταρίας περιλαμβάνουν υλικό αρνητικού ηλεκτροδίου, ηλεκτρολύτη, διάφραγμα και υλικό θετικού ηλεκτροδίου. Μεταξύ αυτών, η επιλογή και η ποιότητα των θετικών και αρνητικών υλικών καθορίζουν άμεσα την απόδοση και την τιμή των μπαταριών ιόντων λιθίου. Ως εκ τούτου, η έρευνα φθηνών και υψηλής απόδοσης θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων υλικών ήταν το επίκεντρο της ανάπτυξης της βιομηχανίας μπαταριών ιόντων λιθίου.
Το υλικό αρνητικού ηλεκτροδίου επιλέγεται γενικά ως υλικό άνθρακα και η ανάπτυξη είναι σχετικά ώριμη προς το παρόν. Η ανάπτυξη υλικών καθόδου έχει γίνει ένας σημαντικός παράγοντας που περιορίζει την περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης της μπαταρίας ιόντων λιθίου και τη μείωση της τιμής. Στην τρέχουσα εμπορική παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου, το κόστος του υλικού καθόδου αντιπροσωπεύει περίπου το 40% του συνολικού κόστους της μπαταρίας και η μείωση της τιμής του υλικού καθόδου καθορίζει άμεσα τη μείωση της τιμής των μπαταριών ιόντων λιθίου. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις μπαταρίες ισχύος ιόντων λιθίου. Για παράδειγμα, μια μικρή μπαταρία ιόντων λιθίου για ένα κινητό τηλέφωνο απαιτεί μόνο περίπου 5 γραμμάρια καθόδου, ενώ μια μπαταρία ιόντων λιθίου για την οδήγηση ενός λεωφορείου μπορεί να απαιτεί έως και 500 κιλά καθόδου υλικού.
Αν και υπάρχουν θεωρητικά πολλοί τύποι υλικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως θετικό ηλεκτρόδιο των μπαταριών ιόντων λιθίου, το κύριο συστατικό του κοινού υλικού θετικού ηλεκτροδίου είναι το LiCoO2. Κατά τη φόρτιση, το ηλεκτρικό δυναμικό που προστίθεται στους δύο πόλους της μπαταρίας αναγκάζει την ένωση του θετικού ηλεκτροδίου να απελευθερώσει ιόντα λιθίου, τα οποία είναι ενσωματωμένα στον άνθρακα του αρνητικού ηλεκτροδίου με φυλλωτή δομή. Όταν αποφορτίζονται, τα ιόντα λιθίου κατακρημνίζονται από τη φυλλωτή δομή του άνθρακα και ανασυνδυάζονται με την ένωση στο θετικό ηλεκτρόδιο. Η κίνηση των ιόντων λιθίου δημιουργεί ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή είναι η αρχή του τρόπου λειτουργίας των μπαταριών λιθίου.
Αν και η αρχή είναι απλή, στην πραγματική βιομηχανική παραγωγή, υπάρχουν πολύ πιο πρακτικά ζητήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη: το υλικό του θετικού ηλεκτροδίου χρειάζεται πρόσθετα για να διατηρήσει τη δραστηριότητα της πολλαπλής φόρτισης και εκφόρτισης και το υλικό του αρνητικού ηλεκτροδίου πρέπει να σχεδιαστεί σε το επίπεδο μοριακής δομής για να φιλοξενήσει περισσότερα ιόντα λιθίου. ο ηλεκτρολύτης που πληρώνεται μεταξύ του θετικού και του αρνητικού ηλεκτροδίου, εκτός από τη διατήρηση της σταθερότητας, πρέπει επίσης να έχει καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και να μειώνει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας.
Αν και η μπαταρία ιόντων λιθίου έχει όλα τα προαναφερθέντα πλεονεκτήματα, αλλά οι απαιτήσεις της για το κύκλωμα προστασίας είναι σχετικά υψηλές, κατά τη χρήση της διαδικασίας θα πρέπει αυστηρά να αποφεύγεται η υπερφόρτιση, το φαινόμενο υπερβολικής εκφόρτισης, το ρεύμα εκφόρτισης δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλο, γενικά, ο ρυθμός εκφόρτισης δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερος από 0,2 C. Η διαδικασία φόρτισης των μπαταριών λιθίου φαίνεται στο σχήμα. Σε έναν κύκλο φόρτισης, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου πρέπει να ανιχνεύουν την τάση και τη θερμοκρασία της μπαταρίας πριν ξεκινήσει η φόρτιση για να καθορίσουν εάν μπορεί να φορτιστεί. Εάν η τάση ή η θερμοκρασία της μπαταρίας είναι εκτός του εύρους που επιτρέπεται από τον κατασκευαστή, η φόρτιση απαγορεύεται. Το επιτρεπόμενο εύρος τάσης φόρτισης είναι: 2,5V~4,2V ανά μπαταρία.
Σε περίπτωση που η μπαταρία είναι σε βαθιά εκφόρτιση, ο φορτιστής πρέπει να έχει μια διαδικασία προφόρτισης έτσι ώστε η μπαταρία να πληροί τις προϋποθέσεις για γρήγορη φόρτιση. Στη συνέχεια, σύμφωνα με τον γρήγορο ρυθμό φόρτισης που συνιστά ο κατασκευαστής της μπαταρίας, γενικά 1C, ο φορτιστής φορτίζει την μπαταρία με σταθερό ρεύμα και η τάση της μπαταρίας αυξάνεται αργά. μόλις η τάση της μπαταρίας φτάσει την καθορισμένη τάση τερματισμού (γενικά 4,1 V ή 4,2 V), η φόρτιση σταθερού ρεύματος τερματίζεται και το ρεύμα φόρτισης Μόλις η τάση της μπαταρίας φτάσει την καθορισμένη τάση τερματισμού (γενικά 4,1 V ή 4,2 V), η φόρτιση σταθερού ρεύματος τερματίζεται, το ρεύμα φόρτισης εξασθενεί γρήγορα και η φόρτιση μπαίνει στη διαδικασία πλήρους φόρτισης. κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πλήρους φόρτισης, το ρεύμα φόρτισης μειώνεται σταδιακά έως ότου ο ρυθμός φόρτισης μειωθεί κάτω από το C/10 ή ο χρόνος πλήρους φόρτισης υπερβεί και, στη συνέχεια, μετατρέπεται σε φόρτιση κορυφαίας διακοπής. κατά τη διάρκεια της φόρτισης κορυφαίας διακοπής, ο φορτιστής αναπληρώνει την μπαταρία με ένα πολύ μικρό ρεύμα φόρτισης. Μετά από μια περίοδο φόρτισης κορυφαίας διακοπής, η φόρτιση απενεργοποιείται.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-15-2022