Według statystyk światowy popyt na akumulatory litowo-jonowe sięgnął 1,3 miliarda, a wraz z ciągłym poszerzaniem obszarów zastosowań liczba ta rośnie z roku na rok.Z tego powodu, wraz z gwałtownym wzrostem wykorzystania akumulatorów litowo-jonowych w różnych gałęziach przemysłu, bezpieczeństwo akumulatora jest coraz bardziej widoczne, co wymaga nie tylko doskonałej wydajności ładowania i rozładowania akumulatorów litowo-jonowych, ale także wymaga wyższego poziomu wydajności bezpieczeństwa.Że baterie litowe w końcu dlaczego pożar, a nawet wybuch, jakich środków można uniknąć i wyeliminować?
Przede wszystkim zrozummy skład materiałowy baterii litowych.Wydajność akumulatorów litowo-jonowych zależy głównie od struktury i wydajności materiałów wewnętrznych zastosowanych akumulatorów.Te wewnętrzne materiały baterii obejmują materiał elektrody ujemnej, elektrolit, membranę i materiał elektrody dodatniej.Wśród nich wybór i jakość materiałów dodatnich i ujemnych bezpośrednio determinuje wydajność i cenę akumulatorów litowo-jonowych.Dlatego badania nad tanimi i wysokowydajnymi materiałami na elektrody dodatnie i ujemne były przedmiotem zainteresowania rozwoju przemysłu akumulatorów litowo-jonowych.
Materiał elektrody ujemnej jest zwykle wybierany jako materiał węglowy, a rozwój jest obecnie stosunkowo dojrzały.Rozwój materiałów katodowych stał się istotnym czynnikiem ograniczającym dalszą poprawę parametrów akumulatorów litowo-jonowych i obniżanie cen.W obecnej komercyjnej produkcji akumulatorów litowo-jonowych koszt materiału katodowego stanowi około 40% całkowitego kosztu akumulatorów, a obniżenie ceny materiału katodowego bezpośrednio determinuje obniżenie ceny akumulatorów litowo-jonowych.Dotyczy to zwłaszcza akumulatorów litowo-jonowych.Na przykład mała bateria litowo-jonowa do telefonu komórkowego wymaga tylko około 5 gramów materiału katodowego, podczas gdy akumulator litowo-jonowy do zasilania autobusu może wymagać nawet 500 kg materiału katodowego.
Chociaż teoretycznie istnieje wiele rodzajów materiałów, które można wykorzystać jako elektrodę dodatnią akumulatorów litowo-jonowych, głównym składnikiem wspólnego materiału elektrody dodatniej jest LiCoO2.Podczas ładowania potencjał elektryczny dodany do dwóch biegunów akumulatora zmusza związek elektrody dodatniej do uwolnienia jonów litu, które są osadzone w węglu elektrody ujemnej o strukturze płytkowej.Po rozładowaniu jony litu wytrącają się z blaszkowatej struktury węgla i rekombinują ze związkiem na elektrodzie dodatniej.Ruch jonów litu generuje prąd elektryczny.Taka jest zasada działania baterii litowych.
Chociaż zasada jest prosta, w rzeczywistej produkcji przemysłowej należy wziąć pod uwagę znacznie bardziej praktyczne kwestie: materiał elektrody dodatniej wymaga dodatków, aby utrzymać aktywność wielokrotnego ładowania i rozładowania, a materiał elektrody ujemnej musi być zaprojektowany w poziom struktury molekularnej, aby pomieścić więcej jonów litu;elektrolit wypełniony między elektrodami dodatnią i ujemną, oprócz zachowania stabilności, musi również mieć dobrą przewodność elektryczną i zmniejszać rezystancję wewnętrzną akumulatora.
Chociaż akumulator litowo-jonowy ma wszystkie wyżej wymienione zalety, ale jego wymagania dotyczące obwodu zabezpieczającego są stosunkowo wysokie, podczas korzystania z procesu należy ściśle unikać przeładowania, zjawiska nadmiernego rozładowania, prąd rozładowania nie powinien być zbyt duże, ogólnie szybkość rozładowania nie powinna być większa niż 0,2 C. Proces ładowania akumulatorów litowych pokazano na rysunku.W cyklu ładowania akumulatory litowo-jonowe muszą wykrywać napięcie i temperaturę akumulatora przed rozpoczęciem ładowania, aby określić, czy można go naładować.Jeśli napięcie lub temperatura akumulatora wykracza poza zakres dozwolony przez producenta, ładowanie jest zabronione.Dopuszczalny zakres napięcia ładowania wynosi: 2,5 V ~ 4,2 V na akumulator.
W przypadku głębokiego rozładowania akumulatora należy wymagać od ładowarki przeprowadzenia procesu wstępnego ładowania, aby akumulator spełniał warunki szybkiego ładowania;następnie zgodnie z szybkością szybkiego ładowania zalecaną przez producenta akumulatora, zwykle 1C, ładowarka ładuje akumulator stałym prądem, a napięcie akumulatora powoli rośnie;gdy napięcie akumulatora osiągnie ustawione napięcie zakończenia (zazwyczaj 4,1 V lub 4,2 V), ładowanie prądem stałym zostanie zakończone, a prąd ładowania Gdy napięcie akumulatora osiągnie ustawione napięcie zakończenia (zazwyczaj 4,1 V lub 4,2 V), ładowanie prądem stałym zostanie zakończone kończy się, prąd ładowania gwałtownie spada i ładowanie przechodzi w pełny proces ładowania;podczas procesu pełnego ładowania prąd ładowania stopniowo zanika, aż do momentu, gdy prędkość ładowania spadnie poniżej C/10 lub przekroczony zostanie czas pełnego ładowania, po czym przechodzi w ładowanie z górnym odcięciem;podczas ładowania z górnym odcięciem ładowarka doładowuje akumulator bardzo małym prądem ładowania.Po okresie ładowania z górnym odcięciem ładowanie jest wyłączane.
Czas postu: 15 listopada 2022 r