So richten Sie eine sichere Lithiumbatterieschutzschaltung ein

Laut Statistik hat die weltweite Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien 1,3 Milliarden erreicht, und mit der kontinuierlichen Erweiterung des Anwendungsbereichs steigen diese Daten von Jahr zu Jahr. Aus diesem Grund hat die Sicherheitsleistung von Batterien mit dem raschen Anstieg von Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen Branchen zunehmend an Bedeutung gewonnen. Lithium-Ionen-Batterien müssen nicht nur eine hervorragende Lade- und Entladeleistung aufweisen, sondern auch eine höhere Sicherheitsleistung. Warum hat die Lithiumbatterie am Ende gezündet oder sogar explodiert, welche Maßnahmen können vermieden und beendet werden?

Die Explosion des Notebook-Akkus hängt nicht nur mit dem Herstellungsprozess des darin verwendeten lithium-batteriekerns zusammen, sondern auch mit der im Akku enthaltenen Batterieschutzplatte, der Lade- und Entladeverwaltungsschaltung des Notebook-Computers und der Wärmeableitung Design des Notebooks. Das unangemessene Wärmeableitungsdesign und das Lade- und Entlademanagement von Notebooks führen zu einer Überhitzung des Batteriekerns, was die Aktivität des Kerns erheblich erhöht und die Wahrscheinlichkeit einer Explosion und Verbrennung erhöht.

Analyse der Zusammensetzung und Eigenschaften von Lithiumbatteriematerialien

Schauen wir uns zunächst die Materialzusammensetzung der Lithiumbatterie an. Die Leistung der Lithiumbatterie hängt von der Struktur und Leistung des internen Materials der verwendeten Batterie ab. Die internen Materialien dieser Batterien umfassen negative Elektrodenmaterialien, Elektrolyte, Membranen und positive Elektrodenmaterialien. Unter diesen bestimmen die Auswahl und Qualität von positiven und negativen Elektrodenmaterialien direkt die Leistung und den Preis von Lithiumionenbatterien. Daher stand die Erforschung billiger und leistungsstarker positiver und negativer Materialien seit jeher im Mittelpunkt der Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterieindustrie.

Negative Materialien verwenden im Allgemeinen Kohlenstoffmaterialien, und die derzeitige Entwicklung ist relativ ausgereift. Die Entwicklung positiver Materialien ist zu einem wichtigen Faktor geworden, der die weitere Verbesserung der Leistung und des Preises von Lithium-Ionen-Batterien einschränkt. Bei den derzeit im Handel erhältlichen Lithium-Ionen-Batterien machen die Kosten für Kathodenmaterialien etwa 40% der gesamten Batteriekosten aus. Die Preissenkung bei Kathodenmaterialien bestimmt direkt den Preis für Lithium-Ionen-Batterien. Dies gilt insbesondere für Lithium-Ionen-Kraftzellen. Beispielsweise benötigt eine kleine Lithium-Ionen-Batterie für ein Mobiltelefon nur etwa 5 Gramm positives Material, während eine Lithium-Ionen-Batterie für einen Bus bis zu 500 Kilogramm positives Material benötigt.

Obwohl es viele Arten von positiven Elektrodenmaterialien gibt, die theoretisch als Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden können, ist das übliche positive Material LiCoO2. Beim Laden zwingt das an die beiden Pole der Batterie addierte Potential die positive Verbindung, Lithiumionen freizusetzen und die negativen polaren Moleküle in die Schichtstruktur einzubetten. Kohlenstoff. Beim Entladen fallen Lithiumionen aus dem Kohlenstoff der Lamellenstruktur aus und rekombinieren mit positiven Verbindungen. Die Bewegung von Lithiumionen erzeugt elektrische Ströme. So funktionieren Lithiumbatterien.

Management Design des Ladens und Entladens von Lithiumbatterien

Wenn die Lithiumbatterie geladen wird, zwingt das an die beiden Pole der Batterie hinzugefügte Potential die positive Verbindung, Lithiumionen freizusetzen, die in den Kohlenstoff eingebettet sind, in dem die negativen Moleküle in einer laminierten Struktur angeordnet sind. Beim Entladen fallen Lithiumionen aus dem Kohlenstoff der Lamellenstruktur aus und rekombinieren mit positiven Verbindungen. Die Bewegung von Lithiumionen erzeugt elektrische Ströme. Obwohl das Prinzip sehr einfach ist, müssen in der tatsächlichen industriellen Produktion noch viele weitere praktische Probleme berücksichtigt werden: Positive Materialien erfordern Additive, um mehrere Lade- und Entladungsaktivitäten aufrechtzuerhalten, und negative Materialien müssen auf molekularer Strukturebene entworfen werden . Um mehr Lithiumionen aufzunehmen; Zusätzlich zur Aufrechterhaltung der Stabilität muss der zwischen dem positiven und dem negativen Pol eingefüllte Elektrolyt eine gute Leitfähigkeit aufweisen und den Innenwiderstand der Batterie verringern.

Obwohl Lithium-Ionen-Batterien alle oben genannten Vorteile aufweisen, sind ihre Anforderungen an Schutzschaltungen relativ hoch. Während des Gebrauchsprozesses sollte ein Überladen und Überentladen strikt vermieden werden und die Entladeströme sollten nicht zu groß sein. Im Allgemeinen sollte die Entladerate nicht größer als 0,2 ° C sein. Der Ladevorgang für Lithiumbatterien ist in der Abbildung dargestellt. Während eines Ladezyklus müssen lithium-ionen-akkus vor dem Laden die Spannung und Temperatur des akkus testen, um festzustellen, ob er geladen ist oder nicht. Das Aufladen ist verboten, wenn die Batteriespannung oder -temperatur die Genehmigung des Herstellers überschreitet. Der Spannungsbereich, der geladen werden darf, beträgt: 2,5 V bis 4,2 V pro Zelle.

Wenn der Akku tief entladen ist, muss für das Ladegerät ein Vorladevorgang erforderlich sein, damit der Akku die Bedingungen für ein schnelles Laden erfüllt. Entsprechend der vom Batteriehersteller empfohlenen Schnellladegeschwindigkeit beträgt sie im Allgemeinen 1 ° C. Das Ladegerät lädt den Akku mit konstantem Strom auf und die Batteriespannung steigt langsam an. Sobald die Batteriespannung die eingestellte Abschlussspannung erreicht (normalerweise 4,1 V oder 4,2 V), endet die Konstantstromladung, der Ladestrom fällt schnell ab und die Ladung tritt in den vollständigen Ladevorgang ein. Während des Vollladevorgangs nimmt der Ladestrom allmählich ab, bis die Laderate unter C / 10 fällt, oder wenn die volle Ladezeit abläuft, wird er nach oben übertragen, um den Ladevorgang zu beenden. Wenn das Oberteil nicht mehr aufgeladen wird, ergänzt das Ladegerät den Akku mit minimalem Ladestrom. Schalten Sie den Ladevorgang aus, nachdem der Ladevorgang für einige Zeit unterbrochen wurde.

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