Management von Lithium-Ionen-Batterien für mobile Geräte

Litium-Ionen-Batterie:

Entladungsspannung: mindestens 2,7 V / Zelle für Lithiumcobaltat, 2,5 V für Lithiumeisenphosphat, 1,5 V für Lithiumtitanat;

Ladespannung: typisch 4,2 V für Lithiumcobaltat (4,35 V für Elektrolyt modifiziert), 3,6 V für Lithiumeisenphosphat, 2,7 V für Lithiumtitanat.

Batteriestruktur: Es gibt drei Strukturen, eine zylindrische Struktur, eine prismatische Struktur und eine laminierte Struktur. Die Eigenschaften sind wie folgt:

A: Da die Lithiumkohlenstoff-Chimäre sehr aktiv ist, kann nur organischer Elektrolyt verwendet werden.

B, es muss wasserdicht und luftdicht sein;

C die Verwendung von mikroporösem Isolationsmaterial, um das Wachstum von Lithiumdendriten zu verhindern und das Laden bei Überhitzung auszuschalten;

D, die Elektrode verwendet eine Metallfolie, die Anode ist eine Kupferfolie und die Kathode ist eine Aluminiumfolie;

E ist das aktive Material an der Elektrode aufgehängt und hat eine Dicke von 50 bis 100 um.

Lademodus: Konstantstrom / Konstantspannungsmethode; Die Ladespannung (unter Berücksichtigung von Spannungsschwankungen und Temperaturschwankungen) darf 4,2 V nicht überschreiten. Bei lithiumkobaltoxid führt eine Überspannung dazu, dass die Batterie den Abbau beschleunigt und sogar eine Explosion verursacht.

Batterie mit mehreren Zellen: Jede Zelle darf die maximale Spannung nicht überschreiten, daher sollte der Status jeder Zelle unabhängig überwacht werden. Es sollten mehrere Sätze unabhängiger Überspannungs-, Übertemperatur- und Überstromschutzschaltungen vorhanden sein. Für Batterien mit mehreren Zellen ist der Algorithmus für den Zellenausgleich erforderlich. Der Ladestrom sollte auf 1 ° C geregelt werden. Nach Abschluss des Ladevorgangs sollte die Temperatur 50 ° C nicht überschreiten.

Ladetemperatur: Die Umgebungstemperatur sollte zwischen 0 und 45 Grad Celsius liegen. Die niedrige Temperatur führt zur Ausfällung von Lithium, wodurch sich die Batterie verschlechtert. Die hohe Temperatur beschleunigt die Reaktion des Lithiumelektrolyten und beschleunigt den Abbau.

Niederspannungsladung: Wenn die Zellenspannung unter 2,9 V liegt, sollte eine Erhaltungsladung von 0,1 ° C verwendet werden. Wenn 0,1 Minuten lang 30 ° C aufgeladen werden, hat die Zellenspannung 3,0 V nicht erreicht, was darauf hinweist, dass die Zelle einen internen Kurzschluss aufweist und der Ladechip einen Alarm auslösen sollte.

Abschaltzustand: Wenn der Ladestrom weniger als 0,05 ° C beträgt.

Entladeleistung: Je dünner das aktive Material auf der Elektrode ist, desto höher ist die Leistung, aber desto geringer ist die Kapazität. das Lithiumeisenphosphat und das Lithiumtitanat haben eine höhere Entladungsleistung; Wenn die Temperatur unter 0 ° C liegt, nimmt die Leitfähigkeit des organischen Elektrolyten ab, die Batterie. Die Entladeleistung wird stark beeinträchtigt.

Batteriezustand: 50% Leistung ist am stabilsten; Hochspannung beschleunigt Korrosion und Elektrolytabbau; darf die volle Ladespannung der Batterie nicht überschreiten; Eine kurzzeitige Überentladung beschädigt den Akku nicht, ein langfristiger Speicher mit geringem Stromverbrauch beeinträchtigt jedoch die Entladekapazität des Akkus. Um Wärmequellen mit hohen Temperaturen zu vermeiden, kann ein Speicher mit niedrigen Temperaturen die Lebensdauer verlängern. Um unnötiges Laden und Entladen zu vermeiden, müssen Sie nicht wie Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Batterien voll sein.

Batterieverschlechterungsmechanismus:

A, die Reaktion des Lithiumkohlenstoffgemisches mit dem Elektrolyten: Wenn die Temperatur hoch ist, wird die Reaktion intensiviert; Die Reaktion macht Lithium zu einem unlöslichen Gemisch, das die Poren des Separators blockiert und die Leitfähigkeit der Oberfläche des aktiven Materials verringert, wodurch der Innenwiderstand der Batterie erhöht wird.

B, Elektrodenkorrosion: Aluminiumfolien- und Kupferfolienelektroden neigen bei hohem Druck zur Korrosion, daher wird die Batterie im Allgemeinen mit einer Kapazität von 50% gelagert. Wenn die Batterieentladespannung niedriger als 2 V ist, wird die Kupferfolie aufgelöst.

Anwendungsszenario: Langzeitnutzung mit hoher Kapazität, z. B. digitale Produkte.

Trend: Seit der Einführung von lithium-ionen-batterien im Jahr 1990 hat sich die Kapazität um 7% pro Jahr erhöht. das anfängliche Lithiumcobaltat, zusätzlich zur Zugabe von Nickel-Mangan (niedrige Kosten) zu Lithiumeisenphosphat (hohe Leistung, aber nur Energiedichte ist die Hälfte von Lithiumcobaltoxid). Lithiumtitanat hat eine bessere Leistung und Lebensdauer, aber auch die Energiedichte ist unzureichend. Die kürzlich entwickelte Silizium-Negativbatterie kann die Energiedichte um 30% erhöhen, die Lebensdauer ist jedoch schlecht. Die längerfristige Entwicklung ist Lithiumsulfidbatterie und Luftlithiumbatterie. Die Lithiumsulfidbatterie hat eine hohe Energiedichte, aber die Zykluslebensdauer ist schlecht, die theoretische Luftlithium-Energiedichte der Batterie ist die höchste, aber es ist immer noch schwierig, sie vorübergehend zu implementieren.

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