Взрывозащищенная технология литиевых батарей - Оборудование для литий-ионных аккумуляторов

Когда литий-ионный аккумулятор заряжается, атомы лития в положительном электроде теряют электроны и окисляются в ионы лития. Ионы лития плывут к отрицательному электроду через электролит, попадают в накопительный отсек отрицательного электрода, получают электрон и восстанавливаются до атомов лития. При разгрузке весь процесс обратный. Чтобы положительные и отрицательные электроды батареи не соприкасались друг с другом напрямую и не вызывали короткого замыкания, в батарею добавляется разделительная бумага с множеством пор для предотвращения короткого замыкания. Хорошая сепараторная бумага также может автоматически закрывать поры, когда температура батареи слишком высока, что делает невозможным прохождение ионов лития, тем самым нарушая цель и предотвращая опасность. (Оборудование для литий-ионных аккумуляторов)

Предохранитель

После того, как литий-ионный аккумулятор будет перезаряжен до напряжения выше 4.2 В, он начнет иметь вторичное применение. Чем выше напряжение перезаряда, тем выше риск. После того, как напряжение элемента литиевой батареи превышает 4,2 В, количество атомов лития, оставшихся в материале положительного электрода, составляет менее половины. В это время ячейки памяти часто разрушаются, вызывая постоянное снижение емкости аккумулятора. Если зарядка продолжается, поскольку отсек для хранения отрицательного электрода был заполнен атомами лития, последующий металлический литий будет накапливаться на поверхности материала отрицательного электрода. Эти атомы лития будут выращивать дендриты с поверхности отрицательного электрода в направлении ионов лития. Эти металлические кристаллы лития проходят через разделительную бумагу и замыкают положительный и отрицательный электроды. Иногда аккумулятор взрывается до того, как произойдет короткое замыкание. Это связано с тем, что в процессе перезарядки электролит и другие материалы растрескиваются и выделяют газ, вызывая набухание и разрыв корпуса батареи или напорного клапана, позволяя кислороду проникать и реагировать с атомами лития, накопленными на поверхности отрицательного электрода. А потом взорвется. Поэтому при зарядке литий-ионного аккумулятора необходимо установить верхний предел напряжения, чтобы одновременно можно было учитывать срок службы, емкость и безопасность аккумулятора. Идеальный верхний предел зарядного напряжения составляет 4,2 В. Литиевые батареи также должны иметь более низкий предел напряжения при разрядке. Когда напряжение ячейки ниже 2,4 В, некоторые материалы начнут разрушаться. А поскольку аккумулятор будет саморазряжаться, чем дольше он разряжен, тем ниже будет напряжение. Поэтому лучше не прекращать разрядку при 2,4 В. В период, когда литий-ионный аккумулятор разряжается с 3,0 В до 2,4 В, выделяемая энергия составляет всего около 3% емкости аккумулятора. Следовательно, 3,0 В является идеальным напряжением отключения разряда.

При зарядке и разрядке, помимо ограничения напряжения, необходимо также ограничение тока. Когда ток слишком велик, ионы лития не успевают попасть в место хранения и будут скапливаться на поверхности материала. После того, как эти ионы лития получат электроны, атомы лития кристаллизуются на поверхности материала. Это то же самое, что и перезарядка, и вызовет опасность. Если корпус аккумулятора разорвется, он взорвется.

Поэтому защита литий-ионных аккумуляторов должна включать, по крайней мере: верхний предел зарядного напряжения, нижний предел напряжения разряда и верхний предел тока. Как правило, в литий-ионном аккумуляторе, помимо сердечника литий-ионного аккумулятора, будет защитная пластина. Эта защитная пластина в основном обеспечивает эти три защиты. Однако этих трех защит защитной платы явно недостаточно, и случаи взрыва литий-ионных аккумуляторов по-прежнему часты во всем мире. Чтобы обеспечить безопасность аккумуляторной системы, необходимо провести более тщательный анализ причин взрывов аккумуляторов.