Ang mga baterya sa lithium mao ang labing paspas nga nagtubo nga sistema sa baterya sa miaging 20 ka tuig ug kaylap nga gigamit sa mga produktong elektroniko. Ang bag-o nga pagbuto sa mga mobile phone ug laptop sa tinuud usa ka pagbuto sa baterya. Unsa ang hitsura sa mga baterya sa cell phone ug laptop, giunsa kini pagtrabaho, ngano nga kini mobuto, ug kung giunsa kini malikayan.
Ang mga side effect magsugod nga mahitabo kung ang lithium cell na-overcharge sa boltahe nga mas taas kaysa 4.2V. Kon mas taas ang presyur sa overcharge, mas taas ang risgo. Sa mga boltahe nga mas taas kaysa 4.2V, kung wala’y katunga sa mga atomo sa lithium ang nahabilin sa materyal nga cathode, ang cell sa pagtipig kanunay nga nahugno, hinungdan sa usa ka permanente nga pagkunhod sa kapasidad sa baterya. Kung magpadayon ang pagsingil, ang sunod nga mga metal nga lithium magtapok sa ibabaw sa materyal nga cathode, tungod kay ang cell sa pagtipig sa cathode puno na sa mga atomo sa lithium. Kini nga mga atomo sa lithium nagpatubo sa mga kristal nga dendritik gikan sa nawong sa cathode sa direksyon sa mga lithium ion. Ang mga kristal nga lithium moagi sa diaphragm nga papel, nga mubu sa anode ug cathode. Usahay ang baterya mobuto sa dili pa mahitabo ang usa ka mubo nga sirkito. Kana tungod kay sa panahon sa proseso sa overcharge, ang mga materyales sama sa mga electrolyte nag-crack aron makagama og gas nga maoy hinungdan sa pag-ulbo ug pagbuto sa casing sa baterya o pressure valve, nga nagtugot sa oxygen nga mo-react sa lithium atoms nga natipon sa ibabaw sa negatibo nga electrode ug mobuto.
Busa, kung ang pag-charge sa baterya sa lithium, gikinahanglan nga itakda ang taas nga limitasyon sa boltahe, aron tagdon ang kinabuhi sa baterya, kapasidad, ug kaluwasan. Ang labing maayo nga pag-charge sa boltahe sa taas nga limitasyon mao ang 4.2V. Kinahanglan usab nga adunay usa ka ubos nga limitasyon sa boltahe kung ang mga lithium cell mogawas. Kung ang boltahe sa cell nahulog sa ubos sa 2.4V, ang pipila sa mga materyal nagsugod sa pagkaguba. Ug tungod kay ang baterya mag-self-discharge, ibutang ang mas taas nga boltahe nga mas ubos, busa, labing maayo nga dili i-discharge ang 2.4V aron mohunong. Gikan sa 3.0V hangtod sa 2.4V, ang mga baterya sa lithium nagpagawas lamang mga 3% sa ilang kapasidad. Busa, 3.0V mao ang usa ka sulundon nga discharge cut-off boltahe. Kung nag-charge ug nag-discharge, dugang sa limitasyon sa boltahe, gikinahanglan usab ang kasamtangan nga limitasyon. Kung ang kasamtangan taas kaayo, ang mga lithium ions walay panahon sa pagsulod sa storage cell, magtigum sa ibabaw sa materyal.
Samtang kini nga mga ion makakuha og mga electron, ilang gi-kristal ang mga atomo sa lithium sa ibabaw sa materyal, nga mahimong peligroso sama sa sobrang pag-charge. Kung mabuak ang kaso sa baterya, mobuto kini. Busa, ang pagpanalipod sa lithium ion nga baterya kinahanglan labing menos maglakip sa taas nga limitasyon sa pag-charge sa boltahe, ubos nga limitasyon sa pagdiskarga sa boltahe ug taas nga limitasyon sa kasamtangan. Sa kinatibuk-an, dugang sa kinauyokan sa baterya sa lithium, adunay usa ka panalipod nga plato, nga nag-una sa paghatag niining tulo nga panalipod. Bisan pa, ang panalipod nga plato niining tulo nga panalipod klaro nga dili igo, ang global nga mga panghitabo sa pagbuto sa baterya sa lithium o kanunay. Aron masiguro ang kaluwasan sa mga sistema sa baterya, gikinahanglan ang mas maampingong pagtuki sa hinungdan sa mga pagbuto sa baterya.
Hinungdan sa pagbuto:
1. Dako nga internal nga polarisasyon;
2.Ang piraso sa poste mosuhop sa tubig ug mo-react sa electrolyte gas drum;
3.Ang kalidad ug performance sa electrolyte mismo;
4.Ang gidaghanon sa liquid injection dili makatagbo sa mga kinahanglanon sa proseso;
5. Ang laser welding seal performance dili maayo sa proseso sa pag-andam, ug ang air leakage nakit-an.
6. Ang abog ug pole-piece nga abog dali nga hinungdan sa microshort circuit una;
7. Positibo ug negatibo nga plato nga mas baga kay sa proseso nga han-ay, lisud sa kabhang;
8. Ang problema sa pag-sealing sa liquid injection, dili maayo nga sealing performance sa steel ball mosangpot sa gas drum;
9.Shell umaabot nga materyal nga kabhang kuta hilabihan ka baga, kabhang deformation makaapekto sa gibag-on;
10. Ang taas nga ambient temperature sa gawas mao usab ang nag-unang hinungdan sa pagbuto.
Ang matang sa pagbuto
Pag-analisa sa tipo sa pagsabog Ang mga tipo sa pagbuto sa kinauyokan sa baterya mahimong maklasipikar nga external short circuit, internal short circuit, ug overcharge. Ang gawas dinhi nagtumong sa gawas sa cell, lakip na ang mubo nga sirkito tungod sa dili maayo nga disenyo sa insulasyon sa internal nga battery pack. Kung ang usa ka mubo nga sirkito mahitabo sa gawas sa selyula, ug ang mga elektronik nga sangkap mapakyas sa pagputol sa loop, ang selyula makamugna og taas nga kainit sa sulod, hinungdan nga ang bahin sa electrolyte moalisngaw, ang kabhang sa baterya. Kung ang internal nga temperatura sa baterya taas sa 135 degrees Celsius, ang diaphragm nga papel nga adunay maayo nga kalidad magsira sa maayong lungag, ang electrochemical nga reaksyon natapos o hapit na matapos, ang kasamtangan nga pag-us-os, ug ang temperatura usab hinayhinay nga nahulog, sa ingon malikayan ang pagbuto. . Apan ang usa ka papel nga diaphragm nga adunay dili maayo nga pagsira sa rate, o usa nga dili gyud magsira, magpainit sa baterya, mag-alisngaw sa dugang nga electrolyte, ug sa kadugayan mabuak ang casing sa baterya, o bisan ang pagtaas sa temperatura sa baterya sa punto diin ang materyal masunog. ug mobuto. Ang internal nga short circuit kasagaran tungod sa burr sa copper foil ug aluminum foil nga nagtusok sa diaphragm, o ang dendritic nga mga kristal sa lithium atoms nga nagtusok sa diaphragm.
Kining gagmay, sama sa dagom nga mga metal mahimong hinungdan sa microshort circuits. Tungod kay ang dagom nipis kaayo ug adunay usa ka piho nga kantidad sa pagsukol, ang kasamtangan dili kinahanglan nga dako kaayo. Ang mga burr sa tumbaga nga aluminum foil gipahinabo sa proseso sa produksiyon. Ang naobserbahan nga panghitabo mao nga ang baterya kusog kaayo nga nagtulo, ug kadaghanan niini mahimong masusi sa mga pabrika sa cell o mga tanum nga asembliya. Ug tungod kay ang mga burr gamay ra, kini usahay masunog, nga makapabalik sa normal nga baterya. Busa, ang posibilidad sa pagbuto tungod sa burr micro short circuit dili taas. Ang ingon nga usa ka pagtan-aw, kanunay nga mag-charge gikan sa sulod sa matag pabrika sa cell, ang boltahe sa ubos nga dili maayo nga baterya, apan panagsa ra nga pagbuto, makakuha og suporta sa istatistika. Busa, ang pagbuto tungod sa internal nga short circuit kasagaran tungod sa sobrang bayad. Tungod kay adunay mga dagum nga sama sa lithium metal nga mga kristal bisan asa sa sobra nga bayad sa likod nga electrode sheet, ang mga punto sa tusok anaa bisan asa, ug ang micro-short circuit mahitabo bisan asa. Busa, ang temperatura sa cell anam-anam nga mosaka, ug sa katapusan ang taas nga temperatura mahimong electrolyte gas. Kini nga kahimtang, bisan kung ang temperatura taas kaayo aron mahimo ang pagbuto sa pagkasunog sa materyal, o ang kabhang una nga nabuak, aron ang hangin sa sulod ug lithium metal nga mabangis nga oksihenasyon, mao ang katapusan sa pagbuto.
Apan ang ingon nga pagbuto, tungod sa usa ka internal nga short circuit nga gipahinabo sa sobrang pag-charge, dili kinahanglan nga mahitabo sa panahon sa pag-charge. Posible nga ang mga konsumedor mohunong sa pag-charge ug kuhaon ang ilang mga telepono sa dili pa ang baterya igo nga init aron masunog ang mga materyales ug makahimo og igong gas aron mabuak ang casing sa baterya. Ang kainit nga namugna sa daghang mga short circuit hinayhinay nga nagpainit sa baterya ug, pagkahuman sa pipila ka panahon, mibuto. Ang kasagarang paghulagway sa mga konsumidor mao nga ilang gikuha ang telepono ug nakit-an nga init kaayo, dayon gilabay ug nibuto. Pinasukad sa mga matang sa pagbuto sa ibabaw, mahimo natong ipunting ang pagpugong sa sobra nga bayad, pagpugong sa gawas nga short circuit, ug pagpauswag sa kaluwasan sa cell. Lakip kanila, ang pagpugong sa overcharge ug external short circuit iya sa electronic protection, nga dakog kalabotan sa disenyo sa battery system ug battery pack. Ang yawe nga punto sa pagpaayo sa kaluwasan sa cell mao ang kemikal ug mekanikal nga proteksyon, nga adunay maayong relasyon sa mga tiggama sa cell.
Luwas nga tinago nga kasamok
Ang kaluwasan sa lithium ion nga baterya dili lamang may kalabutan sa kinaiya sa cell materyal sa iyang kaugalingon, apan usab may kalabutan sa teknolohiya sa pag-andam ug paggamit sa baterya. Ang mga baterya sa mobile phone kanunay nga mobuto, sa usa ka bahin, tungod sa kapakyasan sa proteksyon nga sirkito, apan labi ka hinungdanon, ang materyal nga aspeto wala sa sukaranan nga nakasulbad sa problema.
Cobalt acid lithium cathode aktibo nga materyal mao ang usa ka kaayo nga hingkod nga sistema sa gagmay nga mga baterya, apan human sa usa ka bug-os nga bayad, adunay pa sa usa ka daghan sa mga lithium ions sa anode, sa diha nga ang overcharge, nga nagpabilin sa anode sa lithium ion gilauman nga panon sa anode. , naporma sa cathode dendrite mao ang paggamit sa cobalt acid lithium battery overcharge corollary, bisan sa normal nga charge ug discharge proseso, Adunay mahimo usab nga sobra nga lithium ions libre sa negatibo nga electrode sa pagporma dendrites. Ang teoretikal nga espesipikong kusog sa lithium cobalate nga materyal labaw pa sa 270 mah / g, apan ang aktwal nga kapasidad mao lamang ang katunga sa teoretikal nga kapasidad aron masiguro ang pasundayag sa pagbisikleta niini. Sa proseso sa paggamit, tungod sa usa ka hinungdan (sama sa kadaot sa sistema sa pagdumala) ug ang baterya nga nag-charge sa boltahe taas kaayo, ang nahabilin nga bahin sa lithium sa positibo nga electrode tangtangon, pinaagi sa electrolyte hangtod sa negatibo nga electrode ibabaw sa ang porma sa lithium metal deposition aron maporma ang mga dendrite. Ang mga Dendrite Gitusok ang diaphragm, nga nagmugna og internal short circuit.
Ang panguna nga sangkap sa electrolyte mao ang carbonate, nga adunay gamay nga flash point ug usa ka ubos nga punto sa pagbukal. Kini masunog o bisan mobuto ubos sa pipila ka mga kondisyon. Kung ang baterya mag-overheat, kini mosangpot sa oksihenasyon ug pagkunhod sa carbonate sa electrolyte, nga moresulta sa daghang gas ug mas init. Kung walay safety valve o ang gas dili gipagawas pinaagi sa safety valve, ang internal pressure sa baterya motaas pag-ayo ug magpahinabog pagbuto.
Ang polymer electrolyte lithium ion nga baterya dili batakan nga makasulbad sa problema sa kaluwasan, ang lithium cobalt acid ug organic electrolyte gigamit usab, ug ang electrolyte colloidal, dili sayon nga leak, mahitabo nga mas bangis nga pagkasunog, ang pagkasunog mao ang pinakadako nga problema sa kaluwasan sa polymer battery.
Adunay usab pipila ka mga problema sa paggamit sa baterya. Ang usa ka eksternal o internal nga mubo nga sirkito makahimo og pipila ka gatus ka amperes sa sobra nga kasamtangan. Sa diha nga ang usa ka eksternal nga short circuit mahitabo, ang baterya diha-diha dayon nagpagawas sa usa ka dako nga kasamtangan, nga nagaut-ut sa usa ka dako nga kantidad sa enerhiya ug sa pagmugna sa dako nga kainit sa internal nga pagsukol. Ang internal nga mubo nga sirkito nagporma ug usa ka dako nga sulog, ug ang temperatura mosaka, hinungdan nga ang diaphragm matunaw ug ang mubo nga sirkito nga dapit sa pagpalapad, sa ingon nahimong usa ka bisyo nga siklo.
Lithium ion battery aron sa pagkab-ot sa usa ka cell 3 ~ 4.2V taas nga nagtrabaho boltahe, kinahanglan sa pagkuha sa pagkadunot sa boltahe mao ang mas dako pa kay sa 2V organic electrolyte, ug ang paggamit sa organic electrolyte sa hatag-as nga kasamtangan, hatag-as nga temperatura nga mga kahimtang nga electrolyzed, electrolytic gas, nga miresulta sa dugang nga internal pressure, seryoso nga makalusot sa kabhang.
Ang sobra nga bayad mahimong mag-ulan sa lithium metal, sa kaso sa pagkaguba sa kabhang, direktang kontak sa hangin, nga moresulta sa pagkasunog, sa samang higayon ignition electrolyte, kusog nga siga, paspas nga pagpalapad sa gas, pagbuto.
Dugang pa, alang sa mobile phone lithium ion nga baterya, tungod sa dili husto nga paggamit, sama sa extrusion, epekto ug pag-inom sa tubig mosangpot sa pagpalapad sa baterya, deformation ug cracking, ug uban pa, nga mosangpot sa short circuit sa baterya, sa proseso sa pag-discharge o pag-charge nga gipahinabo. pinaagi sa pagbuto sa kainit.
Kaluwasan sa mga baterya sa lithium:
Aron malikayan ang overdischarge o overcharge tungod sa dili husto nga paggamit, ang triple protection mechanism gipahimutang sa single lithium ion battery. Ang usa mao ang paggamit sa mga elemento sa pagbalhin, kung ang temperatura sa baterya mosaka, ang pagsukol niini mobangon, kung ang temperatura taas kaayo, awtomatik nga mohunong ang suplay sa kuryente; Ang ikaduha mao ang pagpili sa angay nga partisyon nga materyal, kung ang temperatura mosaka sa usa ka piho nga kantidad, ang micron pores sa partition awtomatikong matunaw, aron ang mga lithium ions dili makaagi, ang internal nga reaksyon sa baterya mohunong; Ang ikatulo mao ang pag-set up sa safety valve (nga mao, ang vent hole sa ibabaw sa baterya). Kung ang internal nga presyur sa baterya mosaka sa usa ka piho nga kantidad, ang balbula sa kaluwasan awtomatikong magbukas aron masiguro ang kaluwasan sa baterya.
Usahay, bisan kung ang baterya mismo adunay mga lakang sa pagpugong sa kaluwasan, apan tungod sa pipila ka mga hinungdan nga gipahinabo sa kapakyasan sa pagkontrol, ang kakulang sa balbula sa kaluwasan o gas wala’y oras nga buhian pinaagi sa balbula sa kaluwasan, ang internal nga presyur sa baterya mobangon ug hinungdan usa ka pagbuto. Kasagaran, ang kinatibuk-ang enerhiya nga gitipigan sa lithium-ion nga mga baterya kay inversely proporsyonal sa ilang kaluwasan. Samtang ang kapasidad sa baterya nagdugang, ang gidaghanon sa baterya usab nagdugang, ug ang pagwagtang sa kainit nga performance niini nagkagrabe, ug ang posibilidad sa mga aksidente modako pag-ayo. Alang sa mga baterya sa lithium-ion nga gigamit sa mga mobile phone, ang sukaranan nga kinahanglanon mao nga ang kalagmitan sa mga aksidente sa kaluwasan kinahanglan dili mubu sa usa sa usa ka milyon, nga mao usab ang minimum nga sukaranan nga madawat sa publiko. Alang sa dako nga kapasidad nga mga baterya sa lithium-ion, labi na sa mga awto, hinungdanon kaayo ang pagsagop sa pinugos nga pagwagtang sa kainit.
Ang pagpili sa mas luwas nga mga materyales sa electrode, lithium manganese oxide nga materyal, sa mga termino sa molekular nga istruktura aron sa pagsiguro nga sa bug-os nga kahimtang sa bayad, ang mga lithium ions sa positibo nga electrode bug-os nga nasulod sa negatibo nga carbon hole, sa panguna paglikay sa henerasyon sa mga dendrite. Sa samang higayon, ang lig-on nga gambalay sa lithium manganese acid, sa pagkaagi nga ang oxidation performance niini mao ang halayo nga ubos pa kay sa lithium cobalt acid, pagkadunot temperatura sa lithium cobalt acid labaw pa kay sa 100 ℃, bisan tungod sa external external short-circuit (needling), sa gawas. short-circuit, overcharging, mahimo usab nga hingpit nga malikayan ang kapeligrohan sa pagkasunog ug pagbuto tungod sa precipitated lithium metal.
Dugang pa, ang paggamit sa lithium manganate nga materyal mahimo usab nga makunhuran ang gasto.
Aron mapauswag ang pasundayag sa kasamtangan nga teknolohiya sa pagkontrol sa kaluwasan, kinahanglan una natong pauswagon ang performance sa kaluwasan sa kinauyokan sa baterya sa lithium ion, nga ilabinang importante alang sa dagkong kapasidad nga mga baterya. Pagpili og diaphragm nga adunay maayo nga thermal closing performance. Ang papel sa diaphragm mao ang paglain sa positibo ug negatibo nga mga poste sa baterya samtang gitugotan ang pag-agi sa mga lithium ion. Sa diha nga ang temperatura mosaka, ang lamad sirado sa dili pa kini matunaw, pagpataas sa internal nga pagsukol ngadto sa 2,000 ohms ug pagpalong sa internal nga reaksyon. Kung ang internal nga presyur o temperatura makaabut sa preset nga sukaranan, ang balbula nga dili mabug-atan sa pagbuto magbukas ug magsugod sa paghupay sa presyur aron mapugngan ang sobra nga pagtipon sa internal nga gas, deformation, ug sa katapusan mosangpot sa pagbuto sa kabhang. Pauswaga ang pagkasensitibo sa pagkontrol, pagpili og mas sensitibo nga mga parameter sa pagkontrol ug pagsagop sa hiniusa nga pagkontrol sa daghang mga parameter (nga ilabinang importante alang sa dagkong kapasidad nga mga baterya). Kay dako nga kapasidad lithium ion battery pack mao ang usa ka serye / parallel multiple cell komposisyon, sama sa notebook computer boltahe mao ang labaw pa kay sa 10V, dako nga kapasidad, sa kasagaran sa paggamit sa 3 ngadto sa 4 single nga serye sa baterya makatagbo sa mga kinahanglanon boltahe, ug unya 2 ngadto sa 3 serye sa parallel ang battery pack, aron masiguro ang dako nga kapasidad.
Ang high-capacity nga battery pack mismo kinahanglan nga adunay usa ka medyo hingpit nga proteksyon nga function, ug duha ka matang sa circuit board modules kinahanglan usab nga tagdon: ProtecTIonBoardPCB module ug SmartBatteryGaugeBoard module. Ang tibuok nga disenyo sa pagpanalipod sa baterya naglakip sa: level 1 protection IC (pagpugong sa overcharge sa baterya, overdischarge, short circuit), level 2 protection IC (pagpugong sa ikaduhang overvoltage), fuse, LED indicator, temperatura regulation ug uban pang mga component. Ubos sa multi-level nga mekanismo sa pagpanalipod, bisan sa kaso sa abnormal nga power charger ug laptop, ang laptop battery mahimo lamang ibalhin ngadto sa automatic protection state. Kung dili seryoso ang sitwasyon, kasagaran kini molihok nga normal human ma-plug ug matangtang nga walay pagbuto.
Ang nagpahiping teknolohiya nga gigamit sa lithium-ion nga mga baterya nga gigamit sa mga laptop ug mobile phone dili luwas, ug kinahanglan nga tagdon ang mas luwas nga mga istruktura.
Sa konklusyon, uban ang pag-uswag sa materyal nga teknolohiya ug ang pagpalalom sa pagsabot sa mga tawo sa mga kinahanglanon alang sa disenyo, paghimo, pagsulay ug paggamit sa mga baterya sa lithium ion, ang kaugmaon sa mga baterya sa lithium ion mahimong mas luwas.
Oras sa pag-post: Mar-07-2022