Consideraciones de seguridad en el diseño de baterías de iones de litio

El uso de la batería incorrecta en las condiciones incorrectas puede causar problemas y explosiones. El diseño cuidadoso puede evitar accidentes como la ruptura y explosión de la batería, y reducir el riesgo de reacciones y errores electroquímicos dañinos.

Las baterías de iones de litio tienen muchas ventajas sobre otras baterías recargables, que incluyen alta densidad de energía, peso liviano, ciclo de vida prolongado, buenas características de mantenimiento de capacidad, amplio rango de temperatura ambiental y resistencia a la corriente, etc. Las baterías de iones de litio son más adaptables al medio ambiente que otras baterías químicas, pero su gran capacidad significa que deben diseñarse para ser más seguras.

El diseño de seguridad puede evitar muchos accidentes.

Situación de uso

Un paso importante en la elección de un paquete de baterías de iones de litio es ofrecer una "imagen real" del dispositivo. Por ejemplo, los límites de temperatura de diferentes dispositivos pueden hacer que la misma batería se comporte de manera diferente. El perfil de uso de la batería incluye los siguientes parámetros, como el rango de voltaje de funcionamiento, la relación de trabajo actual, el entorno y la temperatura de funcionamiento, el comportamiento periódico, el tiempo de carga y funcionamiento, la frecuencia y el número de ciclos de carga y descarga. Las especificaciones de los fabricantes de baterías no contienen tales detalles durante el proceso de diseño y desarrollo. Solo cuando se conocen todos los parámetros, la batería se puede integrar sin problemas en un dispositivo portátil.

El mejor diseño de batería debe incluir un circuito de protección redundante para que el circuito auxiliar pueda funcionar incluso si falla el circuito principal. De esta forma, la batería fallará solo en un caso, es decir, todos los circuitos fallarán al mismo tiempo.

Componentes de una batería

Además de múltiples circuitos de protección y sensores térmicos, el paquete de batería inteligente también tiene funciones inteligentes avanzadas. El paquete de baterías generalmente incluye un componente de comunicaciones que mide el número de cargas y descargas, así como un medidor de combustible para rastrear el resto de cada ciclo e informar sobre la seguridad de la batería.

Los medidores de combustible basados en voltaje dependen en gran medida de las mediciones periódicas de voltaje para comprender la capacidad de la batería. Este enfoque tiene sus limitaciones, ya que solo puede estimar la capacidad relativa y proporcionar información de sobreimpulso. El método lineal calcula la capacidad de la batería midiendo la corriente de entrada total. Este método requiere la cooperación del microprocesador para monitorear la caída de voltaje a través de la resistencia de inducción conectada entre el terminal negativo de la batería y la tierra, para determinar las actividades de carga y descarga de la batería. Se puede utilizar la medición de dos cables o culombio para evaluar la capacidad absoluta de la batería. Los protocolos más comunes en el enfoque de dos cables son I2C y SMBus.

Una vez que se ensambla el paquete de baterías, la mayoría de los medidores de combustible completan un "ciclo de aprendizaje" para que la batería pueda recordar qué partes están vacías y cuáles están llenas, y luego configure el medidor de combustible correctamente. Pero los medidores de combustible más avanzados, que pueden alcanzar un 99 por ciento de precisión incluso sin un período de aprendizaje, se utilizan a menudo en aplicaciones críticas.

Los sistemas de baterías inteligentes son una opción importante para muchos dispositivos portátiles avanzados. Sus funciones avanzadas permiten a los usuarios finales administrar dispositivos de manera inteligente y evitar fallas o apagones.

Figura 2 estado de carga controlado por microprocesador

Medida protectora

Las medidas de seguridad dentro de una batería de litio dependen de un aislador de apagado térmico, que separa el material del ánodo y el cátodo y UTILIZA un material para garantizar que la resistencia interna aumente cuando la temperatura de la batería excede el punto de apagado.

Además, el proceso de certificación de la batería es muy útil. Cuando una batería con un controlador diminuto se comunica con el procesador integrado en el dispositivo principal, la batería inicia el proceso de autenticación. Esta certificación no solo protege contra el mal funcionamiento causado por el uso inadecuado de los paquetes de baterías, sino que también evita el uso de programas de sistema inverso para robar patentes de baterías.

Los materiales utilizados en las baterías también se controlan porque los metales pesados en el paquete de baterías deben ser limitados. La directiva europea RoHS no se aplica actualmente a las baterías, y algunos equipos se gestionan actualmente a través de la directiva europea de baterías 91/157 / EEC, que incluye el requisito de reciclar las baterías.

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