Cómo configurar un circuito de protección de batería de litio seguro

Según las estadísticas, la demanda mundial de baterías de iones de litio ha alcanzado los 1.300 millones y estos datos aumentan año tras año a medida que el campo de aplicación continúa expandiéndose. Por esta razón, con el rápido aumento en el consumo de baterías de iones de litio en varias industrias, el desempeño de seguridad de las baterías se ha vuelto cada vez más prominente, requiriendo no solo baterías de iones de litio con un excelente desempeño de carga y descarga, sino también un mayor desempeño de seguridad. ¿Por qué hay un incendio o incluso una explosión? ¿Qué medidas se pueden tomar para evitarlo y eliminarlo?

La explosión de la batería de la computadora portátil no solo está relacionada con el proceso de producción de la celda de la batería de litio utilizada en ella, sino también con la placa de protección de la batería incluida en la batería, el circuito de gestión de carga y descarga de la computadora portátil y la disipación de calor. diseño del cuaderno. El diseño de disipación de calor irrazonable y la gestión de carga y descarga de la computadora portátil sobrecalentarán las celdas de la batería, lo que aumentará en gran medida la actividad de las celdas de la batería y aumentará la probabilidad de explosión y quemado.

Análisis de la composición y rendimiento de los materiales de las baterías de litio.

Primero, echemos un vistazo a la composición del material de las baterías de litio. El rendimiento de las baterías de iones de litio depende principalmente de la estructura y propiedades de los materiales dentro de las baterías utilizadas. Estos materiales internos de la batería incluyen un material de electrodo negativo, un electrolito, un separador, un material de electrodo positivo y similares. La elección y la calidad de los materiales positivos y negativos determinan directamente el rendimiento y el precio de la batería de iones de litio. Por lo tanto, la investigación de materiales positivos y negativos de bajo costo y alto rendimiento siempre ha sido el foco del desarrollo de la industria de las baterías de iones de litio.

El material del ánodo generalmente está hecho de material de carbono y el desarrollo actual es relativamente maduro. El desarrollo de materiales de cátodos se ha convertido en un factor importante que restringe el rendimiento de las baterías de iones de litio y reduce aún más el precio. En la producción comercial actual de baterías de iones de litio, el costo del material del cátodo representa aproximadamente el 40% del costo total de la batería. La reducción en el precio del material del cátodo determina directamente el precio de la batería de iones de litio, especialmente para las baterías de iones de litio. Por ejemplo, una pequeña batería de iones de litio para un teléfono móvil requiere solo unos 5 gramos de material de electrodo positivo, y una batería de iones de litio que impulsa un autobús puede requerir un material de electrodo positivo de hasta 500 gramos.

Aunque teóricamente se puede utilizar como material de cátodo para baterías de iones de litio, el componente principal del material de cátodo común es el LiCoO2. Durante la carga, el potencial aplicado a los polos de la batería obliga al compuesto del cátodo a liberar iones de litio, y las moléculas del ánodo incrustadas se disponen en una estructura de hoja. En el carbono. En el momento de la descarga, los iones de litio se precipitan del carbono de la estructura de la hoja y se recombinan con el compuesto del electrodo positivo. El movimiento de los iones de litio produce una corriente. Este es el principio de funcionamiento de las baterías de litio.

Diseño de gestión de carga y descarga de batería de litio

Cuando la batería de litio está cargada, el potencial aplicado a los dos polos de la batería obliga al compuesto del electrodo positivo a liberar iones de litio y se incrusta en el carbono en el que las moléculas del electrodo negativo están dispuestas en una estructura de hoja. En el momento de la descarga, los iones de litio se precipitan del carbono de la estructura de la hoja y se recombinan con el compuesto del electrodo positivo. El movimiento de los iones de litio produce una corriente. Aunque el principio es muy simple, en la producción industrial práctica, hay muchos problemas prácticos a considerar: el material del electrodo positivo necesita aditivos para mantener la actividad de carga y descarga múltiple, y el material del electrodo negativo necesita ser diseñado. a nivel de estructura molecular para acomodar más. Más iones de litio; el electrolito que se llena entre los electrodos positivo y negativo, además de mantener la estabilidad, también debe tener una buena conductividad eléctrica, reduciendo la resistencia interna de la batería.

Aunque las baterías de iones de litio tienen todas las ventajas mencionadas anteriormente, tienen requisitos más altos en el circuito de protección. En el proceso de uso, se debe evitar estrictamente la carga excesiva y la descarga excesiva, y la corriente de descarga no debe ser demasiado grande. En términos generales, la tasa de descarga no debe ser superior a 0,2 grados Celsius. El proceso de carga de la batería de litio se muestra en la figura. Durante un ciclo de carga, la batería de iones de litio necesita detectar el voltaje y la temperatura de la batería antes de que comience la carga para determinar si es recargable. La carga está prohibida si el voltaje o la temperatura de la batería están fuera del rango permitido por el fabricante. El rango de voltaje que permite la carga es: 2.5 v ~ 4.2 v por celda.

En el caso de que la batería esté en descarga profunda, se debe requerir que el cargador tenga un proceso de precarga para que la batería cumpla con las condiciones de carga rápida. Luego, de acuerdo con la velocidad de carga rápida recomendada por el fabricante de la batería, generalmente 1 C, el cargador realiza una carga de corriente constante en la batería. El voltaje de la batería aumenta lentamente. Una vez que el voltaje de la batería alcanza el voltaje de terminación establecido (típicamente 4,1 vo 4,2 v), se termina la carga de corriente constante, la corriente de carga se atenúa rápidamente y la carga entra en un proceso de carga completo. Durante el proceso de carga completo, se carga la corriente de carga. Decaen gradualmente hasta que la tasa de carga caiga por debajo de C / 10 o cuando expire el tiempo de carga completo, gire a la carga de corte superior; cuando la parte superior corta la carga, el cargador recarga la batería con una corriente de carga muy pequeña. Después de que el extremo superior se apaga por un tiempo, la carga se apaga.

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