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, con la expansión continua del campo de aplicación, estos datos aumentan año tras año. Debido a esto, con el rápido aumento de las baterías de iones de litio en varias industrias, el desempeño de seguridad de las baterías se ha vuelto cada vez más prominente. No solo requiere que las baterías de iones de litio tengan un excelente rendimiento de carga y descarga, sino que también requiere un mayor rendimiento de seguridad. ¿Por qué la batería de litio se incendió o incluso explotó al final, qué medidas se pueden evitar y ponerle fin?

La explosión de la batería del portátil no solo está relacionada con el proceso de producción del núcleo de la batería de litio que se utiliza en ella, sino también con la placa de protección de la batería incluida en la batería, el circuito de gestión de carga y descarga del equipo portátil y la disipación de calor diseño del cuaderno. El diseño de disipación de calor irrazonable y la gestión de carga y descarga de las computadoras portátiles harán que el núcleo de la batería se sobrecaliente, lo que aumentará en gran medida la actividad del núcleo y aumentará la probabilidad de explosión y combustión.

Análisis de la composición y propiedades de los materiales de las baterías de litio

Primero, veamos la composición del material de la batería de litio. El rendimiento de la batería de litio depende de la estructura y el rendimiento del material interno de la batería utilizada. Los materiales internos de estas baterías incluyen materiales de electrodos negativos, electrolitos, diafragma y materiales de electrodos positivos. Entre ellos, la selección y la calidad de los materiales de los electrodos positivos y negativos determinan directamente el rendimiento y el precio de las baterías de iones de litio. Por lo tanto, la investigación de materiales positivos y negativos baratos y de alto rendimiento siempre ha sido el foco del desarrollo de la industria de las baterías de iones de litio.

Los materiales negativos generalmente usan materiales de carbono y el desarrollo actual es relativamente maduro. El desarrollo de materiales positivos se ha convertido en un factor importante que restringe la mejora adicional del rendimiento y el precio de las baterías de iones de litio. En las baterías de iones de litio comercializadas actualmente, el costo de los materiales del cátodo representa aproximadamente el 40% del costo total de la batería. La reducción del precio de los materiales catódicos determina directamente el precio de las baterías de iones de litio. Esto es particularmente cierto para las celdas de energía de iones de litio. Por ejemplo, una pequeña batería de iones de litio para un teléfono móvil requiere solo unos 5 gramos de material positivo, mientras que una batería de iones de litio para un autobús puede requerir hasta 500 kilogramos de material positivo.

Aunque hay muchos tipos de materiales de electrodos positivos que teóricamente pueden usarse como baterías de iones de litio, el material positivo común es LiCoO2. Cuando se carga, el potencial agregado a los dos polos de la batería obliga al compuesto positivo a liberar iones de litio e incrustar las moléculas polares negativas en la estructura de la capa. Carbón. Cuando se descargan, los iones de litio se precipitan del carbono de la estructura laminar y se recombinan con compuestos positivos. El movimiento de los iones de litio produce corrientes eléctricas. Así funcionan las baterías de litio.

Diseño de gestión de carga y descarga de baterías de litio

Cuando la batería de litio está cargada, el potencial agregado a los dos polos de la batería obliga al compuesto positivo a liberar iones de litio, incrustados en el carbono en el que las moléculas negativas están dispuestas en una estructura laminada. Cuando se descargan, los iones de litio se precipitan del carbono de la estructura laminar y se recombinan con compuestos positivos. El movimiento de los iones de litio produce corrientes eléctricas. Aunque el principio es muy simple, sin embargo, en la producción industrial real, hay muchos más problemas prácticos que deben tenerse en cuenta: los materiales positivos requieren aditivos para mantener múltiples actividades de carga y descarga, y los materiales negativos deben diseñarse a nivel de estructura molecular. . Para acomodar más iones de litio; Además de mantener la estabilidad, el electrolito que se llena entre los polos positivo y negativo debe tener una buena conductividad y reducir la resistencia interna de la batería.

Aunque las baterías de iones de litio tienen todas las ventajas mencionadas anteriormente, sus requisitos para los circuitos de protección son relativamente altos. Durante el proceso de uso, se debe evitar estrictamente la sobrecarga y la descarga excesiva, y las corrientes de descarga no deben ser demasiado grandes. En general, la tasa de descarga no debe ser superior a 0,2 C. El proceso de carga de las baterías de litio se muestra en la figura. Durante un ciclo de carga, las baterías de iones de litio deben probar el voltaje y la temperatura de la batería antes de que comience la carga para determinar si está cargada o no. La carga está prohibida si el voltaje o la temperatura de la batería exceden el permiso del fabricante. El rango de voltaje permitido para cargar es: 2.5 V a 4.2 V por celda.

Cuando la batería está completamente descargada, se debe requerir que el cargador tenga un proceso de precarga para que la batería cumpla con las condiciones para una carga rápida; Luego, de acuerdo con la velocidad de carga rápida recomendada por el fabricante de la batería, generalmente es de 1C. El cargador carga la batería con corriente constante y el voltaje de la batería aumenta lentamente. Una vez que el voltaje de la batería alcanza el voltaje de terminación establecido (generalmente 4,1 V o 4,2 V), la carga de corriente constante termina, la corriente de carga decae rápidamente y la carga entra en el proceso de carga completo; Durante el proceso de carga completa, la corriente de carga disminuye gradualmente hasta que la tasa de carga disminuye por debajo de C / 10 o cuando expira el tiempo de carga completo, se transfiere a la parte superior para detener la carga; Cuando la parte superior deja de cargarse, el cargador complementa la batería con una corriente de carga mínima. Después de que la parte superior deje de cargarse durante un período de tiempo, apague la carga.

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