Segons les estadístiques, la demanda global de bateries d'ions de liti ha arribat als 1.300 milions i, amb l'expansió contínua de les àrees d'aplicació, aquesta xifra augmenta any rere any. A causa d'això, amb el ràpid augment de l'ús de bateries d'ions de liti en diverses indústries, el rendiment de seguretat de la bateria és cada cop més destacat, que requereix no només un excel·lent rendiment de càrrega i descàrrega de les bateries d'ions de liti, sinó que també requereix un nivell més alt. de rendiment de seguretat. Que les bateries de liti al final per què foc i fins i tot explosió, quines mesures es poden evitar i eliminar?
En primer lloc, entenem la composició material de les bateries de liti. El rendiment de les bateries d'ions de liti depèn principalment de l'estructura i el rendiment dels materials interns de les bateries utilitzades. Aquests materials de la bateria interna inclouen material d'elèctrode negatiu, electròlit, diafragma i material d'elèctrode positiu. Entre ells, l'elecció i la qualitat dels materials positius i negatius determinen directament el rendiment i el preu de les bateries d'ió de liti. Per tant, la recerca de materials d'elèctrodes positius i negatius barats i d'alt rendiment ha estat el focus del desenvolupament de la indústria de les bateries d'ió de liti.
El material de l'elèctrode negatiu es selecciona generalment com a material de carboni i el desenvolupament és relativament madur actualment. El desenvolupament de materials de càtode s'ha convertit en un factor important que limita la millora addicional del rendiment de la bateria d'ions de liti i la reducció de preus. En la producció comercial actual de bateries de ions de liti, el cost del material de càtode representa aproximadament el 40% del cost total de la bateria, i la reducció del preu del material de càtode determina directament la reducció del preu de les bateries de ions de liti. Això és especialment cert per a les bateries d'energia d'ions de liti. Per exemple, una bateria d'ions de liti petita per a un telèfon mòbil requereix només uns 5 grams de material de càtode, mentre que una bateria d'ió de liti per conduir un autobús pot requerir fins a 500 kg de material de càtode.
Tot i que teòricament hi ha molts tipus de materials que es poden utilitzar com a elèctrode positiu de les bateries d'ions de liti, el component principal del material d'elèctrode positiu comú és LiCoO2. Quan es carrega, el potencial elèctric afegit als dos pols de la bateria obliga el compost de l'elèctrode positiu a alliberar ions de liti, que estan incrustats al carboni de l'elèctrode negatiu amb una estructura lamel·lar. Quan es descarreguen, els ions de liti precipiten fora de l'estructura lamel·lar del carboni i es recombinen amb el compost a l'elèctrode positiu. El moviment dels ions de liti genera un corrent elèctric. Aquest és el principi de com funcionen les bateries de liti.
Tot i que el principi és senzill, en la producció industrial real, hi ha qüestions molt més pràctiques a tenir en compte: el material de l'elèctrode positiu necessita additius per mantenir l'activitat de càrrega i descàrrega múltiple, i el material de l'elèctrode negatiu s'ha de dissenyar a el nivell d'estructura molecular per acomodar més ions de liti; l'electròlit ple entre els elèctrodes positius i negatius, a més de mantenir l'estabilitat, també ha de tenir una bona conductivitat elèctrica i reduir la resistència interna de la bateria.
Tot i que la bateria d'ió de liti té tots els avantatges esmentats anteriorment, però els seus requisits per al circuit de protecció són relativament elevats, en l'ús del procés s'ha de ser estrictament per evitar la sobrecàrrega i el fenomen de descàrrega excessiva, el corrent de descàrrega no hauria de ser massa gran, en general, la velocitat de descàrrega no hauria de ser superior a 0,2 C. El procés de càrrega de les bateries de liti es mostra a la figura. En un cicle de càrrega, les bateries d'ió de liti han de detectar el voltatge i la temperatura de la bateria abans de començar la càrrega per determinar si es pot carregar. Si la tensió o la temperatura de la bateria està fora del rang permès pel fabricant, està prohibida la càrrega. El rang de tensió de càrrega admissible és: 2,5 V ~ 4,2 V per bateria.
En cas que la bateria estigui en descàrrega profunda, s'ha d'exigir que el carregador tingui un procés de precàrrega perquè la bateria compleixi les condicions per a una càrrega ràpida; després, segons la velocitat de càrrega ràpida recomanada pel fabricant de la bateria, generalment 1C, el carregador carrega la bateria amb un corrent constant i la tensió de la bateria augmenta lentament; una vegada que la tensió de la bateria arriba a la tensió de terminació establerta (generalment 4,1 V o 4,2 V), s'acaba la càrrega de corrent constant i el corrent de càrrega Una vegada que la tensió de la bateria arriba a la tensió de terminació establerta (generalment 4,1 V o 4,2 V), la càrrega de corrent constant finalitza, el corrent de càrrega disminueix ràpidament i la càrrega entra al procés de càrrega complet; durant el procés de càrrega complet, el corrent de càrrega disminueix gradualment fins que la velocitat de càrrega disminueix per sota de C/10 o el temps de càrrega complet s'excedeix, després es converteix en la càrrega de tall superior; durant la càrrega de tall superior, el carregador omple la bateria amb un corrent de càrrega molt petit. Després d'un període de càrrega de tall superior, la càrrega s'apaga.
Hora de publicació: 15-nov-2022