طبق آمار، تقاضای جهانی برای باتری های لیتیوم یونی به 1.3 میلیارد رسیده است و با گسترش مستمر حوزه های کاربردی، این رقم سال به سال افزایش می یابد. به همین دلیل، با افزایش سریع استفاده از باتری‌های لیتیوم یونی در صنایع مختلف، عملکرد ایمنی باتری به طور فزاینده‌ای برجسته می‌شود و نه تنها به عملکرد عالی شارژ و دشارژ باتری‌های لیتیوم یونی نیاز دارد، بلکه به سطح بالاتری نیز نیاز دارد. عملکرد ایمنی که باتری های لیتیومی در پایان چرا آتش و حتی انفجار، چه اقداماتی را می توان اجتناب و حذف کرد؟
اول از همه، بیایید ترکیب مواد باتری های لیتیومی را درک کنیم. عملکرد باتری های لیتیوم یون عمدتاً به ساختار و عملکرد مواد داخلی باتری های مورد استفاده بستگی دارد. این مواد باتری داخلی شامل مواد الکترود منفی، الکترولیت، دیافراگم و مواد الکترود مثبت است. در این میان، انتخاب و کیفیت مواد مثبت و منفی مستقیماً عملکرد و قیمت باتری های لیتیوم یون را تعیین می کند. بنابراین، تحقیق در مورد مواد الکترود مثبت و منفی ارزان و با کارایی بالا تمرکز توسعه صنعت باتری لیتیوم یون بوده است.
ماده الکترود منفی به طور کلی به عنوان ماده کربن انتخاب می شود و در حال حاضر توسعه نسبتاً بالغ است. توسعه مواد کاتدی به یک عامل مهم محدود کننده بهبود بیشتر عملکرد باتری لیتیوم یون و کاهش قیمت تبدیل شده است. در تولید تجاری فعلی باتری های لیتیوم یون، هزینه مواد کاتدی حدود 40 درصد از هزینه کلی باتری را تشکیل می دهد و کاهش قیمت مواد کاتدی به طور مستقیم کاهش قیمت باتری های لیتیوم یون را تعیین می کند. این امر به ویژه در مورد باتری های لیتیوم یونی صادق است. به عنوان مثال، یک باتری لیتیوم یون کوچک برای یک تلفن همراه تنها به حدود 5 گرم ماده کاتدی نیاز دارد، در حالی که یک باتری لیتیوم یونی برای رانندگی اتوبوس ممکن است تا 500 کیلوگرم ماده کاتدی نیاز داشته باشد.
اگرچه از نظر تئوری انواع بسیاری از مواد وجود دارد که می توانند به عنوان الکترود مثبت باتری های لیتیوم یونی مورد استفاده قرار گیرند، جزء اصلی مواد الکترود مثبت رایج LiCoO2 است. هنگام شارژ، پتانسیل الکتریکی اضافه شده به دو قطب باتری، ترکیب الکترود مثبت را وادار به آزادسازی یون های لیتیوم می کند که با ساختار لایه ای در کربن الکترود منفی جاسازی شده اند. هنگامی که تخلیه می شود، یون های لیتیوم از ساختار لایه ای کربن رسوب می کنند و با ترکیب در الکترود مثبت دوباره ترکیب می شوند. حرکت یون های لیتیوم باعث تولید جریان الکتریکی می شود. این اصل نحوه عملکرد باتری های لیتیومی است.
اگرچه اصل ساده است، اما در تولید صنعتی واقعی، مسائل بسیار عملی تری وجود دارد که باید در نظر گرفته شود: ماده الکترود مثبت به مواد افزودنی برای حفظ فعالیت شارژ و تخلیه چندگانه نیاز دارد، و مواد الکترود منفی باید به گونه ای طراحی شود. سطح ساختار مولکولی برای قرار دادن یون های لیتیوم بیشتر. الکترولیت پر شده بین الکترودهای مثبت و منفی، علاوه بر حفظ پایداری، باید رسانایی الکتریکی خوبی نیز داشته باشد و مقاومت داخلی باتری را کاهش دهد.
اگر چه باتری لیتیوم یون دارای تمام مزایای ذکر شده است، اما الزامات آن برای مدار حفاظت نسبتا بالا است، در استفاده از فرآیند باید به شدت برای جلوگیری از شارژ بیش از حد، پدیده تخلیه بیش از حد، جریان تخلیه نباید خیلی بزرگ باشد، به طور کلی، میزان دشارژ نباید بیشتر از 0.2 C باشد. فرآیند شارژ باتری های لیتیومی در شکل نشان داده شده است. در یک چرخه شارژ، باتری‌های لیتیوم یونی باید قبل از شروع شارژ، ولتاژ و دمای باتری را تشخیص دهند تا مشخص شود آیا می‌توان آن را شارژ کرد یا خیر. اگر ولتاژ یا دمای باتری خارج از محدوده مجاز سازنده باشد، شارژ ممنوع است. محدوده ولتاژ شارژ مجاز: 2.5 ~ 4.2 ولت در هر باتری است.
در صورتی که باتری در دشارژ عمیق است، شارژر باید یک فرآیند پیش شارژ داشته باشد تا باتری شرایط شارژ سریع را داشته باشد. سپس، با توجه به نرخ شارژ سریع توصیه شده توسط سازنده باتری، به طور کلی 1C، شارژر باتری را با جریان ثابت شارژ می کند و ولتاژ باتری به آرامی افزایش می یابد. هنگامی که ولتاژ باتری به ولتاژ پایان تعیین شده (معمولاً 4.1 ولت یا 4.2 ولت) رسید، شارژ جریان ثابت پایان می یابد و جریان شارژ هنگامی که ولتاژ باتری به ولتاژ پایان تنظیم شده (معمولاً 4.1 ولت یا 4.2 ولت) می رسد، جریان ثابت شارژ می شود. پایان می یابد، جریان شارژ به سرعت کاهش می یابد و شارژ وارد فرآیند شارژ کامل می شود. در طول فرآیند شارژ کامل، جریان شارژ به تدریج کاهش می یابد تا زمانی که نرخ شارژ به کمتر از C/10 کاهش یابد یا زمان شارژ کامل بیش از حد شود، سپس به شارژ قطع بالا تبدیل می شود. در طول شارژ قطع بالا، شارژر باتری را با جریان شارژ بسیار کمی پر می کند. پس از یک دوره شارژ قطع بالا، شارژ خاموش می شود.
زمان ارسال: نوامبر-15-2022