Volgens statistieken heeft de wereldwijde vraag naar lithium-ionbatterijen de 1,3 miljard bereikt, en met de voortdurende uitbreiding van toepassingsgebieden neemt dit cijfer jaar na jaar toe.Hierdoor worden, met de snelle toename van het gebruik van lithium-ionbatterijen in verschillende industrieën, de veiligheidsprestaties van de batterij steeds belangrijker, waardoor niet alleen uitstekende laad- en ontlaadprestaties van lithium-ionbatterijen vereist zijn, maar ook een hoger niveau vereist is. van veiligheidsprestaties.Waarom lithiumbatterijen uiteindelijk brand en zelfs explosie, welke maatregelen kunnen worden vermeden en geëlimineerd?
Laten we eerst de materiaalsamenstelling van lithiumbatterijen begrijpen.De prestaties van lithium-ionbatterijen hangen voornamelijk af van de structuur en prestaties van de interne materialen van de gebruikte batterijen.Deze interne batterijmaterialen omvatten negatief elektrodemateriaal, elektrolyt, diafragma en positief elektrodemateriaal.Onder hen bepalen de keuze en kwaliteit van positieve en negatieve materialen rechtstreeks de prestaties en prijs van lithium-ionbatterijen.Daarom is het onderzoek naar goedkope en hoogwaardige positieve en negatieve elektrodematerialen de focus geweest van de ontwikkeling van de lithium-ionbatterijindustrie.
Het negatieve elektrodemateriaal wordt over het algemeen gekozen als koolstofmateriaal en de ontwikkeling is momenteel relatief volwassen.De ontwikkeling van kathodematerialen is een belangrijke factor geworden die de verdere verbetering van de prestaties van lithium-ionbatterijen en de prijsverlaging beperkt.Bij de huidige commerciële productie van lithium-ionbatterijen vertegenwoordigen de kosten van kathodemateriaal ongeveer 40% van de totale batterijkosten, en de verlaging van de prijs van kathodemateriaal bepaalt direct de verlaging van de prijs van lithium-ionbatterijen.Dit geldt vooral voor lithium-ionbatterijen.Een kleine lithium-ionbatterij voor een mobiele telefoon heeft bijvoorbeeld slechts ongeveer 5 gram kathodemateriaal nodig, terwijl een lithium-ionbatterij voor het aandrijven van een bus tot 500 kg kathodemateriaal nodig kan hebben.
Hoewel er theoretisch veel soorten materialen zijn die kunnen worden gebruikt als de positieve elektrode van Li-ion-batterijen, is LiCoO2 het hoofdbestanddeel van het gebruikelijke positieve elektrodemateriaal.Tijdens het opladen dwingt de elektrische potentiaal die aan de twee polen van de batterij wordt toegevoegd, de verbinding van de positieve elektrode om lithiumionen vrij te geven, die met een lamellaire structuur zijn ingebed in de koolstof van de negatieve elektrode.Bij ontlading slaan de lithiumionen neer uit de lamellaire structuur van de koolstof en recombineren ze met de verbinding aan de positieve elektrode.De beweging van lithiumionen genereert een elektrische stroom.Dit is het principe van hoe lithiumbatterijen werken.
Hoewel het principe eenvoudig is, zijn er bij de daadwerkelijke industriële productie veel meer praktische zaken waarmee rekening moet worden gehouden: het materiaal van de positieve elektrode heeft additieven nodig om de activiteit van meervoudig opladen en ontladen te behouden, en het materiaal van de negatieve elektrode moet zo worden ontworpen dat het niveau van de moleculaire structuur om meer lithiumionen te huisvesten;de elektrolyt gevuld tussen de positieve en negatieve elektroden moet niet alleen de stabiliteit behouden, maar ook een goede elektrische geleiding hebben en de interne weerstand van de batterij verminderen.
Hoewel de lithium-ionbatterij alle bovengenoemde voordelen heeft, maar de vereisten voor het beveiligingscircuit relatief hoog zijn, moet bij het gebruik van het proces strikt worden vermeden dat er sprake is van overladen en overmatig ontladen, de ontlaadstroom mag niet te groot zijn, mag de ontladingssnelheid over het algemeen niet groter zijn dan 0,2 C. Het laadproces van lithiumbatterijen wordt weergegeven in de afbeelding.Tijdens een oplaadcyclus moeten lithium-ionbatterijen de spanning en temperatuur van de batterij detecteren voordat het opladen begint, om te bepalen of deze kan worden opgeladen.Als de accuspanning of -temperatuur buiten het door de fabrikant toegestane bereik valt, is opladen verboden.Het toegestane laadspanningsbereik is: 2,5V~4,2V per batterij.
Als de accu diep ontladen is, moet de lader een voorlaadproces hebben, zodat de accu voldoet aan de voorwaarden voor snel opladen;Vervolgens laadt de lader, volgens de door de batterijfabrikant aanbevolen snelle laadsnelheid, doorgaans 1C, de batterij op met constante stroom en stijgt de batterijspanning langzaam;zodra de accuspanning de ingestelde eindspanning bereikt (doorgaans 4,1 V of 4,2 V), wordt het opladen met constante stroom beëindigd en wordt de laadstroom beëindigd. Zodra de accuspanning de ingestelde eindspanning bereikt (doorgaans 4,1 V of 4,2 V), wordt het opladen met constante stroom beëindigd eindigt, de laadstroom neemt snel af en het opladen gaat over in het volledige laadproces;tijdens het volledige laadproces neemt de laadstroom geleidelijk af totdat de laadsnelheid daalt tot onder C/10 of de volledige oplaadtijd wordt overschreden, waarna het overgaat in het top-cut-off-laden;Tijdens het top-cut-off-laden laadt de lader de accu bij met een zeer kleine laadstroom.Na een periode van top-cutoff-laden wordt het opladen uitgeschakeld.
Posttijd: 15 november 2022