鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:960次 | 2022年06月07日
鋰電池防爆線路及防爆電芯技術(shù)
鋰離子電池防爆技術(shù)
鋰離子電池已經(jīng)成為便攜式電子設(shè)備的首選電池。電池,以其高容量密度和具有競爭力的價(jià)格,預(yù)計(jì)在未來幾年仍將是市場的主流。但是鋰離子電池總是有爆炸的危險(xiǎn)。隨著應(yīng)用的上升,爆炸也隨之而來。事實(shí)上,通過正確的電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電池電量的確定,鋰離子電池是非常安全的。目前防爆電路和防爆核心技術(shù)已經(jīng)成熟,爆炸應(yīng)越來越少。
鋰離子電池特性
鋰是元素周期表上最小最活潑的金屬。由于其體積小,容量密度高,深受用戶和工程師的喜愛。然而,化學(xué)性質(zhì)過于活潑,帶來了很高的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)鋰暴露于空氣中時(shí),它會與氧氣發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)。為了提高安全性和電壓,科學(xué)家們開發(fā)了石墨和鋰鈷氧化物等材料來儲存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu)形成了微小的納米級存儲格,可以用來存儲鋰原子。這樣,即使電池外殼破裂,氧氣進(jìn)入,氧分子也太大,無法裝入微小的電池中,從而防止鋰原子與氧氣接觸并爆炸。鋰離子電池的這一原理使人們在實(shí)現(xiàn)高容量密度的同時(shí)達(dá)到安全的目的
當(dāng)鋰離子電池充電時(shí),鋰原子失去電子并氧化成鋰離子。鋰離子通過電解質(zhì)到達(dá)陰極,在那里它們進(jìn)入陰極電池,獲得一個(gè)電子,并被還原為鋰原子。當(dāng)卸貨時(shí),整個(gè)過程是相反的。為了防止電池因正極和負(fù)極直接接觸而短路,在電池上加了帶有許多小孔的隔膜紙以防止短路。好的隔膜紙還可以在電池溫度過高時(shí),自動關(guān)閉細(xì)小的孔,使鋰離子不能通過,以免浪費(fèi)功夫,防止危險(xiǎn)的發(fā)生。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
保護(hù)措施
當(dāng)充電電壓超過4.2v時(shí),鋰離子電池會開始出現(xiàn)副用途。壓力越大,風(fēng)險(xiǎn)越大。當(dāng)鋰離子電池電壓高于4.2v時(shí),只有不到一半的鋰原子留在正極材料中,電池經(jīng)常會崩潰,導(dǎo)致電池容量永久性下降。假如電池充電,后續(xù)的鋰金屬會在材料表面堆積,因?yàn)樨?fù)極電池已經(jīng)充滿了鋰原子。這些鋰原子從陰極表面向鋰離子方向生長出樹枝狀晶體。這些鋰晶體將通過隔膜紙,短路陽極和陰極。有時(shí)電池在短路發(fā)生前就爆炸了。這是因?yàn)樵谶^度充電時(shí),電解液等物質(zhì)會分解出現(xiàn)氣體,導(dǎo)致電池外殼或壓力閥膨脹和爆裂,讓氧氣進(jìn)入,并與積聚在負(fù)極表面的鋰原子發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致負(fù)極爆炸。因此,鋰離子電池充電時(shí),必須設(shè)置電壓上限,才能兼顧電池的壽命、容量和安全性。充電電壓的最優(yōu)上限為4.2v。鋰離子電池放電也必須有一個(gè)較低的電壓限制。當(dāng)電池電壓低于2.4v時(shí),部分材料開始損壞。而且由于電池會自放電,電壓越長越低,因此,最好不要把放電到2.4V停止。在3.0v至2.4v放電期間,鋰離子電池只能釋放約3%的容量。因此,3.0v是理想的放電截止電壓。
充放電時(shí),除了電壓限制外,電流限制也是必要的。當(dāng)電流過大時(shí),鋰離子沒有時(shí)間進(jìn)入儲存電池,會在材料表面堆積。當(dāng)這些離子獲得電子時(shí),它們會在材料的表面結(jié)晶化鋰原子,這和充電過量相同危險(xiǎn)。假如電池盒壞了,它就會爆炸。因此,鋰離子電池的保護(hù),至少要包括:充電電壓上限、放電電壓下限、電流上限三部分。一般的鋰離子電池組,除了鋰離子電池電池外,還會有一個(gè)保護(hù)板,這個(gè)保護(hù)板重要是供應(yīng)這三個(gè)保護(hù)。然而,三種防護(hù)板的防護(hù)明顯不夠,鋰離子電池爆炸事故仍屢見不鮮。
下一篇:鋰電池的安全充電知識