Според статистичките податоци, глобалната побарувачка за литиум-јонски батерии достигна 1,3 милијарди, а со континуираното проширување на областите на примена, оваа бројка се зголемува од година во година.Поради ова, со брзиот пораст на употребата на литиум-јонски батерии во различни индустрии, безбедносните перформанси на батеријата се повеќе се истакнати, што бара не само одлични перформанси за полнење и празнење на литиум-јонските батерии, туку бара и повисоко ниво на безбедносни перформанси.Дека литиумските батерии на крајот зошто пожар, па дури и експлозија, кои мерки може да се избегнат и елиминираат?
Пред сè, да го разбереме материјалниот состав на литиумските батерии.Работата на литиум-јонските батерии главно зависи од структурата и перформансите на внатрешните материјали на користените батерии.Овие внатрешни материјали за батерии вклучуваат материјал од негативни електроди, електролит, дијафрагма и материјал од позитивна електрода.Меѓу нив, изборот и квалитетот на позитивните и негативните материјали директно ги одредуваат перформансите и цената на литиум-јонските батерии.Затоа, истражувањето на евтини и високи перформанси позитивни и негативни електроди материјали беше во фокусот на развојот на индустријата за литиум-јонски батерии.
Материјалот на негативната електрода е генерално избран како јаглероден материјал, а развојот во моментов е релативно зрел.Развојот на катодни материјали стана важен фактор што го ограничува понатамошното подобрување на перформансите на литиум-јонските батерии и намалувањето на цената.Во сегашното комерцијално производство на литиум-јонски батерии, цената на катодниот материјал сочинува околу 40% од вкупната цена на батериите, а намалувањето на цената на катодниот материјал директно го одредува намалувањето на цената на литиум-јонските батерии.Ова е особено точно за литиум-јонските батерии за напојување.На пример, мала литиум-јонска батерија за мобилен телефон бара само околу 5 грама катоден материјал, додека литиум-јонската батерија за напојување за возење автобус може да бара до 500 kg катоден материјал.
Иако теоретски постојат многу видови материјали кои можат да се користат како позитивна електрода на Li-ion батериите, главната компонента на заедничкиот материјал за позитивна електрода е LiCoO2.Кога се полни, електричниот потенцијал додаден на двата пола на батеријата го принудува соединението на позитивната електрода да ослободи литиумски јони, кои се вградени во јаглеродот на негативната електрода со ламеларна структура.Кога се испуштаат, јоните на литиум се таложат надвор од ламеларната структура на јаглеродот и се рекомбинираат со соединението на позитивната електрода.Движењето на литиумските јони генерира електрична струја.Ова е принципот на тоа како функционираат литиумските батерии.
Иако принципот е едноставен, во вистинското индустриско производство, има многу попрактични прашања што треба да се земат предвид: на материјалот на позитивната електрода му се потребни адитиви за одржување на активноста на повеќекратно полнење и празнење, а материјалот на негативната електрода треба да биде дизајниран на ниво на молекуларна структура за да се сместат повеќе литиумски јони;електролитот наполнет помеѓу позитивната и негативната електрода, покрај одржувањето на стабилноста, треба да има и добра електрична спроводливост и да го намали внатрешниот отпор на батеријата.
Иако литиум-јонската батерија ги има сите горенаведени предности, но нејзините барања за заштитното коло е релативно висока, во употреба на процесот треба да биде строго за да се избегне прекумерно полнење, феномен прекумерно празнење, струјата на празнење не треба да биде премногу голем, генерално, стапката на празнење не треба да биде поголема од 0,2 C. Процесот на полнење на литиумските батерии е прикажан на сликата.Во циклусот на полнење, литиум-јонските батерии треба да ги детектираат напонот и температурата на батеријата пред да започне полнењето за да се утврди дали може да се наполни.Ако напонот или температурата на батеријата се надвор од опсегот дозволен од производителот, полнењето е забрането.Дозволениот опсег на напон за полнење е: 2,5V~4,2V по батерија.
Во случај батеријата да е во длабоко празнење, од полначот мора да се бара процес на претходно полнење, така што батеријата ги исполнува условите за брзо полнење;потоа, според брзината на брзо полнење препорачана од производителот на батериите, генерално 1C, полначот ја полни батеријата со постојана струја и напонот на батеријата полека се зголемува;штом напонот на батеријата ќе го достигне поставениот напон за завршување (обично 4,1 V или 4,2 V), полнењето со постојана струја се прекинува и струјата на полнење Штом напонот на батеријата ќе го достигне поставениот напон за завршување (обично 4,1 V или 4,2 V), полнењето со постојана струја завршува, струјата на полнење брзо се распаѓа и полнењето влегува во целосниот процес на полнење;за време на процесот на целосно полнење, струјата на полнење постепено се распаѓа сè додека стапката на полнење не се намали под C/10 или додека не се пречекори целото време на полнење, а потоа се претвора во горното исклучено полнење;за време на горното исклучено полнење, полначот ја надополнува батеријата со многу мала струја за полнење.По одреден период на полнење со горно прекинување, полнењето се исклучува.
Време на објавување: 15-11-2022 година