鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:246次 | 2023年10月30日
鋰電池安全性怎么設(shè)計(jì)
鋰離子電池鋰離子電池為了防止因使用不當(dāng)造成電池過放電或者過充電,在單體鋰離子電池內(nèi)設(shè)有三重保護(hù)機(jī)構(gòu)。一是采用開關(guān)元件,當(dāng)電池內(nèi)的溫度上升時(shí),它的阻值隨之上升,當(dāng)溫度過高時(shí),會(huì)自動(dòng)停止供電;二是選擇適當(dāng)?shù)母舭宀牧?,?dāng)溫度上升到一定數(shù)值時(shí),隔板上的微米級(jí)微孔會(huì)自動(dòng)溶解掉,從而使鋰離子不能通過,電池內(nèi)部反應(yīng)停止;三是設(shè)置安全閥(就是電池頂部的放氣孔),電池內(nèi)部壓力上升到一定數(shù)值時(shí),安全閥自動(dòng)打開,保證電池的使用安全性。
有時(shí),電池本身雖然有安全控制措施,但是因?yàn)槟承┰蛟斐煽刂剖ъ`,缺少安全閥或者氣體來不及通過安全閥釋放,電池內(nèi)壓便會(huì)急劇上升而引起爆炸。
一般情況下,鋰離子電池儲(chǔ)存的總能量和其安全性是成反比的,隨著電池容量的新增,電池體積也在新增,其散熱性能變差,出事故的可能性將大幅新增。關(guān)于手機(jī)用鋰離子電池,基本要求是發(fā)生安全事故的概率要小于百萬分之一,這也是社會(huì)公眾所能接受的最低標(biāo)準(zhǔn)。而關(guān)于大容量鋰離子電池,特別是汽車等用大容量鋰離子電池,采用強(qiáng)制散熱尤為重要。
選擇更安全的電極材料,選擇錳酸鋰材料,在分子結(jié)構(gòu)方面保證了在滿電狀態(tài),正極的鋰離子已經(jīng)完全嵌入到負(fù)極炭孔中,從根本上防止了枝晶的出現(xiàn)。同時(shí)錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu),使其氧化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈷酸鋰,分解溫度超過鈷酸鋰100℃,即使由于外力發(fā)生內(nèi)部短路(針刺),外部短路,過充電時(shí),也完全能夠防止了由于析出金屬鋰引發(fā)燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。
另外,采用錳酸鋰材料還可以大幅度降低成本。
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%
提高現(xiàn)有安全控制技術(shù)的性能,首先要提高鋰離子電池芯的安全性能,這對(duì)大容量電池尤為重要。選擇熱關(guān)閉性能好的隔膜,隔膜的用途是在隔離電池正負(fù)極的同時(shí),允許鋰離子的通過。當(dāng)溫度升高時(shí),在隔膜熔化前進(jìn)行關(guān)閉,從而使內(nèi)阻上升至2000歐姆,讓內(nèi)部反應(yīng)停止下來。
當(dāng)內(nèi)部壓力或溫度達(dá)到預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),防爆閥將打開,開始進(jìn)行卸壓,以防止內(nèi)部氣體積累過多,發(fā)生形變,最終導(dǎo)致殼體爆裂。
提高控制靈敏度、選擇更靈敏的控制參數(shù)和采用多個(gè)參數(shù)的聯(lián)合控制(這關(guān)于大容量電池尤為重要)。關(guān)于大容量鋰離子電池組是串/并聯(lián)的多個(gè)電芯組成,如筆記本電腦的電壓為10V以上,容量較大,一般采用3~4個(gè)單電池串聯(lián)就可以滿足電壓要求,然后再將2~3個(gè)串聯(lián)的電池組并聯(lián),以保證較大的容量。
大容量電池組本身必須設(shè)置較為完善的保護(hù)功能,還應(yīng)考慮兩種電路基板模塊:保護(hù)電路基板(ProtectionBoardPCB)模塊及SmartBatteryGaugeBoard模塊。整套的電池保護(hù)設(shè)計(jì)包括:第1級(jí)保護(hù)IC(防止電池過充、過放、短路),第2級(jí)保護(hù)IC(防止第2次過壓)、保險(xiǎn)絲、LED指示、溫度調(diào)節(jié)等部件。
在多級(jí)保護(hù)機(jī)制下,即使是在電源充電器、筆記本電腦出現(xiàn)異常的情況下,筆記本電池也只能轉(zhuǎn)為自動(dòng)保護(hù)狀態(tài),假如情況不嚴(yán)重,往往在重新插拔后還能正常工作,不會(huì)發(fā)生爆炸。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
目前,筆記本電腦和手機(jī)使用的鋰離子電池所采用的底層技術(shù)是不安全的,要考慮更安全的結(jié)構(gòu)。
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