Prema statistici, globalna potražnja za litij-ionskim baterijama dosegnula je 1,3 milijarde, a kontinuiranim širenjem područja primjene ta se brojka iz godine u godinu povećava.Zbog toga, s naglim porastom upotrebe litij-ionskih baterija u raznim industrijama, sigurnosna izvedba baterije je sve istaknutija, zahtijevajući ne samo izvrsne performanse punjenja i pražnjenja litij-ionskih baterija, već zahtijeva i višu razinu sigurnosne izvedbe.Zašto litijeve baterije na kraju požar, pa čak i eksplozija, koje mjere se mogu izbjeći i eliminirati?
Prije svega, shvatimo materijalni sastav litijevih baterija.Performanse litij-ionskih baterija uglavnom ovise o strukturi i performansama unutarnjih materijala baterija koje se koriste.Ovi materijali unutarnje baterije uključuju materijal negativne elektrode, elektrolit, dijafragmu i materijal pozitivne elektrode.Među njima, izbor i kvaliteta pozitivnih i negativnih materijala izravno određuju performanse i cijenu litij-ionskih baterija.Stoga je istraživanje jeftinih materijala za pozitivne i negativne elektrode visokih performansi bilo u središtu razvoja industrije litij-ionskih baterija.
Materijal negativne elektrode općenito se odabire kao materijal ugljika, a razvoj je trenutno relativno zreo.Razvoj katodnih materijala postao je važan čimbenik koji ograničava daljnje poboljšanje performansi litij-ionske baterije i smanjenje cijene.U trenutnoj komercijalnoj proizvodnji litij-ionskih baterija, cijena katodnog materijala čini oko 40% ukupne cijene baterije, a smanjenje cijene katodnog materijala izravno određuje smanjenje cijene litij-ionskih baterija.To posebno vrijedi za litij-ionske baterije.Na primjer, mala litij-ionska baterija za mobilni telefon zahtijeva samo oko 5 grama katodnog materijala, dok litij-ionska baterija za pogon autobusa može zahtijevati do 500 kg katodnog materijala.
Iako teoretski postoje mnoge vrste materijala koji se mogu koristiti kao pozitivna elektroda Li-ionskih baterija, glavna komponenta uobičajenog materijala pozitivne elektrode je LiCoO2.Prilikom punjenja, električni potencijal dodan na dva pola baterije prisiljava spoj pozitivne elektrode da otpusti litijeve ione, koji su ugrađeni u ugljik negativne elektrode s lamelarnom strukturom.Prilikom pražnjenja, litijevi ioni precipitiraju iz lamelarne strukture ugljika i rekombiniraju se sa spojem na pozitivnoj elektrodi.Kretanje litijevih iona stvara električnu struju.Ovo je princip rada litijskih baterija.
Iako je princip jednostavan, u stvarnoj industrijskoj proizvodnji postoje mnogo praktičnija pitanja koja treba razmotriti: materijal pozitivne elektrode treba aditive za održavanje aktivnosti višestrukog punjenja i pražnjenja, a materijal negativne elektrode treba biti dizajniran na razina molekularne strukture za smještaj većeg broja litijevih iona;elektrolit napunjen između pozitivne i negativne elektrode, osim što mora održavati stabilnost, također mora imati dobru električnu vodljivost i smanjiti unutarnji otpor baterije.
Iako litij-ionska baterija ima sve gore navedene prednosti, ali njeni zahtjevi za zaštitni krug su relativno visoki, u korištenju procesa treba strogo izbjegavati prekomjerno punjenje, fenomen prekomjernog pražnjenja, struja pražnjenja ne bi trebala biti prevelik, općenito, brzina pražnjenja ne smije biti veća od 0,2 C. Proces punjenja litijskih baterija prikazan je na slici.U ciklusu punjenja, litij-ionske baterije moraju detektirati napon i temperaturu baterije prije početka punjenja kako bi se utvrdilo može li se puniti.Ako je napon ili temperatura baterije izvan raspona koji dopušta proizvođač, punjenje je zabranjeno.Dopušteni raspon napona punjenja je: 2,5 V~4,2 V po bateriji.
U slučaju da je baterija u dubokom pražnjenju, od punjača se mora zahtijevati postupak prethodnog punjenja kako bi baterija ispunila uvjete za brzo punjenje;zatim, u skladu s brzinom punjenja koju preporučuje proizvođač baterije, općenito 1C, punjač puni bateriju konstantnom strujom i napon baterije polako raste;kada napon baterije dosegne postavljeni napon završetka (obično 4,1 V ili 4,2 V), punjenje konstantnom strujom se prekida, a struja punjenja Kada napon baterije dosegne postavljeni napon završetka (obično 4,1 V ili 4,2 V), punjenje konstantnom strujom prestaje, struja punjenja brzo opada i punjenje ulazi u puni proces punjenja;tijekom procesa potpunog punjenja, struja punjenja postupno opada sve dok se brzina punjenja ne smanji na ispod C/10 ili dok se ne pretekne puno vrijeme punjenja, a zatim se pretvara u punjenje s najvišom prekidom;tijekom gornjeg prekida punjenja, punjač puni bateriju vrlo malom strujom punjenja.Nakon razdoblja maksimalnog prekida punjenja, punjenje se isključuje.
Vrijeme objave: 15. studenog 2022