Према статистикама, глобална потражња за литијум-јонским батеријама достигла је 1,3 милијарде, а уз континуирано ширење области примене, ова цифра се повећава из године у годину. Због тога, са брзим порастом употребе литијум-јонских батерија у различитим индустријама, безбедносне перформансе батерије су све истакнутије, захтевајући не само одличне перформансе пуњења и пражњења литијум-јонских батерија, већ захтевају и виши ниво безбедносних перформанси. Да литијумске батерије на крају зашто пожар, па чак и експлозија, које мере се могу избећи и елиминисати?
Пре свега, хајде да разумемо материјални састав литијумских батерија. Перформансе литијум-јонских батерија углавном зависе од структуре и перформанси унутрашњих материјала коришћених батерија. Ови унутрашњи материјали батерије укључују материјал негативне електроде, електролит, дијафрагму и материјал позитивне електроде. Међу њима, избор и квалитет позитивних и негативних материјала директно одређују перформансе и цену литијум-јонских батерија. Стога је истраживање јефтиних и високих перформанси материјала позитивних и негативних електрода било у фокусу развоја индустрије литијум-јонских батерија.
Материјал негативне електроде се генерално бира као угљенични материјал, а развој је тренутно релативно зрео. Развој катодних материјала постао је важан фактор који ограничава даље побољшање перформанси литијум-јонских батерија и смањење цена. У тренутној комерцијалној производњи литијум-јонских батерија, цена катодног материјала чини око 40% укупне цене батерије, а смањење цене катодног материјала директно одређује смањење цене литијум-јонских батерија. Ово посебно важи за литијум-јонске батерије. На пример, мала литијум-јонска батерија за мобилни телефон захтева само око 5 грама катодног материјала, док литијум-јонска батерија за вожњу аутобуса може захтевати до 500 кг катодног материјала.
Иако теоретски постоји много врста материјала који се могу користити као позитивна електрода Ли-јонских батерија, главна компонента уобичајеног материјала позитивне електроде је ЛиЦоО2. Приликом пуњења, електрични потенцијал који се додаје на два пола батерије тера једињење позитивне електроде да ослободи литијум јоне, који су уграђени у угљеник негативне електроде са ламелном структуром. Када се испразне, јони литијума преципитирају из ламеларне структуре угљеника и рекомбинују се са једињењем на позитивној електроди. Кретање литијум јона ствара електричну струју. Ово је принцип рада литијумских батерија.
Иако је принцип једноставан, у стварној индустријској производњи постоје много практичнија питања која треба размотрити: материјалу позитивне електроде су потребни адитиви за одржавање активности вишеструког пуњења и пражњења, а материјал негативне електроде треба да буде дизајниран на ниво молекуларне структуре за смештај више литијум јона; електролит напуњен између позитивне и негативне електроде, поред одржавања стабилности, такође треба да има добру електричну проводљивост и да смањи унутрашњи отпор батерије.
Иако литијум-јонска батерија има све горе наведене предности, али њени захтеви за заштитним кругом су релативно високи, у употреби процеса треба стриктно да се избегне појава прекомерног пуњења, прекомерног пражњења, струја пражњења не би требало да бити превелики, генерално, брзина пражњења не би требало да буде већа од 0,2 Ц. Процес пуњења литијумских батерија је приказан на слици. У циклусу пуњења, литијум-јонске батерије треба да детектују напон и температуру батерије пре него што пуњење почне да би се утврдило да ли се може пунити. Ако су напон или температура батерије изван опсега који је дозволио произвођач, пуњење је забрањено. Дозвољени опсег напона пуњења је: 2,5В~4,2В по батерији.
У случају да је батерија у дубоком пражњењу, од пуњача се мора захтевати да има процес претходног пуњења тако да батерија испуњава услове за брзо пуњење; затим, према брзој брзини пуњења коју препоручује произвођач батерије, генерално 1Ц, пуњач пуни батерију константном струјом и напон батерије полако расте; када напон батерије достигне постављени завршни напон (обично 4,1В или 4,2В), пуњење константном струјом се прекида и струја пуњења Када напон батерије достигне постављени завршни напон (обично 4,1В или 4,2В), пуњење константном струјом завршава, струја пуњења брзо опада и пуњење улази у пуни процес пуњења; током процеса пуног пуњења, струја пуњења постепено опада све док се брзина пуњења не смањи на испод Ц/10 или се пређе време пуног пуњења, а затим се претвара у пуњење на врху; током пуњења на врху пуњења, пуњач допуњује батерију са веома малом струјом пуњења. Након периода максималног прекида пуњења, пуњење се искључује.
Време поста: 15.11.2022