Caracteristicile bateriilor litiu-ion depind de compoziția chimică a componentelor componente și variază în limitele următoare:
Datorită supraîncărcării la încărcare, acumulatorul poate să se aprindă, astfel încât în carcasa bateriei este încorporat un controler de încărcare a bateriei. care protejează bateria de depășirea tensiunii de încărcare. De asemenea, operatorul poate controla opțional temperatura bateriei, dezactivarea la supraîncălzirea acesteia, limita adâncimea de descărcare, iar consumul de curent. Cu toate acestea, trebuie să se țină cont de faptul că nu toate bateriile sunt protejate. Urmărirea costurilor sau a capacității nu poate fi protejată.
Bateriile cu litiu au cerințe speciale atunci când se conectează mai multe cutii în serie. Încărcătoarele pentru astfel de baterii multi-bancare sunt prevăzute cu un circuit de echilibrare a celulelor. Sentimentul de echilibru este că băncile sunt puțin diferite, iar unele vor ajunge la plată înaintea altora. În același timp, este necesar să opriți încărcarea acestui canal, continuând să încărcați restul. Această funcție este efectuată de un nod special de echilibrare a bateriei. Ea scutură borcanul încărcat astfel încât curentul de încărcare să treacă prin el.
Încărcătoarele pot menține o tensiune de încărcare finală în intervalul 4,05-4,2 V pentru a detecta prezența unei baterii.
Dispozitiv [editați]
Baterie litiu-ion. Schema de lucru.
Baterie litiu-ion include electrozi (materiale de catod pe o folie de aluminiu și un anod de material pe o folie de cupru), separate printr-un separator poros impregnat cu electrolit. Pachetul este plasat electrozi în carcasa etanșă, catod și anod sunt conectate la terminalele, colectorul de curent. Carcasa are o supapă de reducere a presiunii la „groapa“ presiunea internă în situații de urgență și încălcarea condițiilor de utilizare. Bateriile litiu-ion diferă în funcție de tipul de material catodic utilizat. Purtătorul taxei în bateria litiu-ion este încărcat pozitiv ioni de litiu, care are capacitatea de a fi introdus (intercalat) în rețeaua cristalină a altor materiale (de exemplu, grafit, oxizi metalici și săruri) pentru a forma o legătură chimică, de exemplu, în grafit pentru a forma LiC6. oxizi (LiMnO2) și săruri (LiMnR ON) de metale.
Inițial, metalul de litiu a fost folosit ca plăci negative. apoi - cocs de cărbune. Ulterior, sa folosit grafit. Utilizarea oxidului de cobalt permite bateriilor să funcționeze la temperaturi mult mai scăzute, crește numărul de cicluri de descărcare / încărcare per baterie. Distribuția bateriilor cu litiu-ferum-fosfat se datorează costurilor lor relativ scăzute. Bateriile litiu-ion sunt utilizate, complet cu sistem de control și monitorizare - DCCH sau BMS (sistem de management al bateriei) și încărcare specială / dispozitiv de evacuare.
În prezent, în producerea în masă a bateriilor litiu-ion, se folosesc trei clase de materiale catodice:
- cobaltatul de litiu LiCoO2 și soluțiile solide pe bază de izostructural litiu nichelat
- Spinel de litiu-mangan LiMn2O4
- litiu-ferofosfat LiFeP04.
Electrochimie bateriilor litiu-ion:
- litiu-cobalt LiCoO2 + 6xC → Li1-xCoO2 + xLi + C6
- litiu-ferofosfat LiFePO4 + 6xC → Li1-xFePO4 + xLi + C6
Datorită descărcării automate scăzute și a unui număr mare de cicluri de încărcare-descărcare, bateriile Li-ion sunt cele mai preferate pentru utilizarea în energie alternativă. În plus față de sistemul BMS (BCC), acestea sunt echipate cu invertoare (convertoare de tensiune).
Avantaje [edit]
- Densitate mare de energie (capacitate).
- Auto-descărcare redusă.
- Nu este necesară întreținerea.
Dezavantaje [editați]
Li-ion bateriile din prima generație au fost expuse la efect exploziv. Acest lucru se datorează faptului că au folosit un anod de litiu metalic, care în timpul încărcării repetate / cicluri de evacuare a avut loc formațiuni spațiale (dendrite) care duc la electrozii de circuit și, ca urmare a incendiului sau exploziei. Această problemă a fost rezolvată în sfârșit prin înlocuirea materialului anod cu grafit. Procese similare apar la catozii și bateriile litiu-ion pe bază de oxid de cobalt în încălcarea condițiilor de funcționare (reîncărcare). Bateriile litiu-fero-fosfat sunt complet lipsite de aceste dezavantaje. În plus, toate bateriile litiu-ion de curent sunt prevăzute cu built-in circuit electronic care previne supraîncărcarea și supraîncălzirea datorită taxa prea intens.
Pierderea capacității de stocare [2].
Cu taxă de 40%,% pe an
Cu o încărcare de 100%,% pe an
Dar cheia a fost ideea de a căuta oarecum.
După cum arată studiul, ciclurile frecvente de încărcare incompletă și descărcarea ulterioară conduc la apariția unor "micro-efecte ale memoriei", care sunt apoi rezumate. Acest lucru se datorează faptului că baza funcționării cu baterii reprezintă procesele de eliberare și reabsorbție a ionilor de litiu, dinamica cărora nu este optimă în cazul încărcării incomplete [4].
Dacă bateria nu este complet încărcată, un număr de particule aproape de starea limită va rămâne pe catod. Ei au ajuns practic la bariera de eliberare a ionilor de litiu, dar nu au reușit să o depășească. Atunci când sunt evacuați, ionii liberi de litiu tind să se întoarcă la locul lor și se recombină cu ioni de ferofosfat. Cu toate acestea, pe suprafața catodului, ele sunt, de asemenea, îndeplinite de particule în stare limită, care conțin deja litiu. Captarea inversă este dificilă, iar microstructura electrodului este perturbată.
În prezent, au văzut două moduri de a rezolva problema: schimbări în algoritmii Sistemului de Management al bateriei și dezvoltarea de catozi cu arie mărită a suprafeței.
Rolul său important în performanța bateriei și a durabilității este jucat de funcționarea acesteia. Mulți experți disting trei reguli simple care vor contribui la extinderea duratei de viață a bateriei:
Îmbătrânire [editați]
Regimul de temperatură pentru încărcarea bateriilor litiu-polimer și litiu-ion afectează capacitatea lor: capacitatea scade atunci când se încarcă la rece sau la căldură. Descărcarea profundă dezactivează complet bateria litiu-ion. De asemenea, ciclul de viață al bateriilor este afectat de profunzimea descărcării înainte de următoarea încărcare și încărcare de curenți mai mari decât cei specificați de producător. Ele sunt extrem de sensibile la tensiunea de încărcare. Dacă o creșteți cu doar 4%, atunci bateriile vor pierde de două ori capacitatea de la ciclu la ciclu. Curentul de încărcare depinde de diferența de tensiune dintre baterie și încărcător și de rezistența atât a bateriei cât și a firelor conectate la ea. Prin urmare, o creștere a tensiunii de încărcare cu 4% poate duce la o creștere a curentului de încărcare cu un factor de 10. Acest lucru are un efect negativ asupra bateriei. Se poate supraîncălzi și se degradează. Condițiile optime de păstrare pentru bateriile Li-ion sunt realizate cu o încărcare de 40% din capacitatea bateriei și o temperatură de 0 ... 10 ° C. Bateriile de litiu îmbătrânesc, chiar dacă nu sunt utilizate. După 2 ani, bateria pierde aproximativ 20% din capacitate. În consecință, nu este nevoie să cumpărați o baterie "în rezervă" sau să fiți supusă excesiv prin "salvarea" resurselor. Atunci când cumpărați, merită să te uiți la data de producție pentru a ști cât de mult această sursă de energie a intrat deja în depozit. În cazul în care au trecut mai mult de doi ani de la fabricație, este mai bine să nu se cumpere.
Reducerea capacității la temperaturi scăzute [editați]
Când temperatura ambiantă scade sub 0 ° C, capacitatea bateriei litiu-ion scade la 40-50% [6]. Proprietarii electronice ușor de purtat, sunt cel mai puțin sensibile la efectele adverse ale utilizării tehnologiei în condiții de temperatură scăzută, iar segmentele industriei implicate în producția de vehicule aeriene fără pilot, sisteme robotizate și tehnologie spațială, în mare nevoie de baterii noi încălzite. Pentru a rezolva această problemă au fost create modelele de acumulatoare cu încălzire internă.
Măsuri de combatere a incendiilor [modifică]
Vezi și [editați]
Note [editați]
Literatură [editați]
Pentru lectură suplimentară [editați]
Referințe [editați]
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: