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锂电池防爆型路线及防爆型锂电芯技术性

锂电池防爆型路线及防爆型锂电芯技术性

来源:
2021/10/28 17:28
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【摘要】:

  防爆技术

  锂电池已成为便携式电子设备的首选电池。电池由于其高容量密度和有竞争力的价格,预计在未来几年仍将是市场的主流。但是锂电池总是有爆炸的危险。随着申请人数的增加,爆炸式增长也随之而来。事实上,通过正确的电池系统设计和电池容量的确定,锂电池是非常安全的。目前防爆电路和防爆核心技术已经成熟,爆炸应该越来越少。

  锂电池的特性

  锂是元素周期表上最小、最活跃的金属。由于体积小,容量密度高,深受用户和工程师的青睐。然而,化学性质过于活泼,这构成了高风险。当锂暴露在空气中时,它与氧气发生剧烈反应。为了提高安全性和电压,科学家开发了石墨和锂钴氧化物等材料来存储锂原子。这些材料的分子结构形成了微小的纳米级存储单元,可以用来存储锂原子。这样,即使电池外壳破裂,氧气进入,氧分子也会因为太大而无法装入微小的电池,从而防止锂原子与氧气接触并爆炸。锂电池的这种原理使人们能够达到高容量密度,达到安全的目的

  当锂电池充电时,锂原子失去电子并氧化成锂离子。锂离子通过电解液到达阴极,在那里它们进入阴极电池,获得一个电子,然后还原为锂原子。卸载时,整个过程被反转。为了防止电池因正极和负极直接接触而发生短路,在电池上添加有许多小孔的隔膜纸,以防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时,自动关闭小孔,使锂离子无法通过,以免浪费力气,防止危险的发生。

  保护措施

  当充电电压超过4.2V时,锂电池开始有副用。压力越大,风险越大。当锂电池电压高于4.2V时,正极材料中保留的锂原子不到一半,电池往往会崩溃,导致电池容量永久性下降。如果电池充电,随后的锂金属会在材料的表面堆积,因为负极电池已经充满了锂原子。这些锂原子从阴极表面向锂离子方向生长树枝状晶体。这些锂晶体穿过隔膜纸,使阳极和阴极短路。有时电池在短路发生前就会爆炸。这是因为在过充过程中,电解质等物质分解成气体,导致电池外壳或压力阀膨胀和破裂,允许氧气进入,并与堆积在负极表面的锂原子反应,导致负极爆炸。因此,在对锂电池充电时,必须设置电压上限,以考虑电池的使用寿命、容量和安全性。充电电压的最佳上限为4.2V。锂电池还必须有较低的放电电压限制。当电池电压低于2.4V时,一些材料开始失效。而且因为电池会自放电,时间越长电压越低,所以最好不要放电到2.4V停止。在3.0 V到2.4 V之间,锂电池只能释放约3%的容量。因此,3.0V是理想的放电截止电压。

  在充放电时,除了电压限制外,还需要进行电流限制。当电流过高时,锂离子没有时间进入蓄电池,就会在材料表面堆积。当这些离子获得电子时,它们会使材料表面的锂原子结晶,这和过度充电一样危险。如果电池盒坏了,它就会爆炸。因此,锂电池的保护应至少包括充电电压上限、放电电压下限和电流上限三部分。一般锂电池组,除了锂电池组外,还会有一个保护板,这个保护板重要的是供给这三种保护。然而,这三个防护板的保护明显不够,锂电池爆炸事故仍然常见。

 

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