Samkvæmt tölfræði hefur alþjóðleg eftirspurn eftir litíumjónarafhlöðum náð 1,3 milljörðum og með stöðugri stækkun notkunarsvæða eykst þessi tala ár frá ári. Vegna þessa, með hraðri aukningu í notkun litíumjónarafhlöðu í ýmsum atvinnugreinum, er öryggisafköst rafhlöðunnar sífellt meira áberandi, sem krefst ekki aðeins framúrskarandi hleðslu og afhleðslu afköstum litíumjónarafhlöðu, heldur krefst hún einnig hærra stigs. af öryggisárangri. Að litíum rafhlöður á endanum hvers vegna eldur og jafnvel sprenging, hvaða ráðstafanir er hægt að forðast og útrýma?
Fyrst af öllu skulum við skilja efnissamsetningu litíum rafhlöður. Frammistaða litíumjónarafhlöðu fer aðallega eftir uppbyggingu og frammistöðu innra efna rafhlöðunnar sem notaðar eru. Þessi innri rafhlöðuefni innihalda neikvætt rafskautsefni, raflausn, þind og jákvætt rafskautsefni. Meðal þeirra ákvarðar val og gæði jákvæðra og neikvæðra efna frammistöðu og verð á litíumjónarafhlöðum beint. Þess vegna hafa rannsóknir á ódýrum og afkastamiklum jákvæðum og neikvæðum rafskautsefnum verið í brennidepli í þróun litíumjónarafhlöðuiðnaðarins.
Neikvætt rafskautsefnið er almennt valið sem kolefnisefni og þróunin er tiltölulega þroskuð um þessar mundir. Þróun bakskautsefna hefur orðið mikilvægur þáttur sem takmarkar frekari umbætur á afköstum litíumjónar rafhlöðu og verðlækkun. Í núverandi framleiðslu á litíumjónarafhlöðum í atvinnuskyni er kostnaður við bakskautsefni um 40% af heildarkostnaði rafhlöðunnar og lækkun á verði bakskautsefnis ákvarðar beint verðlækkun á litíumjónarafhlöðum. Þetta á sérstaklega við um litíumjónarafhlöður. Til dæmis þarf lítil litíumjónarafhlaða fyrir farsíma aðeins um 5 grömm af bakskautsefni, en litíumjónarafhlaða til að keyra strætó getur þurft allt að 500 kg af bakskautsefni.
Þó að það séu fræðilega margar tegundir af efnum sem hægt er að nota sem jákvæð rafskaut Li-ion rafhlöðu, er aðalhluti hins almenna jákvæða rafskautsefnis LiCoO2. Við hleðslu þvingar rafgetan sem bætt er við tvo póla rafhlöðunnar efnasamband jákvæða rafskautsins til að losa litíumjónir, sem eru felldar inn í kolefni neikvæða rafskautsins með lamellar uppbyggingu. Þegar þær eru losaðar falla litíumjónirnar út úr lagskiptu uppbyggingu kolefnisins og sameinast aftur við efnasambandið við jákvæða rafskautið. Hreyfing litíumjóna myndar rafstraum. Þetta er meginreglan um hvernig litíum rafhlöður virka.
Þó að meginreglan sé einföld, í raunverulegri iðnaðarframleiðslu, þá eru miklu fleiri hagnýt atriði sem þarf að huga að: efnið í jákvæðu rafskautinu þarf aukefni til að viðhalda virkni margfaldrar hleðslu og afhleðslu og efnið í neikvæða rafskautinu þarf að hanna kl. sameindabyggingarstigið til að koma til móts við fleiri litíumjónir; raflausnin sem fyllt er á milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna þarf, auk þess að viðhalda stöðugleika, einnig að hafa góða rafleiðni og draga úr innri viðnám rafhlöðunnar.
Þrátt fyrir að litíumjónarafhlaðan hafi alla ofangreinda kosti, en kröfur hennar um verndarrásina eru tiltölulega háar, í notkun ferlisins ætti að vera stranglega til að forðast ofhleðslu, ofhleðslu fyrirbæri, ætti útskriftarstraumurinn ekki vera of stór, almennt ætti losunarhraði ekki að vera meiri en 0,2 C. Hleðsluferli litíum rafhlöður er sýnt á myndinni. Í hleðslulotu þurfa litíumjónarafhlöður að greina spennu og hitastig rafhlöðunnar áður en hleðsla hefst til að ákvarða hvort hægt sé að hlaða hana. Ef rafhlaðan spenna eða hitastig er utan þess marks sem framleiðandi leyfir er hleðsla bönnuð. Leyfilegt hleðsluspennusvið er: 2,5V~4,2V á hverja rafhlöðu.
Ef rafhlaðan er í djúphleðslu verður að krefjast þess að hleðslutækið sé með forhleðsluferli þannig að rafhlaðan uppfylli skilyrði fyrir hraðhleðslu; þá, í samræmi við hraðhleðsluhraðann sem rafhlaðaframleiðandinn mælir með, venjulega 1C, hleður hleðslutækið rafhlöðuna með stöðugum straumi og rafhlöðuspennan hækkar hægt; þegar rafhlöðuspennan nær innstilltri lúkningarspennu (almennt 4,1V eða 4,2V), lýkur hleðslu með stöðugum straumi og hleðslustraumurinn Þegar rafhlöðuspennan hefur náð settri lúkspennu (almennt 4,1V eða 4,2V), hleðst stöðugi straumurinn. lýkur, hleðslustraumurinn minnkar hratt og hleðslan fer í fullt hleðsluferli; meðan á fullri hleðslu stendur, minnkar hleðslustraumurinn smám saman þar til hleðsluhraðinn fer niður fyrir C/10 eða fullum hleðslutíma er runninn út, þá breytist hann í efstu hleðsluna; meðan á hleðslunni stendur, fyllir hleðslutækið rafhlöðuna með mjög litlum hleðslustraumi. Eftir nokkurt tímabil af hámarkshleðslu er slökkt á hleðslunni.
Pósttími: 15. nóvember 2022