Menurut statistik, permintaan global akan baterai lithium-ion telah mencapai 1,3 miliar, dan seiring dengan perluasan area aplikasi yang terus menerus, angka ini meningkat dari tahun ke tahun. Oleh karena itu, dengan pesatnya lonjakan penggunaan baterai lithium-ion di berbagai industri, kinerja keselamatan baterai semakin menonjol, tidak hanya memerlukan kinerja pengisian dan pengosongan baterai lithium-ion yang sangat baik, tetapi juga memerlukan tingkat yang lebih tinggi. kinerja keselamatan. Baterai litium pada akhirnya menyebabkan kebakaran dan bahkan ledakan, tindakan apa yang dapat dihindari dan dihilangkan?
Pertama-tama, mari kita pahami komposisi material baterai litium. Kinerja baterai litium-ion terutama bergantung pada struktur dan kinerja bahan internal baterai yang digunakan. Bahan baterai internal ini meliputi bahan elektroda negatif, elektrolit, diafragma, dan bahan elektroda positif. Diantaranya, pilihan dan kualitas material positif dan negatif secara langsung menentukan performa dan harga baterai lithium-ion. Oleh karena itu, penelitian bahan elektroda positif dan negatif yang murah dan berkinerja tinggi telah menjadi fokus pengembangan industri baterai lithium-ion.
Bahan elektroda negatif umumnya dipilih sebagai bahan karbon, dan pengembangannya relatif matang saat ini. Pengembangan bahan katoda telah menjadi faktor penting yang membatasi peningkatan lebih lanjut kinerja baterai lithium-ion dan penurunan harga. Dalam produksi komersial baterai lithium-ion saat ini, biaya bahan katoda menyumbang sekitar 40% dari keseluruhan biaya baterai, dan penurunan harga bahan katoda secara langsung menentukan penurunan harga baterai lithium-ion. Hal ini terutama berlaku untuk baterai bertenaga lithium-ion. Misalnya, baterai lithium-ion kecil untuk ponsel hanya membutuhkan sekitar 5 gram bahan katoda, sedangkan baterai lithium-ion untuk mengemudikan bus mungkin memerlukan hingga 500 kg bahan katoda.
Meskipun secara teoritis ada banyak jenis bahan yang dapat digunakan sebagai elektroda positif baterai Li-ion, komponen utama bahan elektroda positif yang umum adalah LiCoO2. Saat mengisi daya, potensial listrik yang ditambahkan ke dua kutub baterai memaksa senyawa elektroda positif melepaskan ion litium, yang tertanam dalam karbon elektroda negatif dengan struktur pipih. Ketika dilepaskan, ion litium mengendap keluar dari struktur pipih karbon dan bergabung kembali dengan senyawa di elektroda positif. Pergerakan ion litium menghasilkan arus listrik. Inilah prinsip cara kerja baterai litium.
Meskipun prinsipnya sederhana, dalam produksi industri sebenarnya, ada lebih banyak masalah praktis yang perlu dipertimbangkan: bahan elektroda positif memerlukan bahan tambahan untuk mempertahankan aktivitas pengisian dan pengosongan berulang, dan bahan elektroda negatif perlu dirancang pada tingkat yang sama. tingkat struktur molekul untuk menampung lebih banyak ion litium; Elektrolit yang diisi antara elektroda positif dan negatif, selain menjaga kestabilan, juga harus memiliki daya hantar listrik yang baik dan mengurangi hambatan dalam baterai.
Meskipun baterai lithium-ion memiliki semua keunggulan yang disebutkan di atas, namun persyaratan untuk rangkaian proteksinya relatif tinggi, dalam penggunaan prosesnya harus benar-benar untuk menghindari fenomena pengisian berlebih dan pengosongan berlebih, arus pelepasan tidak boleh terlalu besar, secara umum laju pengosongan tidak boleh lebih besar dari 0,2 C. Proses pengisian baterai litium ditunjukkan pada gambar. Dalam siklus pengisian daya, baterai litium-ion perlu mendeteksi voltase dan suhu baterai sebelum pengisian daya dimulai untuk menentukan apakah baterai dapat diisi. Jika tegangan atau suhu baterai berada di luar kisaran yang diizinkan oleh pabrikan, pengisian daya dilarang. Kisaran tegangan pengisian yang diperbolehkan adalah: 2.5V~4.2V per baterai.
Jika daya baterai sangat habis, pengisi daya harus melakukan proses pra-pengisian agar baterai memenuhi persyaratan untuk pengisian cepat; kemudian, sesuai dengan tingkat pengisian cepat yang direkomendasikan oleh produsen baterai, umumnya 1C, pengisi daya mengisi baterai dengan arus konstan dan tegangan baterai naik secara perlahan; setelah tegangan baterai mencapai tegangan terminasi yang ditetapkan (umumnya 4.1V atau 4.2V), pengisian arus konstan dihentikan dan arus pengisian Setelah tegangan baterai mencapai tegangan terminasi yang ditetapkan (umumnya 4.1V atau 4.2V), pengisian arus konstan berakhir, arus pengisian berkurang dengan cepat dan pengisian memasuki proses pengisian penuh; selama proses pengisian penuh, arus pengisian berkurang secara bertahap hingga kecepatan pengisian turun hingga di bawah C/10 atau waktu pengisian penuh terlewati, kemudian berubah menjadi pengisian batas atas; selama pengisian daya batas atas, pengisi daya mengisi ulang baterai dengan arus pengisian yang sangat kecil. Setelah jangka waktu batas atas pengisian daya, pengisian daya dimatikan.
Waktu posting: 15 November-2022