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锂离子电池防爆线路及防爆电芯技术
锂离子电池防爆线路及防爆电芯技术
  • 发布时间:2020-12-15 14:46

锂离子电池防爆线路及防爆电芯技术

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锂离子电池防爆技术


锂离子电池已经成为便携式电子设备的首选电池。电池,以其高容量密度和具有竞争力的价格,预计在未来几年仍将是市场的主流。但是锂离子电池总是有爆炸的危险。随着应用的上升,爆炸也随之而来。事实上,通过正确的电池系统设计和电池电量的确定,锂离子电池是非常安全的。目前防爆电路和防爆核心技术已经成熟,爆炸应越来越少。


锂离子电池特性


锂是元素周期表上最小最活泼的金属。由于其体积小,容量密度高,深受用户和工程师的喜爱。然而,化学性质过于活泼,带来了很高的风险。当锂暴露于空气中时,它会与氧气发生剧烈的氧化反应。为了提高安全性和电压,科学家们开发了石墨和锂钴氧化物等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构形成了微小的纳米级存储格,可以用来存储锂原子。这样,即使电池外壳破裂,氧气进入,氧分子也太大,无法装入微小的电池中,从而防止锂原子与氧气接触并爆炸。锂离子电池的这一原理使人们在实现高容量密度的同时达到安全的目的


当锂离子电池充电时,锂原子失去电子并氧化成锂离子。锂离子通过电解质到达阴极,在那里它们进入阴极电池,获得一个电子,并被还原为锂原子。当卸货时,整个过程是相反的。为了防止电池因正极和负极直接接触而短路,在电池上加了带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,自动关闭细小的孔,使锂离子不能通过,以免浪费功夫,防止危险的发生。


保护措施


当充电电压超过4.2v时,锂离子电池会开始出现副用途。压力越大,风险越大。当锂离子电池电压高于4.2v时,只有不到一半的锂原子留在正极材料中,电池经常会崩溃,导致电池容量永久性下降。假如电池充电,后续的锂金属会在材料表面堆积,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出树枝状晶体。这些锂晶体将通过隔膜纸,短路阳极和阴极。有时电池在短路发生前就爆炸了。这是因为在过度充电时,电解液等物质会分解出现气体,导致电池外壳或压力阀膨胀和爆裂,让氧气进入,并与积聚在负极表面的锂原子发生反应,导致负极爆炸。因此,锂离子电池充电时,必须设置电压上限,才能兼顾电池的寿命、容量和安全性。充电电压的最优上限为4.2v。锂离子电池放电也必须有一个较低的电压限制。当电池电压低于2.4v时,部分材料开始损坏。而且由于电池会自放电,电压越长越低,因此,最好不要把放电到2.4V停止。在3.0v至2.4v放电期间,锂离子电池只能释放约3%的容量。因此,3.0v是理想的放电截止电压。


充放电时,除了电压限制外,电流限制也是必要的。当电流过大时,锂离子没有时间进入储存电池,会在材料表面堆积。当这些离子获得电子时,它们会在材料的表面结晶化锂原子,这和充电过量相同危险。假如电池盒坏了,它就会爆炸。因此,锂离子电池的保护,至少要包括:充电电压上限、放电电压下限、电流上限三部分。一般的锂离子电池组,除了锂离子电池电池外,还会有一个保护板,这个保护板重要是供应这三个保护。然而,三种防护板的防护明显不够,锂离子电池爆炸事故仍屡见不鲜。


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