Tilastojen mukaan litiumioniakkujen maailmanlaajuinen kysyntä on saavuttanut 1,3 miljardia, ja sovellusalueiden jatkuvan laajentumisen myötä tämä luku kasvaa vuosi vuodelta. Tästä johtuen litiumioniakkujen nopean käytön lisääntyessä eri teollisuudenaloilla akun turvallisuustaso on yhä näkyvämpi, mikä edellyttää paitsi erinomaista litiumioniakkujen lataus- ja purkukykyä, myös korkeampaa tasoa. turvallisuussuorituskyvystä. Että litiumakut lopulta miksi tulipalo ja jopa räjähdys, mitä toimenpiteitä voidaan välttää ja poistaa?
Ensinnäkin, ymmärretään litiumakkujen materiaalikoostumus. Litiumioniakkujen suorituskyky riippuu pääasiassa käytettyjen akkujen sisämateriaalien rakenteesta ja suorituskyvystä. Näitä sisäisiä akkumateriaaleja ovat negatiivinen elektrodimateriaali, elektrolyytti, kalvo ja positiivinen elektrodimateriaali. Niistä positiivisten ja negatiivisten materiaalien valinta ja laatu määräävät suoraan litiumioniakkujen suorituskyvyn ja hinnan. Siksi halpojen ja suorituskykyisten positiivisten ja negatiivisten elektrodimateriaalien tutkimus on ollut litiumioniakkuteollisuuden kehittämisen painopiste.
Negatiivisen elektrodin materiaali valitaan yleensä hiilimateriaaliksi, ja kehitys on tällä hetkellä suhteellisen kypsää. Katodimateriaalien kehityksestä on tullut tärkeä tekijä, joka rajoittaa litiumioniakkujen suorituskyvyn edelleen parantamista ja hinnan alentamista. Nykyisessä kaupallisessa litiumioniakkujen tuotannossa katodimateriaalin hinta on noin 40 % akun kokonaiskustannuksista, ja katodimateriaalin hinnan aleneminen määrää suoraan litiumioniakkujen hinnan alenemisen. Tämä koskee erityisesti litiumioniakkuja. Esimerkiksi pieni litiumioniakku matkapuhelimeen vaatii vain noin 5 grammaa katodimateriaalia, kun taas litiumioniakku linja-auton ajamiseen voi vaatia jopa 500 kg katodimateriaalia.
Vaikka teoriassa on olemassa monenlaisia materiaaleja, joita voidaan käyttää Li-ion-akkujen positiivisena elektrodina, yleisen positiivisen elektrodimateriaalin pääkomponentti on LiCoO2. Ladattaessa akun kahteen napaan lisätty sähköpotentiaali pakottaa positiivisen elektrodin yhdisteen vapauttamaan litiumioneja, jotka on upotettu lamellaarisesti negatiivisen elektrodin hiileen. Purkautuessaan litiumionit saostuvat pois hiilen lamellisesta rakenteesta ja yhdistyvät uudelleen yhdisteen kanssa positiivisella elektrodilla. Litiumionien liike synnyttää sähkövirran. Tämä on litiumparistojen toimintaperiaate.
Vaikka periaate on yksinkertainen, varsinaisessa teollisessa tuotannossa on paljon käytännönläheisempiä huomioitavia asioita: positiivisen elektrodin materiaali tarvitsee lisäaineita ylläpitääkseen moninkertaisen latauksen ja purkauksen aktiivisuutta, ja negatiivisen elektrodin materiaali on suunniteltava molekyylirakenteen taso, jotta siihen mahtuu enemmän litiumioneja; positiivisen ja negatiivisen elektrodin väliin täytetyllä elektrolyytillä on sen lisäksi, että se säilyttää vakauden, oltava myös hyvä sähkönjohtavuus ja alentava akun sisäistä vastusta.
Vaikka litiumioniakulla on kaikki edellä mainitut edut, mutta sen suojapiirin vaatimukset ovat suhteellisen korkeat, prosessin käytössä tulee ehdottomasti välttää ylilataus, ylipurkaus ilmiö, purkausvirran ei pitäisi olla liian suuri, yleensä purkausnopeus ei saa olla suurempi kuin 0,2 C. Litiumakkujen latausprosessi on esitetty kuvassa. Latausjakson aikana litiumioniakkujen on tunnistettava akun jännite ja lämpötila ennen latauksen alkamista määrittääkseen, voidaanko se ladata. Jos akun jännite tai lämpötila on valmistajan salliman alueen ulkopuolella, lataus on kielletty. Sallittu latausjännitealue on: 2,5–4,2 V akkua kohti.
Jos akku on syväpurkauksessa, laturissa on oltava esilatausprosessi, jotta akku täyttää pikalatauksen ehdot; sitten akun valmistajan suositteleman nopean latausnopeuden, yleensä 1C, mukaisesti laturi lataa akkua vakiovirralla ja akun jännite nousee hitaasti; kun akun jännite saavuttaa asetetun päätejännitteen (yleensä 4,1 V tai 4,2 V), vakiovirtalataus lopetetaan ja latausvirta Kun akun jännite saavuttaa asetetun päätejännitteen (yleensä 4,1 V tai 4,2 V), vakiovirtalataus päättyy, latausvirta vaimenee nopeasti ja lataus siirtyy täyteen latausprosessiin; täyden latausprosessin aikana latausvirta vaimenee asteittain, kunnes latausnopeus laskee alle C/10:n tai täysi latausaika ylittyy, sitten se muuttuu ylimmäksi katkaisulataukseksi; yläkatkaisun latauksen aikana laturi täydentää akkua hyvin pienellä latausvirralla. Ylälatauksen jälkeen lataus kytkeytyy pois päältä.
Postitusaika: 15.11.2022