Nabíjateľné dvojité a lítiové batérie získali v posledných rokoch značnú popularitu v dôsledku vysokej hustoty energie, dlhej životnosti a nízkej miery samovzoslania. Ako dodávateľ týchto pokročilých zdrojov energie sa často stretávam so zákazníkmi o ich správaní počas nadmerného nabíjania. V tomto blogu sa ponorím do vedy, ktorá stojí za to, ako sa nabíjateľné dvojité a lítiové batérie správajú, keď sú nadmerne nabité, potenciálne riziká a preventívne opatrenia.
Pochopenie základov nabíjateľných dvojitých lítiových batérií
Pred diskusiou o preplnení je nevyhnutné porozumieť základnej štruktúre a pracovným princípom nabíjateľných dvojitých lítiových batérií. Tieto batérie zvyčajne používajú chemikácie lítium alebo lítium - polymér. Lítiové iónové batérie pozostávajú z katódy, anódy, oddeľovača a elektrolytu. Počas nabíjania sa lítium ióny presúvajú z katódy do anódy cez elektrolyt a počas vypúšťania sa pohybujú späť do katódy.
Nominálne napätie nabíjateľnej dvojitej a lítiovej batérie je okolo 3,7 V, čo je výrazne vyššie ako tradičné alkalické batérie (1,5 V). Toto vyššie napätie umožňuje ukladať viac energie v menšom priestore, vďaka čomu sú ideálne pre zariadenia s vysokým odtokom, ako sú digitálne fotoaparáty, baterky a prenosné herné konzoly.
Proces preplnenia
Nadmerné nabíjanie sa vyskytuje, keď sa batéria neustále nabije nad jej odporúčané napätie a kapacitu. V normálnom procese nabíjania, akonáhle batéria dosiahne svoju plnú kapacitu, mal by sa nabíjací prúd znížiť alebo zastaviť. Ak však poruchy nabíjacieho obvodu alebo používateľ používa nekompatibilnú nabíjačku, môže dôjsť k preplneniu.
Keď je nabíjaná nabíjateľná dvojnásobná lítiová batéria, vo vnútri batérie sa uskutoční niekoľko chemických a fyzikálnych reakcií. Po prvé, nadbytočný nabíjací prúd spôsobuje, že lítiové ióny sa hromadia na anóde. Pretože viac lítium iónov je nútených do anódy, štruktúra anódového materiálu sa môže stať nestabilnou. Táto nestabilita môže viesť k tvorbe usadenín lítium na povrchu anódy, čo je jav známy ako lítiové pokovovanie.
Lítiové pokovovanie je vážny problém, pretože môže spôsobiť krátke obvody v batérii. Depozity kovových kovov môžu rásť a preniknúť do oddeľovača, ktorý je navrhnutý tak, aby zabránil priamym kontaktom medzi anóde a katódou. Akonáhle je oddeľovač porušený, anóda a katóda prídu do styku a vytvorí krátky obvod. Krátky obvod môže generovať veľké množstvo tepla, ktorý môže ďalej urýchliť chemické reakcie vo vnútri batérie a zvýšiť riziko tepelného úteku.
Tepelný útek a jeho dôsledky
Tepelný útek je reakcia na seba, ktorá sa vyskytuje, keď sa teplo generované vo vnútri batérie nemožno dostatočne rýchlo rozptýliť. Keď teplota batérie stúpa, chemické reakcie vo vnútri batérie sa stávajú exotermickejšími a uvoľňujú ešte viac tepla. Táto slučka pozitívnej spätnej väzby môže spôsobiť rýchle zvýšenie teploty batérie, čo vedie k sérii nebezpečných dôsledkov.
Jedným z najvýznamnejších rizík tepelného úteku je opuch batérie. Keď teplota stúpa, elektrolyt vo vnútri batérie sa môže odpariť, čo spôsobuje rozširovanie batérie. V závažných prípadoch môže batéria prasknúť, uvoľniť toxické a horľavé plyny. Tieto plyny môžu predstavovať riziko ohňa a výbuchu, najmä v uzavretých priestoroch.
Okrem opuchu a prasknutia môže preplnenie tiež viesť k výraznému zníženiu výdrže batérie. Chemické reakcie počas preplnenia môžu poškodiť elektródové materiály a elektrolyt, čím sa znižuje schopnosť batérie skladovať a uvoľňovať energiu. To znamená, že preplnená batéria môže mať kratšiu životnosť a nižšiu kapacitu ako správne nabitá batéria.
Bezpečnostné funkcie, aby sa zabránilo nadmernému nabíjaniu
Aby sa zmiernili riziká spojené s nadmerným nabíjaním, väčšina nabíjateľných dvojitých a lítiových batérií je vybavená postavenými bezpečnostnými prvkami. Medzi tieto vlastnosti patria obvody na ochranu proti nabíjaniu (OCP) a tepelné poistky.
Obvod na ochranu proti nabíjaniu je malé elektronické zariadenie, ktoré monitoruje napätie batérie počas nabíjania. Akonáhle napätie batérie dosiahne odporúčané maximálne napätie, OCP automaticky zastaví nabíjací prúd. To zaisťuje, že batéria nie je preplnená, aj keď nabíjačka zlyhá.
Tepelné poistky sú ďalším dôležitým bezpečnostným prvkom. Tepelná poistka je malé zariadenie, ktoré sa topí pri špecifickej teplote. Keď teplota batérie stúpa nad bezpečný limit, tepelná poistka sa topí, prelomí elektrický obvod a zastavuje proces nabíjania. To pomáha predchádzať tepelnému úteku a chrániť batériu pred poškodením.
Príklady skutočného sveta a prípadové štúdie
Existuje niekoľko príkladov skutočného sveta o nebezpečenstvách nadmerného nabíjania nabíjateľných lítiových batérií. V niektorých prípadoch preplnené batérie spôsobili požiare v elektronických zariadeniach, čo viedlo k poškodeniu majetku a dokonca k zraneniam. Tieto incidenty zdôrazňujú dôležitosť použitia kompatibilných nabíjačiek a dodržiavania pokynov na nabíjanie výrobcu.
Ako dodávateľ vždy odporúčam svojim zákazníkom používať nabíjačky, ktoré sú špeciálne navrhnuté pre nabíjateľné dvojité lítiové batérie. Použitie nekompatibilnej nabíjačky môže nielen zvýšiť riziko nadmerného nabíjania, ale tiež zrušiť záruku batérie.
Náš sortiment a súvisiace odkazy
Okrem nabíjateľných dvojitých batérií ponúka naša spoločnosť aj širokú škálu ďalších nabíjateľných lítiových batérií. Napríklad mámeNabíjateľná lítium C bunková batéria, čo je vhodné pre väčšie zariadenia, ktoré si vyžadujú väčšiu energiu. Náš9V lítium polyméru nabíjateľná batériaje ideálny pre detektory dymu a ďalšie nízko odtokové zariadenia. A nášNabíjateľná batéria lítium -iónového typu 18650sa široko používa v notebookoch, energetických bankách a elektrických vozidlách.
Kontaktujte nás kvôli nákupu
Ak vás zaujíma naše nabíjateľné dvojité lítiové batérie alebo akékoľvek iné produkty v našom sortimente, vítame vás, aby ste nás kontaktovali kvôli nákupu a ďalším diskusiám. Náš tím expertov je vždy pripravený poskytnúť vám podrobné informácie o produkte, technickú podporu a konkurenčné ceny.
Odkazy
- Linden, D., & Reddy, TB (2002). Príručka batérií. McGraw - Hill.
- Tarascon, JM a Armand, M. (2001). Problémy a výzvy, ktorým čelia nabíjateľné lítiové batérie. Nature, 414 (6861), 359 - 367.
- Liu, J., Winter, M., & Brodd, RJ (2010). Lítiové batérie: Veda a technológia. Springer.