Pîlên lîtium di 20 salên çûyî de pergala bataryayê ya herî zûtirîn mezin dibe û di hilberên elektronîkî de bi berfirehî têne bikar anîn. Teqîna dawî ya têlefonên desta û laptopan di eslê xwe de teqîna bataryayê ye. Pîlên têlefonên desta û laptopan çawa xuya dikin, çawa dixebitin, çima diteqin, û meriv çawa ji wan dûr dikeve.
Dema ku hucreya lîtiumê bi voltaja ji 4.2V mezintir tê barkirin, bandorên alî dest pê dikin. Zexta barkirinê çiqasî zêde be, xeter jî ew qas zêde dibe. Di voltaja ji 4.2V mezintir de, dema ku kêmtir ji nîvê atomên lîtiumê di materyalê katodê de bimîne, hucreya hilanînê pir caran hilweşe, û dibe sedema kêmbûna domdar a kapasîteya pîlê. Ger barkirin bidome, metalên lîtiumê yên paşerojê dê li ser rûyê materyalê katodê bicivin, ji ber ku şaneya hilanînê ya katodê jixwe tije atomên lîtiumê ye. Ev atomên lîtiumê krîstalên dendikî ji rûxara katodê ber bi îyonên lîtiumê ve mezin dibin. Krîstalên lîtiumê dê di kaxeza diafragmê re derbas bibin, anod û katodê kurt bikin. Carinan pîlê diteqe berî ku çerxeke kurt çêbibe. Ji ber ku di dema pêvajoya zêde barkirinê de, materyalên wekî elektrolîtan diqelişin û gazê hilberînin ku dibe sedem ku kavila batterê an valahiya zextê biwerimîne û biteqe, ku oksîjenê bi atomên lîtiumê yên ku li ser rûyê elektroda neyînî kom bûne re reaksiyonê bike û biteqe.
Ji ber vê yekê, dema şarjkirina battera lîtiumê, pêdivî ye ku meriv sînorê jorîn voltajê bicîh bike, da ku jiyan, kapasîteyê û ewlehiyê li ber çavan bigire. Sînorê jorîn voltaja barkirinê ya îdeal 4.2V e. Di heman demê de dema ku hucreyên lîtiumê dadiqurtînin divê sînorê voltaja jêrîn jî hebe. Dema ku voltaja şaneyê dakeve binê 2.4V, hindek madde dest pê dike. Û ji ber ku pîlê dê bixwe xwe dakêşe, bihêle ku voltaja dirêjtir kêm bibe, ji ber vê yekê, çêtir e ku meriv 2.4V dakêş neke da ku raweste. Ji 3.0V heya 2.4V, bataryayên lîtiumê tenê %3 ji kapasîteya xwe berdidin. Ji ber vê yekê, 3.0V voltaja qutkirina dakêşanê ya îdeal e. Dema barkirin û daxistinê, ji bilî sînorê voltaja, sînorê niha jî pêwîst e. Dema ku niha pir zêde be, îyonên lîtiumê wextê wan tune ku têkevin hucreya hilanînê, dê li ser rûyê materyalê kom bibin.
Gava ku ev îyon elektronan bi dest dixin, ew atomên lîtiumê li ser rûyê maddeyê krîstal dikin, ku dikare bi qasî barkirina zêde xeternak be. Ger qerta pîlê bişkê, ew ê biteqe. Ji ber vê yekê, parastina battera lîtium ion bi kêmî ve divê sînorê jorîn voltaja barkirinê, sînorê jêrîn voltaja dakêşanê û sînorê jorîn ê heyî hebe. Bi gelemperî, ji bilî bingeha battera lîtiumê, dê plakaya parastinê hebe, ku bi gelemperî van sê parastinê peyda dike. Lêbelê, plakaya parastinê ya van sê parastinê eşkere ne bes e, bûyerên teqîna battera lîtiumê ya gerdûnî an jî pir caran. Ji bo misogerkirina ewlehiya pergalên pîlê, analîzek bi baldarî ya sedema teqînên pîlê hewce ye.
Sedema teqînê:
1. Polarîzasyona navxweyî ya mezin;
2.Parçeya pole avê dikişîne û bi dahola gazê ya elektrolîtê re reaksiyon dike;
3.Qalîteya û performansa elektrolîtê bixwe;
4. Mîqdara derzîlêdana şilavê nikare daxwazên pêvajoyê bicîh bîne;
5. Performansa mora welding laser di pêvajoya amadekirinê de xizan e, û lehiya hewayê tê tespît kirin.
6. Toz û toza pole-parçe hêsan e ku pêşî bibe sedema mîkrokurtê;
7.Peleyek erênî û neyînî ji rêza pêvajoyê stûrtir e, şilkirina dijwar;
8. Pirsgirêka mohrkirina derzîlêdana şilavê, performansa morkirina belengaz a topa pola dibe sedema tîrêjê gazê;
9.Dîwarê şêlê ya materyalê ya têketinê pir stûr e, deformasyona şêlê bandorê li stûrbûnê dike;
10. Germahiya hawirdorê ya li derve jî sedema sereke ya teqînê ye.
Cureyê teqînê
Analîza Tîpa Teqînê Cûreyên teqîna bingehîn a bataryayê dikarin wekî dorhêla kurt a derveyî, kurteya hundurîn, û barkirina zêde were dabeş kirin. Derveyî li vir behsa derveyî hucreyê dike, di nav de dorhêla kurt a ku ji ber sêwirana însulasyona nebaş a pakêta battera hundurîn ve hatî çêkirin. Gava ku li derveyî hucreyê dorvegerek kurt çêdibe, û hêmanên elektronîkî nekarin lûkê qut bikin, dê şaneyek germa zêde li hundur çêbike, û dibe sedem ku beşek ji elektrolîtê, şêla pîlê, biherike. Dema ku germahiya hundurê pîlê digihîje 135 pileya Celsius, kaxeza diafragma ya bi kalîteya baş dê qulikê xweş bigire, reaksiyona elektrokîmyayî bi dawî dibe an jî hema hema bi dawî dibe, niha dadikeve, û germahî jî hêdî hêdî dadikeve, bi vî rengî ji teqînê dûr dikeve. . Lê kaxezek diafragmê ya ku rêjeya girtina wê ya nebaş heye, an jî ya ku qet nayê girtin, dê pîlê germ bihêle, elektrolîtek zêdetir bişewitîne, û di dawiyê de kaxeza pîlê biteqe, an jî germahiya bataryayê bigihîje asta ku materyal dişewite. û diteqe. Kurteya hundurîn bi giranî ji ber pêlên sifir û pelika aluminiumê ku diafragmê diqulipîne, an krîstalên dendrîtîk ên atomên lîtiumê ku diafragmê diqulipîne, pêk tê.
Van metalên piçûk ên mîna derziyê dikarin bibin sedema mîkrokurt. Ji ber ku derzî pir zirav e û xwedan nirxek berxwedanê ye, ne hewce ye ku niha pir mezin e. Di pêvajoya hilberandinê de kelûpelên felqê yên sifir çêdibin. Diyardeya ku tê dîtin ev e ku pîlê pir zû diherike, û piraniya wan dikarin ji hêla kargehên hucreyê an nebatên meclîsê ve werin kontrol kirin. Û ji ber ku birçik piçûk in, ew carinan dişewitînin, û pîlê vedigerin rewşa normal. Ji ber vê yekê, îhtîmala teqîna ku ji ber kurtebirra mîkro ya burr çêbibe ne zêde ye. Nêrînek wusa, bi gelemperî dikare ji hundurê her kargehek hucreyê bar bike, voltaja li ser pîlê xirab a kêm, lê kêm caran teqîn, piştgirîya statîstîkî bistîne. Ji ber vê yekê, teqîna ku ji hêla kurteya hundurîn ve hatî çêkirin bi giranî ji ber barkirinê zêde dibe. Ji ber ku li her derê li ser pelika elektroda paşîn a zêde barkirî krîstalên metalê yên lîtiumê-derzîkî hene, xalên qutkirinê li her derê ne, û çerxa mîkro-kurt li her derê çêdibe. Ji ber vê yekê, germahiya hucreyê dê hêdî hêdî bilind bibe, û di dawiyê de germahiya bilind dê gazê elektrolît bike. Ev rewş, gelo germahî pir zêde ye ku teqîna şewitandina materyalê çêbike, an şêl pêşî şikestiye, da ku hewaya hundur û metala lîtiumê oksîdasyona tund, dawiya teqînê ne.
Lê teqîneke wisa, ku ji ber çerxa kurt a navxweyî ya ku ji ber barkirina zêde çêdibe, ne hewce ye ku di dema barkirinê de çêbibe. Mimkun e ku xerîdar şarjê rawestînin û têlefonên xwe derxînin berî ku pîlê têra xwe germ bibe ku materyalan bişewitîne û têra gazê hilberîne da ku qalikê pîlê biteqe. Germaya ku ji hêla gelek dorhêlên kurt ve tê hilberandin, pîlê hêdî hêdî germ dike û, piştî demekê, diteqe. Danasîna hevpar a xerîdaran ev e ku wan têlefon hildan û dîtin ku ew pir germ e, paşê ew avêtin û teqiya. Li ser bingeha celebên teqînê yên jorîn, em dikarin li ser pêşîlêgirtina zêdebarkirinê, pêşîlêgirtina kurteya derveyî, û ewlehiya hucreyê bisekinin. Di nav wan de, pêşîlêgirtina zêdebar û kurteya derveyî girêdayî parastina elektronîkî ye, ku pir bi sêwirana pergala bateriyê û pakêta batterê ve girêdayî ye. Xala sereke ya başkirina ewlehiya hucreyê parastina kîmyewî û mekanîkî ye, ku têkiliyek mezin bi hilberînerên hucreyê re heye.
Pirsgirêka veşartî ya ewledar
Ewlehiya pîlê îyona lîtium ne tenê bi xwezaya materyalê hucreyê ve girêdayî ye, lê di heman demê de bi teknolojiya amadekirin û karanîna pîlê ve jî têkildar e. Pîlên têlefonên desta bi gelemperî diteqin, ji aliyekî ve, ji ber têkçûna çerxa parastinê, lê ya girîngtir, ji hêla maddî ve pirsgirêk bi bingehîn çareser nekiriye.
Materyalên çalak ên katodê lîtiumê asîda kobalt di bataryayên piçûk de pergalek pir gihîştî ye, lê piştî barkirinek tam, hîn jî li anodê gelek îyonên lîtiumê hene, dema ku zêde tê barkirin, di anoda îyona lîtiumê de dimîne, tê çaverê kirin ku berbi anodê ve biherike. , ku li ser katodê dendrîtê pêk tê, bi karanîna aksîda kobalt a baterêya lîtiumê ve girêdayî ye, tewra di pêvajoya barkirin û dakêşanê ya normal de jî, dibe ku îyonên lîtiumê yên zêde ji elektrodê neyînî azad bibin da ku dendritan çêbikin. Enerjiya taybetî ya teorîkî ya materyalê kobalata lîtium ji 270 mah / g zêdetir e, lê kapasîteya rastîn tenê nîvê kapasîteya teorîkî ye ku performansa bisiklêtê ya wê misoger bike. Di pêvajoya karanînê de, ji ber hin sedeman (wekî zirara pergala rêveberiyê) û voltaja barkirina batterê pir zêde ye, dê beşa mayî ya lîtiumê ya di elektroda erênî de were rakirin, bi riya elektrolîtê berbi rûbera elektroda neyînî ya di nav de. forma depokirina metala lîtiumê ku dendritan çêdike. Dendrit Diafragmayê qul dike, kurtecivînek navxweyî çêdike.
Hêmana sereke ya elektrolîtê karbonat e, ku xwedan nuqteyek pêlêdana kêm û xala kelandinê kêm e. Ew ê di bin hin mercan de bişewite an jî biteqe. Ger baterî zêde germ bibe, ew ê bibe sedema oksîdasyon û kêmkirina karbonatê di elektrolîtê de, di encamê de gelek gaz û germahî zêde dibe. Ger valveya ewlehiyê tunebe an jî gaz bi riya valahiya ewlehiyê dernekeve, wê zexta navxweyî ya pîlê bi tundî bilind bibe û bibe sedema teqînê.
Elektrolîta lîtiumê ya polîmer bi bingehîn pirsgirêka ewlehiyê çareser nake, asîda kobalt a lîtium û elektrolîta organîk jî têne bikar anîn, û elektrolît koloidal e, ne hêsan e ku biherike, dê şewatek tundtir çêbibe, şewitandin pirsgirêka herî mezin a ewlehiya pîlê polîmer e.
Di bikaranîna pîlê de jî hin pirsgirêk hene. Lihevhatinek kurt a derveyî an hundurîn dikare çend sed amperî herikîna zêde çêbike. Dema ku pêlekek kurt a derveyî çêbibe, pîlê tavilê herikînek mezin derdixe, hejmareke mezin enerjiyê dixwe û germahiya mezin li ser berxwedana hundurîn çêdike. Kurteya hundurîn herikînek mezin çêdike, û germahî zêde dibe, dibe sedem ku diafragma bihele û devera kurtêl fireh bibe, bi vî rengî çerxek xirab çêdibe.
Pîlê îyona lîtiumê ji bo ku bigihîje yek hucreyek 3 ~ 4.2V voltaja xebatê ya bilind, pêdivî ye ku hilweşîna voltaja ji 2V elektrolîta organîk mezintir e, û karanîna elektrolîta organîk di şert û mercên germahiya bilind de, dê elektrolîz, elektrolîtîk be. gaz, di encamê de zêdebûna zexta hundurîn, dê cidî şêlê bişkîne.
Zêde barkirin dibe ku metala lîtiumê bişewitîne, di bûyera qutbûna şêlê de, têkiliya rasterast bi hewayê re, di encamê de şewat, di heman demê de elektrolît agirê, agirê xurt, berfirehbûna bilez a gazê, teqîn çêdibe.
Wekî din, ji bo battera lîtium-ionê ya têlefonên desta, ji ber karanîna nerast, wek derxistin, bandor û girtina avê dibe sedema berbelavbûna batterê, deformasyon û şikestin, û hwd., ku dê bibe sedema qutbûna pêlavê, di pêvajoya dakêşanê an barkirinê de. bi teqîna germê.
Ewlehiya bataryayên lîtium:
Ji bo ku ji zêdebarkirin an barkirina zêde ya ku ji ber karanîna nerast ve hatî çêkirin dûr bixin, mekanîzmaya parastinê ya sêalî di yek pîlê lîtium-ionê de tête danîn. Yek karanîna hêmanên guheztinê ye, dema ku germahiya pîlê bilind bibe, berxwedana wê dê bilind bibe, dema ku germ pir zêde be, dê bixweber dabînkirina hêzê rawestîne; Ya duyemîn ev e ku meriv materyalê dabeşkirina guncan hilbijêrin, dema ku germahî bi nirxek diyarkirî rabe, porên mîkronê yên li ser dabeşkirinê dê bixweber hilweşin, da ku îyonên lîtiumê nikaribin derbas bibin, reaksiyona navxweyî ya batterê raweste; Ya sêyemîn ev e ku valahiya ewlehiyê saz bikin (ango, qulika vekêşanê ya li ser serê pîlê). Dema ku zexta navxweyî ya pîlê bi nirxek diyarkirî rabe, valahiya ewlehiyê dê bixweber vebe da ku ewlehiya pîlê peyda bike.
Carinan, her çend pîlê bixwe tedbîrên kontrolkirina ewlehiyê hene, lê ji ber hin sedeman ku ji ber têkçûna kontrolê çêdibin, nebûna valahiya ewlehiyê an gazê dem tune ku di nav valahiya ewlehiyê de derkeve, zexta navxweyî ya pîlê dê bi tundî bilind bibe û bibe sedema teqînek. Bi gelemperî, tevahiya enerjiya ku di bataryayên lîtium-ionê de tê hilanîn bi ewlehiya wan ve berevajî ye. Her ku kapasîteya pîlê zêde dibe, qebareya pîlê jî zêde dibe, û performansa belavkirina germa wê xirab dibe, û îhtîmala qezayan dê pir zêde bibe. Ji bo bataryayên lîtium-ion ên ku di têlefonên desta de têne bikar anîn, hewcedariya bingehîn ev e ku îhtîmala qezayên ewlehiyê ji yek mîlyonek kêmtir be, ev jî standarda herî kêm a ku ji gel re tê pejirandin e. Ji bo bataryayên lîtium-ionê yên bi kapasîteya mezin, nemaze ji bo otomobîlan, pir girîng e ku meriv belavkirina germê ya bi zorê bide pejirandin.
Hilbijartina materyalên elektrodê ewledar, materyalê oksîdê lîtium manganese, di warê strukturên molekular de da ku pê ewle bibe ku di rewşa barkirina tam de, îyonên lîtiumê yên di elektroda erênî de bi tevahî di qulika karbonê ya neyînî de hatine bicîh kirin, bi bingehîn ji hilberîna dendritan dûr dikeve. Di heman demê de, avahiyek domdar a asîdê manganese lîtium, da ku performansa oksîdasyona wê ji asîdê kobalt a lîtium pir kêmtir e, germahiya hilweşîna asîdê kobalt a lîtium ji 100℃ zêdetir e, tewra ji ber kurteya derveyî ya derveyî (derzî), derveyî çerxa kurt, barkirina zêde, di heman demê de dikare bi tevahî ji xetera şewat û teqîna ku ji hêla metala lîtiumê ve hatî hilweşandin bi dûr bixe.
Wekî din, karanîna materyalê manganate lîtium dikare lêçûn jî pir kêm bike.
Ji bo baştirkirina performansa teknolojiya kontrolkirina ewlehiyê ya heyî, divê em pêşî performansa ewlehiyê ya bingeha battera lîtium ion çêtir bikin, ku bi taybetî ji bo bataryayên kapasîteya mezin girîng e. Diafragmayek bi performansa girtina termal a baş hilbijêrin. Rola diafragmê ev e ku polên erênî û neyînî yên pîlê veqetîne dema ku rê dide derbasbûna îyonên lîtiumê. Dema ku germahî zêde dibe, parzûn berî ku bihele tê girtin, berxwedana hundurîn heya 2000 ohmsê bilind dike û reaksiyona hundurîn qut dike. Gava ku zext an germahiya hundurîn digihîje standarda pêşwext, dê valahiya teqînê vebe û dest bi hilanîna zextê bike da ku pêşî li kombûna zêde ya gaza navxweyî bigire, deformasyon, û di dawiyê de bibe sedema teqandina şêlê. Hesasiya kontrolê baştir bikin, parametreyên kontrolê yên hesas hilbijêrin û kontrolkirina hevgirtî ya pir pîvanan bipejirînin (ku bi taybetî ji bo bataryayên kapasîteya mezin girîng e). Ji bo pakêta bataryayê ya lîtium-ionê ya kapasîteya mezin kompozîsyonek hucreyek rêzek / paralel e, wek mînak voltaja komputera notebook ji 10V zêdetir e, kapasîteya mezin, bi gelemperî karanîna 3 heya 4 rêzikên baterî yên yekane dikare hewcedariyên voltajê bicîh bîne, û dûv re 2 heya 3 rêzikên pakêta pîlê paralel, da ku kapasîteya mezin peyda bike.
Pêdivî ye ku pakêta bataryayê ya bi kapasîteya bilind xwe bi fonksiyonek parastinê ya nisbeten bêkêmasî ve hebe, û divê du celeb modulên panelê jî bêne hesibandin: Modula ProtecTIonBoardPCB û modula SmartBatteryGaugeBoard. Tevahiya sêwirana parastina batterê dihewîne: IC-ya parastinê ya asta 1 (nehêle barkirina batterê, zêde dakêşandin, çerxa kurt), IC-ya parastinê ya asta 2 (pêşîlêgirtina zêde voltaja duyemîn), sîgorte, nîşana LED, rêziknameya germahiyê û hêmanên din. Di bin mekanîzmaya parastinê ya pir-ast de, tewra di rewşa barker û laptopê ya ne normal de jî, battera laptopê tenê dikare li rewşa parastina otomatîkî were guheztin. Ger rewş ne ciddî be, ew pir caran piştî ku tê girêdan û bêyî teqînê tê rakirin normal dixebite.
Teknolojiya bingehîn a ku di bataryayên lîtium-ionê de di laptopan û têlefonên desta de têne bikar anîn de ne ewle ye, û pêdivî ye ku strukturên ewledar werin hesibandin.
Di encamnameyê de, bi pêşkeftina teknolojiya materyalê û kûrbûna têgihîştina mirovan ji pêdiviyên ji bo sêwirandin, çêkirin, ceribandin û karanîna bataryayên lîtium-ionê, dê pêşeroja bataryayên lîtium ion ewletir bibe.
Dema şandinê: Mar-07-2022