Desventajas de las baterías de litio
Desventajas de las baterías:
1. Las baterías primarias de litio tienen poca seguridad y riesgo de explosión.
2. Las baterías de iones de litio de óxido de cobalto y litio no se pueden descargar con corrientes elevadas y tienen poca seguridad.
3. Las baterías de iones de litio necesitan circuitos de protección para evitar que la batería se sobrecargue o descargue.
4. Los requisitos de producción son altos y el costo es alto.
Las baterías de litio son baterías que utilizan metal litio o aleación de litio como material ánodo y utilizan una solución electrolítica no acuosa. La diferencia entre las baterías de litio y las de iones de litio es que la primera es una batería primaria y la segunda es una batería recargable. Debido a que las propiedades químicas del litio metálico son muy activas, el procesamiento, almacenamiento y uso del litio metálico tienen requisitos ambientales muy altos, por lo que las baterías de litio no se han utilizado durante mucho tiempo. Con el desarrollo de la tecnología microelectrónica a finales del siglo XX, el número de dispositivos miniaturizados aumentó día a día, lo que generó grandes exigencias en el suministro de energía. Las baterías de litio entraron posteriormente en una etapa de uso práctico a gran escala.
Características de la batería
Alta densidad energética
El peso de una batería de iones de litio es la mitad que el de una batería de níquel-cadmio o níquel-hidruro metálico del misma capacidad, y su volumen es 20 veces mayor que el de una batería de níquel-cadmio -30%, 35-50% de NiMH.
Alto voltaje
El voltaje de funcionamiento de una celda de batería de iones de litio es de 3,7 V (promedio), lo que equivale a tres baterías de níquel-cadmio o níquel-hidruro metálico conectadas en serie. .
Libres de contaminación
Las baterías de iones de litio no contienen sustancias metálicas nocivas como cadmio, plomo y mercurio.
No contiene litio metálico
Las baterías de iones de litio no contienen litio metálico, por lo que no están sujetas a restricciones en el transporte aéreo como la prohibición de transportar baterías de litio en aviones de pasajeros. .
Ciclo de vida elevado
En condiciones normales, los ciclos de carga y descarga de las baterías de iones de litio pueden superar las 500 veces, y el fosfato de hierro y litio (en adelante, fosfato de hierro) puede alcanzar 2.000 veces.
Sin efecto memoria
El efecto memoria se refiere al fenómeno de que la capacidad de la batería disminuye durante el ciclo de carga y descarga de las baterías de níquel-cadmio. Este efecto no existe con las baterías de iones de litio.
Carga rápida
Utilizando un cargador de corriente constante y voltaje constante con un voltaje nominal de 4,2 V, la batería de iones de litio se puede cargar completamente en 1,5 a 2,5 horas; Recientemente desarrollada, la batería de fosfato de hierro y litio se puede cargar completamente en 35 minutos.
Seguridad
Para evitar la sobredescarga o sobrecarga de la batería debido a un uso inadecuado, se instala un triple mecanismo de protección en la única batería de iones de litio. Una es utilizar un elemento de conmutación. Cuando la temperatura dentro de la batería aumenta, su resistencia aumenta en consecuencia. Cuando la temperatura es demasiado alta, el suministro de energía se detendrá automáticamente. La otra es seleccionar un material separador apropiado. hasta un cierto valor, los poros del tamaño de una micra del separador se disolverán automáticamente, evitando el paso de los iones de litio, y la reacción interna de la batería se detendrá. El tercero es instalar una válvula de seguridad (es decir, el orificio de ventilación). en la parte superior de la batería). Cuando la presión interna de la batería aumenta a un cierto valor, la válvula de seguridad se abre automáticamente para garantizar la seguridad de la batería.
A veces, aunque la batería en sí tiene medidas de control de seguridad, el control falla debido a alguna razón. Falta la válvula de seguridad o no se puede liberar el gas a través de la válvula de seguridad a tiempo. la batería se elevará bruscamente y provocará una explosión.
Generalmente, la energía total almacenada en una batería de iones de litio es inversamente proporcional a su seguridad. A medida que aumenta la capacidad de la batería, el volumen de la batería también aumenta y su rendimiento de disipación de calor empeora, lo que genera la posibilidad. El número de accidentes aumentará drásticamente. Para las baterías de iones de litio utilizadas en teléfonos móviles, el requisito básico es que la probabilidad de un accidente de seguridad sea inferior a una entre un millón, que también es el estándar más bajo aceptable para el público. Para las baterías de iones de litio de gran capacidad, especialmente las utilizadas en automóviles, es particularmente importante utilizar la disipación de calor forzada.
Elija un material de electrodo más seguro, elija material de manganato de litio, la estructura molecular asegura que en el estado completamente cargado, los iones de litio del electrodo positivo hayan quedado completamente incrustados en los poros de carbono del electrodo negativo, fundamentalmente evitando la posibilidad de ramificación. La generación de cristales. Al mismo tiempo, la estructura estable del manganato de litio hace que su rendimiento de oxidación sea mucho menor que el del óxido de litio y cobalto, y su temperatura de descomposición supera los 100 °C del óxido de litio y cobalto. Incluso si se produce un cortocircuito interno (pinchazo de aguja), un cortocircuito externo. circuito, o se produce una sobrecarga debido a una fuerza externa, puede evitarse por completo el riesgo de combustión y explosión causado por la precipitación de litio metálico.
Además, el uso de materiales de manganato de litio también puede reducir significativamente los costes.
Para mejorar el rendimiento de la tecnología de control de seguridad existente, primero debemos mejorar el rendimiento de seguridad de las celdas de las baterías de iones de litio, lo cual es especialmente importante para las baterías de gran capacidad.
Elija un separador con buen rendimiento de apagado térmico. La función del separador es aislar los electrodos positivo y negativo de la batería mientras permite el paso de los iones de litio. Cuando la temperatura aumenta, el diafragma se cierra antes de que se derrita, lo que hace que la resistencia interna aumente a 2000 ohmios y detenga la reacción interna.
Cuando la presión o temperatura interna alcanza el estándar preestablecido, la válvula a prueba de explosiones se abrirá y comenzará a aliviar la presión para evitar la acumulación excesiva de gas interno, deformación y eventual explosión de la carcasa.
Mejore la sensibilidad del control, seleccione parámetros de control más sensibles y adopte un control conjunto de múltiples parámetros (esto es especialmente importante para baterías de gran capacidad). Para los paquetes de baterías de iones de litio de gran capacidad, se componen de varias celdas conectadas en serie/paralelo. Por ejemplo, el voltaje de una computadora portátil es superior a 10 V y la capacidad es grande. Generalmente, se pueden conectar de 3 a 4 celdas individuales en serie. cumpla con los requisitos de voltaje y luego se conectan en paralelo de 2 a tres paquetes de baterías conectados en serie para garantizar una mayor capacidad.
El paquete de baterías de gran capacidad en sí debe estar equipado con funciones de protección relativamente completas, y también se deben considerar dos módulos de sustrato de circuito: el módulo PCB de la placa de protección y el módulo de la placa de indicador de batería inteligente. El diseño completo de protección de la batería incluye: IC de protección de primer nivel (para evitar la sobrecarga, sobredescarga y cortocircuito de la batería), IC de protección de segundo nivel (para evitar la segunda sobretensión), fusibles, indicadores LED, ajuste de temperatura y otros componentes. .
Bajo el mecanismo de protección multinivel, incluso si hay una anomalía en el cargador de energía o en la computadora portátil, la batería de la computadora portátil solo puede cambiar al estado de protección automática si la situación no es grave, a menudo lo es. Vuelva a enchufarlo y desenchufarlo. Aún puede funcionar normalmente y no explotará.
La tecnología subyacente utilizada en las baterías de iones de litio utilizadas en computadoras portátiles y teléfonos móviles no es segura y es necesario considerar estructuras más seguras.
En resumen, con el avance de la tecnología de materiales y la comprensión cada vez más profunda de las personas sobre los requisitos para el diseño, fabricación, prueba y uso de baterías de iones de litio, las futuras baterías de iones de litio serán más seguras.