Bransjeinnsidere forklarer hvordan man setter opp en trygg litiumbatteribeskyttelseskrets

I følge statistikk har den globale etterspørselen etter litiumionbatterier nådd 1,3 milliarder, og med den kontinuerlige utvidelsen av bruksomfanget øker disse dataene år for år. Av denne grunn, med den raske økningen i mengden litium-ion-batterier som brukes i ulike bransjer, har sikkerhetsytelsen til batterier blitt stadig mer fremtredende. Ikke bare litium-ion-batterier kreves for å ha utmerket lade- og utladningsytelse, men også høyere sikkerhetsytelse. Hvorfor tok så litium-ion-batteriet fyr eller eksploderte, og er det noen tiltak for å beskytte mot og forhindre det?

Eksplosjonen av et bærbart batteri er ikke bare relatert til prosesseringsteknologien til litium-ion-battericellene som brukes i det, men også til batteribeskyttelseskortet pakket i batteriet, lade- og utladningsstyringskretsen til den bærbare datamaskinen, og varmeavledning design av den bærbare datamaskinen. Den urimelige varmeavledningsdesignen og lade- og utladingshåndteringen til bærbare datamaskiner vil overopphete battericellene, noe som øker aktiviteten til battericellene og øker sannsynligheten for eksplosjon og brenning.

Litium-ion-batterimaterialsammensetning og ytelsesanalyse

Først, la oss ta en titt på materialsammensetningen til litium-ion-batterier. Ytelsen til litium-ion-batterier avhenger av strukturen og ytelsen til de interne materialene som brukes i batteriet. Disse interne batterimaterialene inkluderer negative elektrodematerialer, elektrolytter, separatorer og positive elektrodematerialer. Blant dem bestemmer utvalget og kvaliteten på positive og negative elektrodematerialer direkte ytelsen og prisen på litiumion-batterier. Derfor har forskningen på billige og høyytelses positive og negative elektrodematerialer alltid vært i fokus for utviklingen av litiumionbatteriindustrien.

Det negative elektrodematerialet er vanligvis laget av karbonmateriale, og strømutviklingen er relativt moden. Utviklingen av katodematerialer har blitt en viktig faktor som begrenser ytterligere forbedring av litium-ion-batteriytelsen og ytterligere reduksjon av prisen. I dagens kommersialiserte litium-ion-batterier utgjør kostnaden for katodematerialet omtrent 40 % av hele batterikostnaden, og reduksjonen i prisen på katodematerialet bestemmer direkte reduksjonen i prisen på litium-ion-batteriet. Dette gjelder spesielt for litium-ion-batterier. For eksempel trenger et lite litium-ion-batteri for en mobiltelefon bare omtrent 5 gram positivt elektrodemateriale,

Selv om det finnes mange typer katodematerialer som teoretisk kan brukes til litiumionbatterier, er hovedkomponenten i vanlige katodematerialer LiCoO2. Ved lading tvinger potensialet som påføres de to polene til batteriet katodens forbindelser til å frigjøre litiumioner, og molekylene til den innebygde anoden er anordnet i en lamellær struktur. i karbon. Under utladning utfelles litiumioner fra karbonet i lamellstrukturen og rekombineres med forbindelsen til den positive elektroden. Bevegelsen av litiumioner skaper en elektrisk strøm. Dette er hvordan litium-ion-batterier fungerer.

Li-ion batteri lade- og utladingsstyringsdesign

Når litium-ion-batteriet er ladet, tvinger potensialet som påføres de to polene til batteriet sammensetningen av den positive elektroden til å frigjøre litiumioner, som er innebygd i karbonet hvis molekyler til den negative elektroden er anordnet i en lamellær struktur. Under utladning utfelles litiumioner fra karbonet i lamellstrukturen og rekombineres med forbindelsen til den positive elektroden. Bevegelsen av litiumioner skaper en elektrisk strøm. Selv om prinsippet er veldig enkelt, i faktisk industriell prosessering, er det mange flere praktiske problemer å vurdere: det positive elektrodematerialet trenger tilsetningsstoffer for å opprettholde aktiviteten til flere ladinger og utladninger,

Selv om litium-ion-batteriet har fordelene nevnt ovenfor, har det relativt høye krav til beskyttelseskretsen. Under bruk bør den være strengt beskyttet mot overlading og overutladning, og utladningsstrømmen bør ikke være for stor. Generelt sett bør utslippshastigheten ikke være større enn 0,2C. Ladeprosessen til et litium-ion-batteri er vist på figuren. I en ladesyklus bør litium-ion-batteriet teste spenningen og temperaturen til batteriet før det lades for å finne ut om det er oppladbart. Lading er forbudt hvis batterispenningen eller -temperaturen er utenfor produsentens godkjente område. Spenningsområdet tillatt for lading er: 2,5V~4,2V per celle.

I følge statistikk har den globale etterspørselen etter litiumion-batterier nådd 1,3 milliarder, og med den kontinuerlige utvidelsen av bruksomfanget øker disse dataene år for år. Av denne grunn, med den raske økningen i mengden litium-ion-batterier som brukes i ulike bransjer, har sikkerhetsytelsen til batterier blitt stadig mer fremtredende. Ikke bare litium-ion-batterier kreves for å ha utmerket lade- og utladningsytelse, men også høyere sikkerhetsytelse. Hvorfor tok så litium-ion-batteriet fyr eller eksploderte, og er det noen tiltak for å beskytte mot og forhindre det?

Eksplosjonen av et bærbart batteri er ikke bare relatert til prosesseringsteknologien til litium-ion-battericellene som brukes i det, men også til batteribeskyttelseskortet pakket i batteriet, lade- og utladningsstyringskretsen til den bærbare datamaskinen, og varmeavledning design av den bærbare datamaskinen. Den urimelige varmeavledningsdesignen og lade- og utladingshåndteringen til bærbare datamaskiner vil overopphete battericellene, noe som øker aktiviteten til battericellene og øker sannsynligheten for eksplosjon og brenning.

Litium-ion-batterimaterialsammensetning og ytelsesanalyse

Først, la oss ta en titt på materialsammensetningen til litium-ion-batterier. Ytelsen til litium-ion-batterier avhenger av strukturen og ytelsen til de interne materialene som brukes i batteriet. Disse interne batterimaterialene inkluderer negative elektrodematerialer, elektrolytter, separatorer og positive elektrodematerialer. Blant dem bestemmer utvalget og kvaliteten på positive og negative elektrodematerialer direkte ytelsen og prisen på litiumion-batterier. Derfor har forskningen på billige og høyytelses positive og negative elektrodematerialer alltid vært i fokus for utviklingen av litiumionbatteriindustrien.

Lavtemperatur litiumjernfosfatbatteri 3,2V 20A
Lavtemperatur litiumjernfosfatbatteri 3,2V 20A
-20℃ ladning, -40℃ 3C utladningskapasitet≥70% Ladetemperatur
: -20~45℃
-Utladningstemperatur: -40~+55℃
-40℃ støtter maksimal utladningshastighet: 3C
-40℃ 3C utladningskapasitet retensjonshastighet≥ 70 %

Klikk for detaljer
Det negative elektrodematerialet er vanligvis laget av karbonmateriale, og strømutviklingen er relativt moden. Utviklingen av katodematerialer har blitt en viktig faktor som begrenser ytterligere forbedring av litium-ion-batteriytelsen og ytterligere reduksjon av prisen. I dagens kommersialiserte litium-ion-batterier utgjør kostnaden for katodematerialet omtrent 40 % av hele batterikostnaden, og reduksjonen i prisen på katodematerialet bestemmer direkte reduksjonen i prisen på litium-ion-batteriet. Dette gjelder spesielt for litium-ion-batterier. For eksempel trenger et lite litium-ion-batteri for en mobiltelefon bare omtrent 5 gram positivt elektrodemateriale,

Selv om det finnes mange typer katodematerialer som teoretisk kan brukes til litiumionbatterier, er hovedkomponenten i vanlige katodematerialer LiCoO2. Ved lading tvinger potensialet som påføres de to polene til batteriet katodens forbindelser til å frigjøre litiumioner, og molekylene til den innebygde anoden er anordnet i en lamellær struktur. i karbon. Under utladning utfelles litiumioner fra karbonet i lamellstrukturen og rekombineres med forbindelsen til den positive elektroden. Bevegelsen av litiumioner skaper en elektrisk strøm. Dette er hvordan litium-ion-batterier fungerer.

Li-ion batteri lade- og utladingsstyringsdesign

Når litium-ion-batteriet er ladet, tvinger potensialet som påføres de to polene til batteriet sammensetningen av den positive elektroden til å frigjøre litiumioner, som er innebygd i karbonet hvis molekyler til den negative elektroden er anordnet i en lamellær struktur. Under utladning utfelles litiumioner fra karbonet i lamellstrukturen og rekombineres med forbindelsen til den positive elektroden. Bevegelsen av litiumioner skaper en elektrisk strøm. Selv om prinsippet er veldig enkelt, i faktisk industriell prosessering, er det mange flere praktiske problemer å vurdere: det positive elektrodematerialet trenger tilsetningsstoffer for å opprettholde aktiviteten til flere ladinger og utladninger,

Selv om litium-ion-batteriet har fordelene nevnt ovenfor, har det relativt høye krav til beskyttelseskretsen. Under bruk bør den være strengt beskyttet mot overlading og overutladning, og utladningsstrømmen bør ikke være for stor. Generelt sett bør utslippshastigheten ikke være større enn 0,2C. Ladeprosessen til et litium-ion-batteri er vist på figuren. I en ladesyklus bør litium-ion-batteriet teste spenningen og temperaturen til batteriet før det lades for å finne ut om det er oppladbart. Lading er forbudt hvis batterispenningen eller -temperaturen er utenfor produsentens godkjente område. Spenningsområdet tillatt for lading er: 2,5V~4,2V per celle.

Lav temperatur høy energitetthet 18650 3350mAh
Lav temperatur høy energitetthet 18650 3350mAh
-40℃ 0,5C utladingskapasitet≥60% Ladetemperatur
: 0~45℃
Utladningstemperatur: -40~+55℃
Spesifikk energi: 240Wh/kg
-40℃ utladningskapasitet retensjonshastighet: 0,5C utladning kapasitet≥60 %

Klikk for detaljer
Når batteriet er i dyp utlading, må laderen ha en forhåndsladeprosess for å få batteriet til å oppfylle betingelsene for hurtiglading; deretter, i henhold til hurtigladehastigheten anbefalt av batteriprodusenten, vanligvis 1C, vil laderen lade batteriet med konstant strøm. Batterispenningen stiger sakte; når batterispenningen når den innstilte termineringsspenningen (vanligvis 4,1V eller 4,2V), avsluttes konstantstrømladingen, ladestrømmen avtar raskt, og ladingen går inn i hele ladeprosessen; under hele ladeprosessen, dempes ladestrømmen gradvis inntil ladehastigheten faller under C/10 eller når full ladetid er overtid, bytt til toppavskjæringslading; ved toppavskjæringslading, supplerer laderen batteriet med en svært liten ladestrøm.

Lithium-ion batteri beskyttelseskretsdesign

På grunn av de kjemiske egenskapene til litiumion-batteriet, under normal bruk, utføres den interne kjemiske reaksjonen av gjensidig konvertering av elektrisk energi og kjemisk energi, men under visse forhold, for eksempel overlading, overutladning og overstrøm, vil batteriet føre til En kjemisk sidereaksjon oppstår på innsiden. Når sidereaksjonen forsterkes, vil det alvorlig påvirke ytelsen og levetiden til batteriet, og det kan oppstå en stor mengde gass, noe som vil føre til at det indre trykket i batteriet raskt øker og forårsaker sikkerhetsproblemer. Derfor må alle litium-ion-batterier være En beskyttelseskrets brukes til effektivt å overvåke lade- og utladingstilstanden til batteriet, og slå av lade- og utladingskretsen under visse forhold for å beskytte mot skade på batteriet.

Lithium-ion batteribeskyttelseskretsen inkluderer overladingsbeskyttelse, overstrøm-/kortslutningsbeskyttelse og overutladningsbeskyttelse, som krever høypresisjon overladingsbeskyttelse, lavt strømforbruk til beskyttelses-IC, høy motstandsspenning og null volt oppladbarhet. Den følgende artikkelen vil spesifikt analysere prinsippene, de nye funksjonene og funksjonskravene til disse tre beskyttelseskretsene, som er av referanseverdi for ingeniører for å designe og utvikle beskyttelseskretser.

Li-ion-batteribeskyttelseskretsdesign-dekseldeling

I kretsdesignet med litiumionbatteri som strømforsyning, er det nødvendig å integrere det mer og mer komplekse systemet med blandet signal i en liten brikke, noe som uunngåelig reiser problemet med lav spenning og lavt strømforbruk for digitale og analoge kretser. . I begrensningene for strømforbruk og funksjon, er hvordan man oppnår den beste designmetoden også et forskningsfokus for gjeldende strømstyringsteknologi (powerManagement, pM). På den annen side har bruken av litium-ion-batterier også i stor grad fremmet design og utvikling av tilsvarende batteristyring og batteribeskyttelseskretser. Litium-ion-batterier må ha komplekse kontrollkretser for effektivt å beskytte mot overlading, overutlading og overstrømtilstander i batteriet.

Fra energiovergangstrenden til elektriske sykler diskuteres metoden for å bruke ultralavt strømforbruk og høy ytelse MSp430F20X3 for å designe litiumionbatteriets lade- og utladningsbeskyttelseskrets for elektriske sykler. Denne metoden diskuterer hele designprosessen fra hver eneste detalj av systemarkitektur, lade- og utladingskrets, testing og beskyttelseskretsdesign, og gir en mer omfattende referanse for designere av strømforsyninger for elektriske sykler.