安全なリチウム電池保護回路の設定方法

統計によると、リチウムイオン電池の世界的な需要は13億に達し、このデータは、アプリケーション分野が拡大し続けるにつれて年々増加しています。このため、各種産業でのリチウムイオン電池の消費量の急増に伴い、電池の安全性能がますます顕著になり、充放電性能に優れたリチウムイオン電池だけでなく、より高い安全性能が求められています。なぜ火事や爆発さえあるのですか？それを回避し、排除するためにどのような対策を講じることができますか？

ラップトップバッテリーの爆発は、そこで使用されるリチウムバッテリーセルの製造プロセスだけでなく、バッテリーにパッケージされたバッテリー保護ボード、ノートブックコンピューターの充放電管理回路、および熱放散にも関係しています。ノートブックのデザイン。ノートブックコンピュータの不当な熱放散設計と充電および放電管理は、バッテリセルを過熱し、それによってバッテリセルの活動を大幅に増加させ、爆発および燃焼の可能性を高めます。

リチウム電池材料の組成と性能の分析

まず、リチウム電池の材料組成を見てみましょう。リチウムイオン電池の性能は、主に使用する電池内部の材料の構造と特性に依存します。これらの電池内部材料には、負極材料、電解質、セパレータ、正極材料などが含まれる。プラスとマイナスの材料の選択と品質は、リチウムイオン電池の性能と価格を直接決定します。したがって、低コスト、高性能の正および負の材料の研究は、常にリチウムイオン電池産業の発展の焦点でした。

アノード材料は一般に炭素材料でできており、現在の開発は比較的成熟しています。カソード材料の開発は、リチウムイオン電池の性能を制限し、さらに価格を下げる重要な要素になっています。リチウムイオン電池の現在の商業生産では、陰極材料のコストが総電池コストの約40％を占めています。カソード材料の価格の低下は、特にリチウムイオン電池の場合、リチウムイオン電池の価格を直接決定します。たとえば、携帯電話用の小型リチウムイオン電池は約5グラムの正極材料しか必要とせず、バスを駆動するリチウムイオン電池は最大500グラムの正極材料を必要とする場合があります。

理論的にはリチウムイオン電池の正極材として使用できますが、一般的な正極材の主成分はLiCoO2です。充電中、バッテリーの極に印加された電位により、カソード化合物はリチウムイオンを放出し、埋め込まれたアノード分子はシート構造に配置されます。カーボンで。放電時に、シート構造の炭素からリチウムイオンが析出し、正極の化合物と再結合します。リチウムイオンの動きは電流を生成します。これがリチウム電池の動作原理です。

リチウム電池の充放電管理設計

リチウム電池が充電されると、電池の2つの極に印加された電位により、正極の化合物がリチウムイオンを放出し、負極分子がシート構造に配置された炭素に埋め込まれます。放電時に、シート構造の炭素からリチウムイオンが析出し、正極の化合物と再結合します。リチウムイオンの動きは電流を生成します。原理は非常に単純ですが、実際の工業生産では、考慮すべき多くの実際的な問題があります。正極の材料は、複数の充放電の活動を維持するために添加剤を必要とし、負極の材料は設計する必要があります。より多くを収容するために分子構造レベルで。より多くのリチウムイオン;正極と負極の間に充填された電解液は、安定性を維持することに加えて、良好な導電性を持ち、バッテリーの内部抵抗を低減する必要があります。

リチウムイオン電池には上記のすべての利点がありますが、保護回路に対する要件が高くなっています。使用過程では、過充電や過放電を厳しく避け、放電電流が大きすぎないようにしてください。一般的に、放電率は摂氏0.2度を超えてはなりません。リチウム電池の充電プロセスを図に示します。充電サイクル中、リチウムイオン電池は、充電を開始する前に電池の電圧と温度を検出して、充電可能かどうかを判断する必要があります。バッテリーの電圧または温度がメーカーの許可範囲外の場合、充電は禁止されています。充電が可能な電圧範囲は、セルあたり2.5 v〜4.2vです。

バッテリーが完全に放電している場合、バッテリーを急速充電の条件を満たすために、充電器には事前充電プロセスが必要です。次に、バッテリーメーカーが推奨する急速充電速度（通常は1 C）に従って、充電器はバッテリーに定電流充電を実行します。バッテリー電圧はゆっくりと上昇します。バッテリ電圧が設定された終了電圧（通常は4.1vまたは4.2v）に達すると、定電流充電が終了し、充電電流が急速に減衰し、充電は完全充電プロセスに入ります。フル充電プロセス中に、充電電流が充電されます。充電率がC / 10を下回るまで、または完全充電時間が経過するまで徐々に減衰し、一番上のカットオフ充電に切り替えます。上部が充電を遮断すると、充電器は非常に小さな充電電流でバッテリーを補充します。しばらくトップエンドをオフにすると、充電がオフになります。

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