Selon les statistiques, la demande mondiale de batteries lithium-ion a atteint 1,3 milliard et, avec l'expansion continue des domaines d'application, ce chiffre augmente d'année en année.Pour cette raison, avec l'augmentation rapide de l'utilisation des batteries lithium-ion dans diverses industries, les performances de sécurité de la batterie sont de plus en plus importantes, nécessitant non seulement d'excellentes performances de charge et de décharge des batteries lithium-ion, mais nécessitent également un niveau plus élevé. de performance en matière de sécurité.Que les batteries au lithium, au final, pourquoi un incendie et même une explosion, quelles mesures peuvent être évitées et éliminées ?
Tout d’abord, comprenons la composition matérielle des batteries au lithium.Les performances des batteries lithium-ion dépendent principalement de la structure et des performances des matériaux internes des batteries utilisées.Ces matériaux de batterie internes comprennent un matériau d'électrode négative, un électrolyte, un diaphragme et un matériau d'électrode positive.Parmi eux, le choix et la qualité des matériaux positifs et négatifs déterminent directement les performances et le prix des batteries lithium-ion.Par conséquent, la recherche de matériaux d’électrodes positives et négatives bon marché et de haute performance a été au centre du développement de l’industrie des batteries lithium-ion.
Le matériau de l'électrode négative est généralement choisi comme matériau carboné, et le développement est actuellement relativement mature.Le développement des matériaux cathodiques est devenu un facteur important limitant l’amélioration continue des performances des batteries lithium-ion et la réduction des prix.Dans la production commerciale actuelle de batteries lithium-ion, le coût du matériau cathodique représente environ 40 % du coût global de la batterie, et la réduction du prix du matériau cathodique détermine directement la réduction du prix des batteries lithium-ion.Cela est particulièrement vrai pour les batteries lithium-ion.Par exemple, une petite batterie lithium-ion pour un téléphone portable ne nécessite qu'environ 5 grammes de matériau cathodique, tandis qu'une batterie lithium-ion pour conduire un bus peut nécessiter jusqu'à 500 kg de matériau cathodique.
Bien qu'il existe théoriquement de nombreux types de matériaux pouvant être utilisés comme électrode positive des batteries Li-ion, le composant principal du matériau d'électrode positive commun est le LiCoO2.Lors de la charge, le potentiel électrique ajouté aux deux pôles de la batterie force le composé de l'électrode positive à libérer des ions lithium, qui sont noyés dans le carbone de l'électrode négative avec une structure lamellaire.Lorsqu'ils sont déchargés, les ions lithium précipitent hors de la structure lamellaire du carbone et se recombinent avec le composé au niveau de l'électrode positive.Le mouvement des ions lithium génère un courant électrique.C’est le principe de fonctionnement des batteries au lithium.
Bien que le principe soit simple, dans la production industrielle réelle, il y a des problèmes beaucoup plus pratiques à considérer : le matériau de l'électrode positive a besoin d'additifs pour maintenir l'activité de charge et de décharge multiples, et le matériau de l'électrode négative doit être conçu à le niveau de structure moléculaire pour accueillir plus d’ions lithium ;l'électrolyte rempli entre les électrodes positives et négatives, en plus de maintenir la stabilité, doit également avoir une bonne conductivité électrique et réduire la résistance interne de la batterie.
Bien que la batterie lithium-ion présente tous les avantages mentionnés ci-dessus, mais que ses exigences en matière de circuit de protection soient relativement élevées, lors de l'utilisation du processus, il convient d'éviter strictement les phénomènes de surcharge et de décharge excessive, le courant de décharge ne doit pas être trop important, en général, le taux de décharge ne doit pas être supérieur à 0,2 C. Le processus de charge des batteries au lithium est illustré sur la figure.Lors d'un cycle de charge, les batteries lithium-ion doivent détecter la tension et la température de la batterie avant de commencer la charge afin de déterminer si elle peut être chargée.Si la tension ou la température de la batterie est en dehors de la plage autorisée par le fabricant, la charge est interdite.La plage de tension de charge autorisée est : 2,5 V ~ 4,2 V par batterie.
Dans le cas où la batterie est en décharge profonde, le chargeur doit avoir un processus de précharge afin que la batterie remplisse les conditions d'une charge rapide ;puis, selon le taux de charge rapide recommandé par le fabricant de la batterie, généralement 1C, le chargeur charge la batterie avec un courant constant et la tension de la batterie augmente lentement ;une fois que la tension de la batterie atteint la tension de terminaison définie (généralement 4,1 V ou 4,2 V), la charge à courant constant est terminée et le courant de charge est terminé. Une fois que la tension de la batterie atteint la tension de terminaison définie (généralement 4,1 V ou 4,2 V), la charge à courant constant se termine, le courant de charge diminue rapidement et la charge entre dans le processus de charge complet ;pendant le processus de charge complet, le courant de charge diminue progressivement jusqu'à ce que le taux de charge diminue en dessous de C/10 ou que le temps de charge complet soit dépassé, puis il se transforme en charge de coupure supérieure ;pendant la charge à coupure supérieure, le chargeur recharge la batterie avec un très faible courant de charge.Après une période de charge à coupure supérieure, la charge est coupée.
Heure de publication : 15 novembre 2022