Kwa sasa, ajali nyingi za usalama za betri za lithiamu-ion hutokea kwa sababu ya kushindwa kwa mzunguko wa ulinzi, ambayo husababisha kukimbia kwa joto la betri na kusababisha moto na mlipuko. Kwa hiyo, ili kutambua matumizi salama ya betri ya lithiamu, muundo wa mzunguko wa ulinzi ni muhimu sana, na kila aina ya sababu zinazosababisha kushindwa kwa betri ya lithiamu zinapaswa kuzingatiwa. Mbali na mchakato wa uzalishaji, kushindwa kimsingi husababishwa na mabadiliko katika hali mbaya ya nje, kama vile kutoza zaidi, kutokwa na maji kupita kiasi na joto la juu. Ikiwa vigezo hivi vinafuatiliwa kwa wakati halisi na hatua zinazofanana za ulinzi zitachukuliwa wakati zinabadilika, tukio la kukimbia kwa joto linaweza kuepukwa. Muundo wa usalama wa betri ya lithiamu unajumuisha vipengele kadhaa: uteuzi wa seli, muundo wa muundo na muundo wa usalama wa kazi wa BMS.

Uchaguzi wa seli

Kuna mambo mengi yanayoathiri usalama wa seli ambayo uchaguzi wa nyenzo za seli ni msingi. Kwa sababu ya mali tofauti za kemikali, usalama hutofautiana katika vifaa tofauti vya cathode ya betri ya lithiamu. Kwa mfano, phosphate ya chuma ya lithiamu ina umbo la olivine, ambayo ni thabiti na si rahisi kuanguka. Lithium cobaltate na ternary ya lithiamu, hata hivyo, ni muundo wa tabaka ambao ni rahisi kuporomoka. Uchaguzi wa kitenganishi pia ni muhimu sana, kwani utendaji wake unahusiana moja kwa moja na usalama wa seli. Kwa hivyo, katika uteuzi wa seli, sio ripoti za kugundua tu, bali pia mchakato wa uzalishaji wa mtengenezaji, vifaa na vigezo vyake vitazingatiwa.

Ubunifu wa muundo

Muundo wa muundo wa betri hasa huzingatia mahitaji ya insulation na uharibifu wa joto.

• Mahitaji ya insulation kwa ujumla yanahusisha mambo yafuatayo: Insulation kati ya electrode chanya na hasi; Insulation kati ya seli na enclosure; Insulation kati ya tabo za pole na enclosure; Nafasi ya umeme ya PCB na umbali wa kupasuka, muundo wa waya wa ndani, muundo wa kutuliza, n.k.
• Uondoaji wa joto ni hasa kwa uhifadhi mkubwa wa nishati au betri za kuvuta. Kutokana na nishati ya juu ya betri hizi, joto linalozalishwa wakati wa kuchaji na kutoa ni kubwa. Ikiwa joto haliwezi kupunguzwa kwa wakati, joto litajilimbikiza na kusababisha ajali. Kwa hiyo, uteuzi na muundo wa vifaa vya kufungwa (Inapaswa kuwa na nguvu fulani za mitambo na mahitaji ya kuzuia vumbi na maji), uteuzi wa mfumo wa baridi na insulation nyingine ya ndani ya mafuta, uharibifu wa joto na mfumo wa kuzima moto unapaswa kuzingatiwa.

Kwa uteuzi na utumiaji wa mfumo wa kupoeza betri, tafadhali rejelea toleo lililopita.

Muundo wa usalama wa kazi

Sifa za kimwili na kemikali huamua kuwa nyenzo haziwezi kupunguza voltage ya malipo na kutokwa. Mara tu voltage ya kuchaji na kutoa inapozidi kiwango kilichokadiriwa, itasababisha uharibifu usioweza kutenduliwa kwa betri ya lithiamu. Kwa hiyo, ni muhimu kuongeza mzunguko wa ulinzi ili kudumisha voltage na sasa ya seli ya ndani katika hali ya kawaida wakati betri ya lithiamu inafanya kazi. Kwa BMS ya betri, kazi zifuatazo zinahitajika:

• Kuchaji juu ya ulinzi wa voltage: malipo ya ziada ni moja ya sababu kuu za kukimbia kwa joto. Baada ya chaji kupita kiasi, nyenzo ya cathode itaanguka kwa sababu ya kutolewa kwa ioni ya lithiamu, na elektrodi hasi pia itakuwa na mvua ya lithiamu, ambayo husababisha kupungua kwa utulivu wa joto na kuongezeka kwa athari za upande, ambazo zinaweza kuwa na hatari ya kukimbia kwa joto. Kwa hiyo, ni muhimu hasa kukata sasa kwa wakati baada ya malipo kufikia voltage ya juu ya kikomo cha seli. Hii inahitaji BMS kuwa na kazi ya malipo juu ya ulinzi wa voltage, ili voltage ya seli daima kuwekwa ndani ya kikomo cha kufanya kazi. Ingekuwa bora kwamba voltage ya ulinzi si thamani ya anuwai na inatofautiana sana, kwani inaweza kusababisha betri kushindwa kukata mkondo kwa wakati inapokuwa imechajiwa kikamilifu, na kusababisha malipo ya ziada. Voltage ya ulinzi ya BMS kawaida imeundwa kuwa sawa au chini kidogo kuliko voltage ya juu ya seli.
• Kuchaji juu ya ulinzi wa sasa: Kuchaji betri yenye mkondo wa sasa zaidi ya kikomo cha chaji au chaji kunaweza kusababisha mkusanyiko wa joto. Wakati joto hujilimbikiza vya kutosha kuyeyusha diaphragm, inaweza kusababisha mzunguko mfupi wa ndani. Kwa hivyo, malipo ya wakati juu ya ulinzi wa sasa pia ni muhimu. Tunapaswa kuzingatia kwamba ulinzi wa sasa hauwezi kuwa wa juu kuliko uvumilivu wa sasa wa seli katika muundo.
• Utekelezaji chini ya ulinzi wa voltage: Voltage kubwa au ndogo sana itaharibu utendaji wa betri. Utoaji unaoendelea chini ya voltage utasababisha shaba kunyesha na elektrodi hasi kuanguka, kwa hivyo kwa ujumla betri itatoka chini ya kazi ya ulinzi wa voltage.
• Toa juu ya ulinzi wa sasa: Nyingi za malipo ya PCB na kutokwa kupitia kiolesura sawa, katika hali hii ulinzi wa malipo na kutokwa hulingana. Lakini baadhi ya betri, hasa betri kwa zana za umeme, malipo ya haraka na aina nyingine za betri zinahitaji kutumia kutokwa kwa sasa kubwa au malipo, sasa haiendani kwa wakati huu, hivyo ni bora kulipa na kutekeleza katika udhibiti wa kitanzi mbili.
• Ulinzi wa mzunguko mfupi: Saketi fupi ya betri pia ni moja ya makosa ya kawaida. Baadhi ya mgongano, matumizi mabaya, kubana, hitaji, kuingia kwa maji, nk, ni rahisi kushawishi mzunguko mfupi. Mzunguko mfupi utazalisha mara moja kubwa kutokwa sasa , na kusababisha kupanda kwa kasi kwa joto la betri. Wakati huo huo, mfululizo wa athari za electrochemical kawaida hufanyika kwenye seli baada ya mzunguko mfupi wa nje, ambayo husababisha mfululizo wa athari za exothermic. Ulinzi wa mzunguko mfupi pia ni aina ya ulinzi wa juu ya sasa. Lakini mzunguko mfupi wa sasa utakuwa usio na kipimo, na joto na madhara pia ni usio, hivyo ulinzi lazima uwe nyeti sana na unaweza kuanzishwa moja kwa moja. Hatua za kawaida za ulinzi wa mzunguko mfupi ni pamoja na contactors, fuse, mos, nk.
• Ulinzi dhidi ya halijoto: Betri ni nyeti kwa halijoto iliyoko. Joto la juu sana au la chini sana litaathiri utendaji wake. Kwa hiyo, ni muhimu kuweka betri kufanya kazi ndani ya joto la kikomo. BMS inapaswa kuwa na kipengele cha ulinzi wa halijoto ili kuzima betri wakati halijoto iko juu sana au chini sana. Inaweza hata kugawanywa katika ulinzi wa joto la malipo na ulinzi wa joto la kutokwa, nk.
• Kitendaji cha kusawazisha: Kwa daftari na betri zingine za safu nyingi, kuna kutofautiana kati ya seli kutokana na tofauti katika mchakato wa uzalishaji. Kwa mfano, baadhi ya seli upinzani wa ndani ni kubwa kuliko wengine. Ukosefu huu utazidi kuwa mbaya zaidi chini ya ushawishi wa mazingira ya nje. Kwa hiyo, ni muhimu kuwa na kazi ya usimamizi wa usawa ili kutekeleza usawa wa seli. Kwa ujumla kuna aina mbili za usawa:

1.Usawazishaji usio na kipimo: Tumia maunzi, kama vile kilinganishi cha volteji, kisha utumie utawanyaji wa joto linalokinza kutoa nguvu ya ziada ya betri yenye uwezo wa juu. Lakini matumizi ya nishati ni kubwa, kasi ya kusawazisha ni polepole, na ufanisi ni mdogo.

2.Active kusawazisha: kutumia capacitors kuhifadhi nguvu ya seli na voltage ya juu na kutolewa kwa seli na voltage ya chini. Walakini, wakati tofauti ya shinikizo kati ya seli zilizo karibu ni ndogo, wakati wa kusawazisha ni mrefu, na kizingiti cha voltage ya kusawazisha kinaweza kuwekwa kwa urahisi zaidi.

Uthibitishaji wa kawaida

Hatimaye, ikiwa ungependa betri zako ziingie katika soko la kimataifa au la ndani kwa mafanikio, zinahitaji pia kufikia viwango vinavyohusiana ili kuhakikisha usalama wa betri ya lithiamu-ioni. Kuanzia seli hadi betri na bidhaa za seva pangishi zinapaswa kukidhi viwango vinavyolingana vya majaribio. Makala haya yatazingatia mahitaji ya ulinzi wa betri ya ndani kwa bidhaa za elektroniki za IT.

GB 31241-2022

Kiwango hiki ni cha betri za vifaa vya elektroniki vinavyobebeka. Inazingatia vigezo vya usalama vya muda wa 5.2, mahitaji ya usalama 10.1 hadi 10.5 kwa PCM, mahitaji ya usalama 11.1 hadi 11.5 kwenye mzunguko wa ulinzi wa mfumo (wakati betri yenyewe haina ulinzi), 12.1 na 12.2 mahitaji ya uthabiti, na Kiambatisho A (kwa hati) .

u Muda wa 5.2 unahitaji vigezo vya seli na betri vinapaswa kuendana, ambayo inaweza kueleweka kama vigezo vya kufanya kazi vya betri haipaswi kuzidi anuwai ya seli. Hata hivyo, je, vigezo vya ulinzi wa betri vinahitaji kuhakikishwa kuwa vigezo vya kufanya kazi kwa betri havizidi safu mbalimbali za seli? Kuna uelewa tofauti, lakini kwa mtazamo wa usalama wa muundo wa betri, jibu ni ndiyo. Kwa mfano, kiwango cha juu cha malipo ya sasa ya seli (au kizuizi cha seli) ni 3000mA, kiwango cha juu cha sasa cha kufanya kazi cha betri haipaswi kuzidi 3000mA, na sasa ya ulinzi wa betri inapaswa pia kuhakikisha kuwa sasa katika mchakato wa malipo haipaswi kuzidi. 3000mA. Ni kwa njia hii tu tunaweza kulinda na kuepuka hatari. Kwa uundaji wa vigezo vya ulinzi, tafadhali rejelea Kiambatisho A. Inazingatia muundo wa kigezo cha seli - betri - seva pangishi inayotumika, ambayo ina maelezo mengi.

u Kwa betri zilizo na mzunguko wa ulinzi, mtihani wa usalama wa mzunguko wa ulinzi wa betri 10.1 ~ 10.5 unahitajika. Sura hii inachunguza hasa uchaji juu ya ulinzi wa volteji, kuchaji juu ya ulinzi wa sasa, kutoa chini ya ulinzi wa volteji, kutokwa kwa ulinzi wa sasa na ulinzi wa mzunguko mfupi. Haya yametajwa hapo juuUsanifu wa Usalama unaofanya kazina mahitaji ya msingi. GB 31241 inahitaji kukaguliwa mara 500.

u Ikiwa betri bila mzunguko wa ulinzi inalindwa na chaja au kifaa cha mwisho, mtihani wa usalama wa mzunguko wa ulinzi wa 11.1 ~ 11.5 utafanywa na kifaa cha ulinzi wa nje. Udhibiti wa voltage, sasa na joto la malipo na kutokwa huchunguzwa hasa. Ni muhimu kuzingatia kwamba, ikilinganishwa na betri zilizo na nyaya za ulinzi, betri zisizo na nyaya za ulinzi zinaweza tu kutegemea ulinzi wa vifaa katika matumizi halisi. Hatari ni kubwa zaidi, hivyo operesheni ya kawaida na hali ya kosa moja itajaribiwa tofauti. Hii inalazimisha kifaa cha mwisho kuwa na ulinzi wa pande mbili; vinginevyo haiwezi kupita mtihani katika Sura ya 11.

u Hatimaye, ikiwa kuna seli nyingi za mfululizo kwenye betri, unahitaji kuzingatia hali ya malipo yasiyo na usawa. Jaribio la ulinganifu la sura ya 12 linahitajika. Usawa na utendakazi tofauti wa ulinzi wa shinikizo la PCB huchunguzwa hapa. Chaguo hili la kukokotoa halihitajiki kwa betri za seli moja.

GB 4943.1-2022

Kiwango hiki ni cha bidhaa za AV. Kwa kuongezeka kwa matumizi ya bidhaa za kielektroniki zinazoendeshwa na betri, toleo jipya la GB 4943.1-2022 linatoa mahitaji mahususi ya betri katika Kiambatisho M, kutathmini vifaa vilivyo na betri na nyaya zao za ulinzi. Kulingana na tathmini ya mzunguko wa ulinzi wa betri, mahitaji ya ziada ya usalama kwa vifaa vyenye betri za lithiamu ya sekondari pia yameongezwa.

u Mzunguko wa ulinzi wa betri ya lithiamu ya sekondari hasa inachunguza juu ya malipo, kutokwa zaidi, malipo ya nyuma, ulinzi wa usalama wa malipo (joto), ulinzi wa mzunguko mfupi, nk Ikumbukwe kwamba vipimo hivi vyote vinahitaji kosa moja katika mzunguko wa ulinzi. Sharti hili halijatajwa katika kiwango cha betri cha GB 31241. Kwa hiyo katika muundo wa kazi ya ulinzi wa betri, tunahitaji kuchanganya mahitaji ya kawaida ya betri na mwenyeji. Ikiwa betri ina ulinzi mmoja tu na hakuna vipengele visivyohitajika, au betri haina mzunguko wa ulinzi na mzunguko wa ulinzi hutolewa na mwenyeji pekee, seva pangishi inapaswa kujumuishwa kwa sehemu hii ya jaribio.

Hitimisho

Kwa kumalizia, kutengeneza betri salama, pamoja na uchaguzi wa nyenzo yenyewe, muundo wa muundo unaofuata na muundo wa usalama wa kazi ni muhimu sawa. Ingawa viwango tofauti vina mahitaji tofauti kwa bidhaa, ikiwa usalama wa muundo wa betri unaweza kuzingatiwa kikamilifu ili kukidhi mahitaji ya soko tofauti, muda wa mauzo unaweza kupunguzwa sana na bidhaa inaweza kuharakishwa hadi sokoni. Mbali na kuchanganya sheria, kanuni na viwango vya nchi na mikoa mbalimbali, ni muhimu pia kutengeneza bidhaa kulingana na matumizi halisi ya betri katika bidhaa za terminal.