Statistika järgi on ülemaailmne nõudlus liitium-ioonakude järele jõudnud 1,3 miljardini ning kasutusalade pideva laienemisega kasvab see näitaja aasta-aastalt. Seetõttu on liitium-ioonakude kiire kasutamise tõttu erinevates tööstusharudes aku ohutusnäitajad üha olulisemad, mis ei nõua liitiumioonakude suurepärast laadimis- ja tühjenemisvõimet, vaid nõuab ka kõrgemat taset. ohutusnäitajad. Et liitiumpatareid lõpuks miks tulekahju ja isegi plahvatus, milliseid meetmeid saab vältida ja kõrvaldada?
Kõigepealt mõistame liitiumakude materjali koostist. Liitium-ioonakude jõudlus sõltub peamiselt kasutatavate akude sisemiste materjalide struktuurist ja tööomadustest. Need sisemised akumaterjalid hõlmavad negatiivse elektroodi materjali, elektrolüüti, membraani ja positiivse elektroodi materjali. Nende hulgas määrab positiivsete ja negatiivsete materjalide valik ja kvaliteet otseselt liitium-ioonakude jõudluse ja hinna. Seetõttu on liitiumioonakude tööstuse arendamise keskmes olnud odavate ja suure jõudlusega positiivsete ja negatiivsete elektroodide materjalide uurimine.
Negatiivse elektroodi materjal valitakse üldiselt süsinikmaterjaliks ja arendus on praegu suhteliselt küps. Katoodmaterjalide arendamine on muutunud oluliseks teguriks, mis piirab liitiumioonakude jõudluse edasist parandamist ja hinna alandamist. Praeguses liitium-ioonakude kaubanduslikus tootmises moodustab katoodmaterjali maksumus ligikaudu 40% aku kogumaksumusest ning katoodmaterjali hinna alandamine määrab otseselt liitiumioonakude hinna alandamise. See kehtib eriti liitiumioonakude kohta. Näiteks mobiiltelefoni väikese liitiumioonaku jaoks on vaja ainult umbes 5 grammi katoodmaterjali, samas kui bussi juhtimiseks mõeldud liitiumioonaku jaoks võib vaja minna kuni 500 kg katoodmaterjali.
Kuigi teoreetiliselt on palju materjale, mida saab kasutada liitiumioonakude positiivse elektroodina, on tavalise positiivse elektroodi materjali põhikomponent LiCoO2. Laadimisel aku kahele poolusele lisanduv elektripotentsiaal sunnib positiivse elektroodi ühendit vabastama liitiumioone, mis on kinnitunud lamellstruktuuriga negatiivse elektroodi süsiniku sisse. Tühjenemisel sadestuvad liitiumioonid süsiniku lamellstruktuurist välja ja taasühendavad positiivse elektroodi ühendiga. Liitiumioonide liikumine tekitab elektrivoolu. See on liitiumakude tööpõhimõte.
Kuigi põhimõte on lihtne, tuleb tegelikus tööstuslikus tootmises kaaluda palju praktilisemaid küsimusi: positiivse elektroodi materjal vajab lisandeid, et säilitada mitmekordse laadimise ja tühjenemise aktiivsus ning negatiivse elektroodi materjal tuleb projekteerida molekulaarstruktuuri tase, et mahutada rohkem liitiumiioone; positiivse ja negatiivse elektroodi vahele täidetud elektrolüüt peab lisaks stabiilsuse säilitamisele olema ka hea elektrijuhtivusega ja vähendama aku sisetakistust.
Kuigi liitiumioonakul on kõik ülalnimetatud eelised, kuid selle nõuded kaitseahelale on suhteliselt kõrged, tuleks protsessi kasutamisel rangelt vältida ülelaadimist ja tühjenemist, tühjendusvool ei tohiks olla liiga suur, üldiselt ei tohiks tühjenemiskiirus olla suurem kui 0,2 C. Liitiumakude laadimisprotsess on näidatud joonisel. Laadimistsüklis peavad liitiumioonakud enne laadimise alustamist tuvastama aku pinge ja temperatuuri, et teha kindlaks, kas seda saab laadida. Kui aku pinge või temperatuur jääb tootja poolt lubatud piiridest välja, on laadimine keelatud. Lubatud laadimispinge vahemik on: 2,5–4,2 V aku kohta.
Kui aku on sügavtühjenemises, peab laadijal olema eellaadimisprotsess, et aku vastaks kiirlaadimise tingimustele; siis vastavalt akutootja soovitatud kiirlaadimiskiirusele, üldiselt 1C, laadib laadija akut pideva vooluga ja aku pinge tõuseb aeglaselt; kui aku pinge saavutab määratud lõpppinge (tavaliselt 4,1 V või 4,2 V), katkeb pidev voolu laadimine ja laadimisvool. Kui aku pinge saavutab määratud lõpppinge (tavaliselt 4,1 V või 4,2 V), toimub pidev laadimine. katkeb, laadimisvool väheneb kiiresti ja laadimine läheb täislaadimisprotsessi; täislaadimisprotsessi ajal väheneb laadimisvool järk-järgult, kuni laadimiskiirus langeb alla C/10 või täislaadimisaeg on ületatud, seejärel lülitub see ülemise katkestamise laadimiseks; ülemise katkestusliku laadimise ajal täiendab laadija akut väga väikese laadimisvooluga. Pärast ülemise katkestusliku laadimise perioodi lülitub laadimine välja.
Postitusaeg: 15.11.2022