통계에 따르면 전 세계 리튬이온 배터리 수요는 13억 개에 달하며 응용 분야가 지속적으로 확대되면서 이 수치도 해마다 증가하고 있다. 이로 인해 다양한 산업 분야에서 리튬이온 배터리의 사용이 급증하면서 배터리의 안전성 성능이 점점 부각되고 있으며, 리튬이온 배터리의 우수한 충방전 성능뿐만 아니라 더 높은 수준의 성능이 요구되고 있습니다. 안전 성능의. 결국 리튬 배터리가 화재 및 심지어 폭발하는 이유는 무엇입니까? 피하고 제거할 수 있는 조치는 무엇입니까?
먼저 리튬 배터리의 재료 구성을 이해해 봅시다. 리튬이온 배터리의 성능은 주로 사용되는 배터리 내부 재질의 구조와 성능에 따라 달라집니다. 이러한 내부 배터리 재료에는 음극재, 전해질, 격막 및 양극재가 포함됩니다. 그 중 양극재와 음극재의 선택과 품질이 리튬이온 배터리의 성능과 가격을 직접적으로 결정합니다. 따라서 저렴하고 고성능인 양극 및 음극 소재에 대한 연구가 리튬이온 배터리 산업 발전의 초점이 되어 왔습니다.
음극 재료는 일반적으로 탄소 재료로 선택되며 현재 개발이 비교적 성숙합니다. 양극재의 개발은 리튬이온 배터리의 성능 향상과 가격 인하를 제한하는 중요한 요소가 되었습니다. 현재 리튬이온 배터리의 상업생산에서 양극재 가격은 전체 배터리 원가의 약 40%를 차지하고 있으며, 양극재 가격의 인하가 리튬이온 배터리의 가격 인하를 직접적으로 결정하고 있다. 이는 특히 리튬 이온 배터리의 경우에 해당됩니다. 예를 들어, 휴대폰용 소형 리튬이온 배터리에는 약 5g의 양극재만 필요한 반면, 버스 구동용 리튬이온 전력 배터리에는 최대 500kg의 양극재가 필요할 수 있습니다.
이론적으로 리튬이온 배터리의 양극으로 사용할 수 있는 물질의 종류는 다양하지만, 일반적인 양극 물질의 주성분은 LiCoO2입니다. 충전 시 배터리의 두 극에 추가된 전위는 양극의 화합물이 리튬 이온을 방출하도록 강제하며, 리튬 이온은 라멜라 구조로 음극의 탄소에 내장되어 있습니다. 방전되면 리튬 이온은 탄소의 라멜라 구조에서 침전되어 양극의 화합물과 재결합합니다. 리튬 이온의 움직임은 전류를 생성합니다. 이것이 리튬 배터리의 작동 원리입니다.
원리는 간단하지만 실제 산업 생산에서는 고려해야 할 훨씬 더 실용적인 문제가 있습니다. 양극 재료는 다중 충전 및 방전 활동을 유지하기 위해 첨가제가 필요하고 음극 재료는 다음과 같이 설계해야 합니다. 더 많은 리튬 이온을 수용할 수 있는 분자 구조 수준; 양극과 음극 사이에 채워지는 전해질은 안정성을 유지하는 것 외에도 전기 전도성이 좋아야 하며 배터리의 내부 저항을 줄여야 합니다.
리튬 이온 배터리는 위에서 언급한 모든 장점을 갖추고 있지만 보호 회로에 대한 요구 사항이 상대적으로 높지만 프로세스 사용 시 과충전, 과방전 현상을 엄격히 방지해야 하며 방전 전류가 발생하지 않아야 합니다. 너무 크면 일반적으로 방전 속도가 0.2C를 초과해서는 안 됩니다. 리튬 배터리의 충전 과정이 그림에 나와 있습니다. 리튬이온 배터리는 충전 주기에서 충전이 시작되기 전에 배터리의 전압과 온도를 감지해 충전 가능 여부를 판단해야 한다. 배터리 전압이나 온도가 제조사에서 허용하는 범위를 벗어나면 충전이 금지됩니다. 허용되는 충전 전압 범위는 배터리당 2.5V~4.2V입니다.
배터리가 완전 방전된 경우 배터리가 고속 충전 조건을 충족하도록 충전기에 사전 충전 프로세스가 필요합니다. 그런 다음 배터리 제조업체가 권장하는 빠른 충전 속도(일반적으로 1C)에 따라 충전기는 일정한 전류로 배터리를 충전하고 배터리 전압은 천천히 상승합니다. 배터리 전압이 설정된 종단 전압(일반적으로 4.1V 또는 4.2V)에 도달하면 정전류 충전이 종료되고 충전 전류 배터리 전압이 설정된 종단 전압(일반적으로 4.1V 또는 4.2V)에 도달하면 정전류 충전이 시작됩니다. 종료되면 충전 전류가 급격히 감소하고 충전이 전체 충전 프로세스에 들어갑니다. 완전 충전 과정에서 충전 전류는 충전 속도가 C/10 미만으로 감소하거나 완전 충전 시간이 초과될 때까지 점차적으로 감소한 다음 최고 컷오프 충전으로 전환됩니다. 상단 컷오프 충전 중에 충전기는 매우 작은 충전 전류로 배터리를 보충합니다. 최고 컷오프 충전 기간이 지나면 충전이 꺼집니다.
게시 시간: 2022년 11월 15일