Fil-preżent, ħafna mill-inċidenti tas-sigurtà tal-batteriji tal-jone tal-litju jseħħu minħabba l-falliment taċ-ċirkwit ta 'protezzjoni, li jikkawża r-runaway termali tal-batterija u jirriżulta f'nar u splużjoni. Għalhekk, sabiex jiġi realizzat l-użu sikur tal-batterija tal-litju, id-disinn taċ-ċirkwit ta 'protezzjoni huwa partikolarment importanti, u għandhom jitqiesu kull tip ta' fatturi li jikkawżaw il-falliment tal-batterija tal-litju. Minbarra l-proċess tal-produzzjoni, il-fallimenti huma bażikament ikkawżati minn bidliet fil-kundizzjonijiet estremi esterni, bħal ħlas żejjed, skariku żejjed u temperatura għolja. Jekk dawn il-parametri jiġu mmonitorjati f'ħin reali u jittieħdu miżuri protettivi korrispondenti meta jinbidlu, l-okkorrenza ta 'runaway termali tista' tiġi evitata. Id-disinn tas-sigurtà tal-batterija tal-litju jinkludi diversi aspetti: għażla taċ-ċelluli, disinn strutturali u disinn tas-sigurtà funzjonali tal-BMS.

Għażla taċ-ċelluli

Hemm ħafna fatturi li jaffettwaw is-sigurtà taċ-ċelluli li fihom l-għażla tal-materjal taċ-ċellula hija l-pedament. Minħabba proprjetajiet kimiċi differenti, is-sigurtà tvarja f'materjali tal-katodi differenti tal-batterija tal-litju. Pereżempju, il-fosfat tal-ħadid tal-litju huwa forma ta 'żebbuġa, li hija relattivament stabbli u mhux faċli biex tikkollassa. Il-kobaltat tal-litju u t-ternarju tal-litju, madankollu, huma struttura f'saffi li hija faċli biex tikkollassa. L-għażla tas-separatur hija wkoll importanti ħafna, peress li l-prestazzjoni tagħha hija direttament relatata mas-sigurtà taċ-ċellula. Għalhekk fl-għażla taċ-ċellula, għandhom jitqiesu mhux biss ir-rapporti ta 'skoperta iżda wkoll il-proċess ta' produzzjoni tal-manifattur, il-materjali u l-parametri tagħhom.

Disinn tal-istruttura

Id-disinn tal-istruttura tal-batterija prinċipalment iqis ir-rekwiżiti tal-insulazzjoni u d-dissipazzjoni tas-sħana.

• Ir-rekwiżiti ta 'insulazzjoni ġeneralment jinvolvu l-aspetti li ġejjin: Insulazzjoni bejn elettrodu pożittiv u negattiv; Insulazzjoni bejn iċ-ċellula u l-għeluq; Insulazzjoni bejn it-tabs tal-arbli u l-għeluq; L-ispazjar tal-elettriku tal-PCB u d-distanza creepage, id-disinn tal-wajers interni, id-disinn tal-ert, eċċ.
• Id-dissipazzjoni tas-sħana hija prinċipalment għal xi ħażna ta 'enerġija kbira jew batteriji ta' trazzjoni. Minħabba l-enerġija għolja ta 'dawn il-batteriji, is-sħana ġġenerata waqt l-iċċarġjar u l-ħatt hija enormi. Jekk is-sħana ma tistax tinħela fil-ħin, is-sħana se takkumula u tirriżulta f'inċidenti. Għalhekk, l-għażla u d-disinn tal-materjali tal-kompartiment (Għandu jkollu ċerta saħħa mekkanika u rekwiżiti li ma jgħaddix mit-trab u li ma jgħaddix ilma), l-għażla tas-sistema tat-tkessiħ u insulazzjoni termali interna oħra, id-dissipazzjoni tas-sħana u s-sistema tat-tifi tan-nar għandhom jitqiesu kollha.

Għall-għażla u l-applikazzjoni tas-sistema tat-tkessiħ tal-batterija, jekk jogħġbok irreferi għall-ħruġ preċedenti.

Disinn tas-sigurtà funzjonali

Il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi jiddeterminaw li l-materjal ma jistax jillimita l-vultaġġ tal-iċċarġjar u l-ħatt. Ladarba l-vultaġġ tal-iċċarġjar u l-ħatt jaqbeż il-firxa ratata, jikkawża ħsara irriversibbli lill-batterija tal-litju. Għalhekk, huwa meħtieġ li żżid iċ-ċirkwit ta 'protezzjoni biex iżżomm il-vultaġġ u l-kurrent taċ-ċellula interna fi stat normali meta l-batterija tal-litju tkun qed taħdem. Għall-BMS tal-batteriji, huma meħtieġa l-funzjonijiet li ġejjin:

• Iċċarġjar fuq protezzjoni ta 'vultaġġ: ħlas żejjed huwa wieħed mir-raġunijiet ewlenin għal runaway termali. Wara ħlas żejjed, il-materjal tal-katodu se kollass minħabba rilaxx eċċessiv tal-jone tal-litju, u l-elettrodu negattiv ikollu jseħħ ukoll preċipitazzjoni tal-litju, li jwassal għat-tnaqqis tal-istabbiltà termali u ż-żieda ta 'reazzjonijiet sekondarji, li għandhom riskju potenzjali ta' runaway termali. Għalhekk, huwa partikolarment importanti li tinqata 'l-kurrent fil-ħin wara li l-iċċarġjar jilħaq il-vultaġġ tal-limitu ta' fuq taċ-ċellula. Dan jeħtieġ li l-BMS ikollu l-funzjoni li jiċċarġja l-protezzjoni tal-vultaġġ, sabiex il-vultaġġ taċ-ċellula dejjem jinżamm fil-limitu tax-xogħol. Ikun aħjar li l-vultaġġ ta 'protezzjoni ma jkunx valur ta' firxa u jvarja ħafna, peress li jista 'jikkawża li l-batterija tonqos milli taqta' l-kurrent fil-ħin meta tkun iċċarġjata kompletament, li tirriżulta f'ħlas żejjed. Il-vultaġġ ta 'protezzjoni tal-BMS huwa ġeneralment iddisinjat biex ikun l-istess jew kemmxejn aktar baxx mill-vultaġġ ta' fuq taċ-ċellula.
• Iċċarġjar fuq protezzjoni tal-kurrent: L-iċċarġjar ta 'batterija b'kurrent aktar mil-limitu ta' ċarġ jew skariku jista 'jikkawża akkumulazzjoni tas-sħana. Meta s-sħana takkumula biżżejjed biex idub id-dijaframma, tista 'tikkawża short circuit intern. Għalhekk iċċarġjar f'waqtu fuq il-protezzjoni tal-kurrent huwa wkoll essenzjali. Għandna nagħtu attenzjoni li l-protezzjoni kurrenti ma tistax tkun ogħla mit-tolleranza tal-kurrent taċ-ċellula fid-disinn.
• Skarigu taħt protezzjoni tal-vultaġġ: Vultaġġ kbir wisq jew żgħir wisq jagħmel ħsara lill-prestazzjoni tal-batterija. Skarigu kontinwu taħt vultaġġ se jikkawża li r-ram jippreċipita u l-elettrodu negattiv jiġġarraf, għalhekk ġeneralment il-batterija jkollha skarigu taħt funzjoni ta 'protezzjoni tal-vultaġġ.
• Skarigu fuq protezzjoni tal-kurrent: Ħafna mill-ċarġ tal-PCB u l-iskarigu permezz tal-istess interface, f'dan il-każ il-kurrent tal-protezzjoni tal-ħlas u l-iskarigu huwa konsistenti. Iżda xi batteriji, speċjalment batteriji għal għodod elettriċi, iċċarġjar veloċi u tipi oħra ta 'batteriji jeħtieġ li jużaw skarigu ta' kurrent kbir jew iċċarġjar, il-kurrent huwa inkonsistenti f'dan iż-żmien, għalhekk huwa aħjar li tiċċarġja u tiskarika f'żewġ linji ta 'kontroll.
• Protezzjoni ta 'ċirkwit qasir: Short circuit tal-batterija huwa wkoll wieħed mill-aktar ħsarat komuni. Xi ħabta, użu ħażin, għafsa, needling, dħul ta 'ilma, eċċ., Huma faċli biex jinduċu short circuit. Ċirkwit qasir se jiġġenera immedjatament kurrent ta 'skarigu kbir, li jirriżulta f'żieda qawwija fit-temperatura tal-batterija. Fl-istess ħin, serje ta 'reazzjonijiet elettrokimiċi normalment iseħħu fiċ-ċellula wara short circuit estern, li jwassal għal serje ta' reazzjonijiet eżotermiċi. Il-protezzjoni taċ-ċirkwit qasir hija wkoll tip ta 'protezzjoni ta' kurrent żejjed. Iżda l-kurrent ta 'short circuit se jkun infinit, u s-sħana u l-ħsara hija wkoll infinita, għalhekk il-protezzjoni għandha tkun sensittiva ħafna u tista' tiġi attivata awtomatikament. Miżuri komuni ta 'protezzjoni ta' short circuit jinkludu kuntatturi, fjus, mos, eċċ.
• Protezzjoni minn temperatura żejda: Il-batterija hija sensittiva għat-temperatura ambjentali. Temperatura għolja wisq jew baxxa wisq se taffettwa l-prestazzjoni tagħha. Għalhekk, huwa importanti li żżomm il-batterija taħdem fit-temperatura tal-limitu. Il-BMS għandu jkollu funzjoni ta 'protezzjoni tat-temperatura biex iwaqqaf il-batterija meta t-temperatura tkun għolja wisq jew baxxa wisq. Tista 'saħansitra tiġi suddiviża fi protezzjoni tat-temperatura tal-ħlas u protezzjoni tat-temperatura tal-iskarika, eċċ.
• Funzjoni ta 'bilanċ: Għal notebook u batteriji oħra b'ħafna serje, hemm inkonsistenza fost iċ-ċelloli minħabba d-differenzi fil-proċess ta' produzzjoni. Pereżempju, ir-reżistenza interna ta 'xi ċelloli hija akbar minn oħrajn. Din l-inkonsistenza se tiggrava gradwalment taħt l-influwenza tal-ambjent estern. Għalhekk, huwa meħtieġ li jkun hemm funzjoni ta 'ġestjoni tal-bilanċ biex timplimenta l-bilanċ taċ-ċellula. Ġeneralment hemm żewġ tipi ta 'ekwilibriju:

1.Ibbilanċjar passiv: Uża ħardwer, bħal komparatur tal-vultaġġ, u mbagħad uża d-dissipazzjoni tas-sħana tar-reżistenza biex tirrilaxxa l-qawwa żejda ta 'batterija ta' kapaċità għolja. Iżda l-konsum tal-enerġija huwa kbir, il-veloċità tal-ekwalizzazzjoni hija bil-mod, u l-effiċjenza hija baxxa.

2.Ibbilanċjar attiv: uża capacitors biex taħżen l-enerġija taċ-ċelloli b'vultaġġ ogħla u tirrilaxxha liċ-ċellula b'vultaġġ aktar baxx. Madankollu, meta d-differenza tal-pressjoni bejn iċ-ċelloli ħdejn xulxin hija żgħira, il-ħin ta 'ekwalizzazzjoni huwa twil, u l-limitu tal-vultaġġ ta' ekwalizzazzjoni jista 'jiġi ssettjat b'mod aktar flessibbli.

Validazzjoni standard

Fl-aħħar, jekk trid li l-batteriji tiegħek jidħlu b'suċċess fis-suq internazzjonali jew domestiku, jeħtieġ ukoll li jissodisfaw standards relatati biex jiżguraw is-sigurtà tal-batterija tal-jone tal-litju. Miċ-ċelloli għal batteriji u prodotti ospitanti għandhom jilħqu l-istandards tat-test korrispondenti. Dan l-artikolu se jiffoka fuq ir-rekwiżiti domestiċi tal-protezzjoni tal-batteriji għal prodotti elettroniċi tal-IT.

GB 31241-2022

Dan l-istandard huwa għal batteriji ta 'apparat elettroniku portabbli. Jikkunsidra prinċipalment it-terminu 5.2 parametri tax-xogħol bla periklu, rekwiżiti ta 'sikurezza 10.1 sa 10.5 għal PCM, rekwiżiti ta' sikurezza 11.1 sa 11.5 fuq ċirkwit ta 'protezzjoni tas-sistema (meta l-batterija nnifisha tkun mingħajr protezzjoni), rekwiżiti 12.1 u 12.2 għall-konsistenza, u Appendiċi A (għal dokumenti) .

u Terminu 5.2 jeħtieġ li l-parametri taċ-ċelluli u tal-batterija għandhom jiġu mqabbla, li jistgħu jinftiehmu bħala l-parametri tax-xogħol tal-batterija m'għandhomx jaqbżu l-firxa taċ-ċelloli. Madankollu, jeħtieġ li l-parametri tal-protezzjoni tal-batterija jiġu żgurati li l-parametri tax-xogħol tal-batterija ma jaqbżux il-firxa taċ-ċelloli? Hemm fehim differenti, iżda mill-perspettiva tas-sigurtà tad-disinn tal-batterija, it-tweġiba hija iva. Pereżempju, il-kurrent massimu tal-iċċarġjar ta 'ċellula (jew blokka taċ-ċelluli) huwa 3000mA, il-kurrent massimu tax-xogħol tal-batterija m'għandux jaqbeż it-3000mA, u l-kurrent ta' protezzjoni tal-batterija għandu jiżgura wkoll li l-kurrent fil-proċess tal-iċċarġjar m'għandux jaqbeż 3000mA. B'dan il-mod biss nistgħu nipproteġu u nevitaw il-perikli b'mod effettiv. Għad-disinn tal-parametri tal-protezzjoni, jekk jogħġbok irreferi għall-Appendiċi A. Jikkunsidra d-disinn tal-parametru taċ-ċellula – batterija – ospitanti fl-użu, li huwa relattivament komprensiv.

u Għal batteriji b'ċirkwit ta 'protezzjoni, test tas-sigurtà taċ-ċirkwit tal-protezzjoni tal-batterija 10.1 ~ 10.5 huwa meħtieġ. Dan il-kapitolu prinċipalment jinvestiga l-iċċarġjar fuq il-protezzjoni tal-vultaġġ, iċċarġjar fuq il-protezzjoni tal-kurrent, il-ħatt taħt il-protezzjoni tal-vultaġġ, il-ħatt fuq il-protezzjoni tal-kurrent u l-protezzjoni ta 'short circuit. Dawn huma msemmija hawn fuqDisinn tas-Sigurtà Funzjonaliu r-rekwiżiti bażiċi. GB 31241 jeħtieġ verifika għal 500 darba.

u Jekk il-batterija mingħajr ċirkwit ta 'protezzjoni hija protetta mill-ċarġer jew mill-apparat tat-tarf tagħha, it-test tas-sigurtà ta' ċirkwit ta 'protezzjoni tas-sistema 11.1 ~ 11.5 għandu jitwettaq bl-apparat ta' protezzjoni estern. Il-vultaġġ, il-kurrent u l-kontroll tat-temperatura ta 'ċarġ u skariku huma prinċipalment investigati. Ta 'min jinnota li, meta mqabbla ma' batteriji b'ċirkwiti ta 'protezzjoni, batteriji mingħajr ċirkwiti ta' protezzjoni jistgħu jiddependu biss fuq il-protezzjoni tat-tagħmir fl-użu attwali. Ir-riskju huwa ogħla, għalhekk l-operazzjoni normali u l-kundizzjonijiet ta 'ħsara waħda se jiġu ttestjati separatament. Dan jġiegħel lill-apparat tat-tarf ikollu protezzjoni doppja; inkella ma tistax tgħaddi mit-test fil-Kapitolu 11.

u Fl-aħħarnett, jekk hemm ċelluli ta 'serje multipli f'batterija, għandek bżonn tikkunsidra l-fenomenu ta' ċċarġjar żbilanċjat. Test ta' konformità tal-kapitolu 12 huwa meħtieġ. Il-bilanċ u l-funzjonijiet ta 'protezzjoni tal-pressjoni differenzjali tal-PCB huma prinċipalment investigati hawn. Din il-funzjoni mhix meħtieġa għal batteriji b'ċellula waħda.

GB 4943.1-2022

Dan l-istandard huwa għal prodotti AV. Bl-użu dejjem jikber ta 'prodotti elettroniċi li jaħdmu bil-batteriji, il-verżjoni l-ġdida ta' GB 4943.1-2022 tagħti rekwiżiti speċifiċi għall-batteriji fl-Appendiċi M, li tevalwa tagħmir b'batteriji u ċ-ċirkwiti ta 'protezzjoni tagħhom. Ibbażat fuq l-evalwazzjoni taċ-ċirkwit tal-protezzjoni tal-batterija, ġew miżjuda wkoll rekwiżiti ta 'sikurezza addizzjonali għal tagħmir li fih batteriji tal-litju sekondarji.

u Iċ-ċirkwit sekondarju tal-protezzjoni tal-batterija tal-litju prinċipalment jinvestiga ħlas żejjed, skariku żejjed, iċċarġjar invers, protezzjoni tas-sigurtà tal-iċċarġjar (temperatura), protezzjoni ta 'ċirkwit qasir, eċċ Għandu jiġi nnutat li dawn it-testijiet kollha jeħtieġu ħsara waħda fiċ-ċirkwit tal-protezzjoni. Dan ir-rekwiżit mhuwiex imsemmi fl-istandard tal-batterija GB 31241. Allura fid-disinn tal-funzjoni tal-protezzjoni tal-batterija, għandna bżonn ngħaqqdu r-rekwiżiti standard tal-batterija u l-ospitanti. Jekk il-batterija għandha protezzjoni waħda biss u l-ebda komponenti żejda, jew il-batterija m'għandha l-ebda ċirkwit ta 'protezzjoni u ċ-ċirkwit ta' protezzjoni huwa pprovdut biss mill-ospitant, l-ospitant għandu jiġi inkluż għal din il-parti tat-test.

Konklużjoni

Bħala konklużjoni, biex tiddisinja batterija sikura, minbarra l-għażla tal-materjal innifsu, id-disinn strutturali sussegwenti u d-disinn tas-sigurtà funzjonali huma ugwalment importanti. Għalkemm standards differenti għandhom rekwiżiti differenti għall-prodotti, jekk is-sigurtà tad-disinn tal-batterija tista 'titqies bis-sħiħ biex tissodisfa r-rekwiżiti ta' swieq differenti, il-ħin taċ-ċomb jista 'jitnaqqas ħafna u l-prodott jista' jiġi aċċellerat fis-suq. Minbarra li tgħaqqad il-liġijiet, ir-regolamenti u l-istandards ta 'pajjiżi u reġjuni differenti, huwa wkoll meħtieġ li jiġu ddisinjati prodotti bbażati fuq l-użu attwali ta' batteriji fi prodotti terminali.