Mit der Entwicklung der Lithiumbatterietechnologie und dem allmählichen Rückgang der Kosten für industrielle und kommerzielle EnergiespeichersystemeLithiumbatterien sind in verschiedenen Bereichen weit verbreitet. Ihre Vorteile wie hohe Energiedichte, lange Lebensdauer und bessere Übereinstimmung mit Umweltschutzkonzepten werden hervorgehoben. In der Zukunft des digitalen Zeitalters werden mehr Geräte elektrifiziert werden.
Da neue Energie der Eckpfeiler der digitalen Gesellschaft ist, ist der zukünftige Entwicklungstrend von Lithiumbatterien grenzenlos. In diesem Artikel wird hauptsächlich erläutert, was in einer Lithiumbatterie steckt.
1. Wie setzt sich eine Lithiumbatterie aus verschiedenen Teilen zusammen?
- Spannung: Einheit Volt V
Die Spannung ist der Potenzialunterschied zwischen den Batterien, der mit dem Wasserdruck in einer Wasserleitung verglichen werden kann.
- Aktuell : Ampere A
Die gerichtete Bewegung von Ladungen erzeugt einen elektrischen Strom. Elektrischer Strom kann die Bewegung von Elektronen in Leitern wie Drähten oder die Bewegung von Ionen im Elektrolyten an den positiven und negativen Elektroden sein.
- Kapazität: Amperestunde Ah
Die in einer Batterie gespeicherte Strommenge wird in Ampere pro Stunde gemessen, was die Strommenge angibt, die in einer Stunde kontinuierlich von der Batterie geladen oder entladen wird. Eine 20-Ah-Batterie bedeutet beispielsweise, dass sie sich eine Stunde lang mit einem Strom von 20 A kontinuierlich entladen kann, und sie kann sich zwei Stunden lang mit einem Strom von 10 A entladen.
Ungefährer Wert der vom Hersteller angegebenen Spannung Dieser Wert reicht für die längste Entladezeit. Zum Beispiel liegt die Arbeitsspannung von ternären Lithiumbatterien zwischen 2,8 V und 4,2 V, die Nennspannung beträgt 3,7 V. Die Arbeitsspannung von Lithium-Eisenphosphat liegt zwischen 2,5 V und 3,65 V, die Nennspannung beträgt 3,2 V. Bei der Berechnung der Spannung wird die Nennspannung als Basis verwendet.
- Nominale Kapazität
Die vom Hersteller angegebene Kapazität der Batteriezelle zur Speicherung elektrischer Energie wird im Allgemeinen in mAh oder Ah (1000mAh=1Ah) ausgedrückt. Die Nennkapazität ist eine wichtige Grundlage für die Konstruktion von Akkupacks, die Berechnung der Kapazität und die Gewährleistung der Konsistenz.
- Vergrößerung C
Das Verhältnis von Strom zu Batterie-Nennkapazität beim Laden und Entladen der Batterie. Dies ist ein sehr wichtiger Parameter für Lithiumbatterien. Die maximale Lade- und Entladezeit sowie der Lade- und Entladestrom der Batterie können anhand der Rate berechnet werden. Bei einer 2Ah 5C-Batterie bedeutet 5C zum Beispiel, dass 2Ah Strom in 0,2 Stunden am schnellsten entladen werden können, was der maximalen Dauerentladung der Batterie entspricht. Der Strom kann bis zu 10 A betragen.
Die Formel für die schnellste Entladezeit: 1÷5C=0,2 Stunden
Formel für den maximalen Entladestrom: 2Ah×5C=10A.
Die Batterie kann auch mit einem Eimer verglichen werden. 1C bedeutet, dass es einen Wasserhahn gibt. Wenn der Wasserhahn vollständig geöffnet ist, läuft das Wasser im Eimer in nur einer Stunde aus. 5C bedeutet, dass der Eimer 4 weitere Wasserhähne in der gleichen Größe wie zuvor hat. Der Wasserhahn ist vollständig geöffnet.
Unter normalen Bedingungen ist die Durchflussrate von 5C fünfmal so hoch wie die von 1C, und die Zeit, die zum Entleeren eines Eimers Wasser benötigt wird, beträgt nur ein Fünftel der Zeit von 1C. Batteriezellen mit größerer Vergrößerung sind teurer. Batterien mit geeigneter Vergrößerung müssen entsprechend dem Einsatzszenario ausgewählt werden.
Bei Drohnen, Modellflugzeugen, Elektrowerkzeugen usw. sind Größe und Gewicht begrenzt, aber die Motorleistung ist groß und der Dauerentladestrom ist hoch. Bei einer Lithiumbatterie ist es unmöglich, die Spannung und Kapazität der Batterie groß genug zu machen.
In diesem Fall kann dies durch Batterien mit hohem Stromverbrauch, in der Regel über 10C, kompensiert werden. Fahrzeuge mit niedriger Geschwindigkeit haben im Allgemeinen eine höhere Spannung und Kapazität, und 3C- oder 5C-Batterien sind grundsätzlich ausreichend. Je höher die Vergrößerung, desto geringer ist der Innenwiderstand.
2. Was ist ein Kurzschluss in einer Lithiumbatterie?
Der Strom bildet eine Schleife zwischen der positiven und der negativen Elektrode direkt durch die internen oder externen Drähte der Batterie, ohne dass er durch externe elektrische Geräte fließt, wodurch der gesamte Strom zurück zur Batterie fließt. Diese Situation wird als Kurzschluss bezeichnet.
Zu den internen Kurzschlüssen gehören vor allem erzwungene interne Kurzschlüsse, die durch das Eindringen von Metallgegenständen in die Batteriehülle verursacht werden, sowie die Ausdehnung und Verformung der Batteriezellen nach einer Überladung, was zu Kontaktkurzschlüssen zwischen den positiven und negativen Materialien im Inneren der Batteriezellen führt.
Externe Kurzschlüsse werden hauptsächlich durch unsachgemäße Verlegung der Kabel der Schutzplatine und durch Extrusion verursacht, wodurch der Isoliergummi der Kabel abfällt und einen Kurzschluss verursacht. Kurzschlüsse zwischen dem Batteriegehäuse und der Stromschiene, dem Gehäuse und dem Gehäuse usw. werden durch unzureichende Isolierungsmaßnahmen bei der Anordnung der Batteriezellen verursacht.
Wenn ein Kurzschluss auftritt, wird der Strom sehr groß, was zu einem Flugzeugabsturz führt. Die meisten Unfälle mit Lithiumbatterien werden durch Kurzschlüsse verursacht, daher muss die versteckte Gefahr von Kurzschlüssen im praktischen Betrieb beseitigt werden. Wenn Sie interessiert sind, finden Sie hier weitere Informationen über Top-Bes-Hersteller.
3. Was sind Ãœberladung, Ãœberentladung und Ãœberstrom bei Lithiumbatterien?
Die Betriebsspannung und der Betriebsstrom einer einzelnen Lithiumbatterie, d. h. der Zelle, müssen innerhalb des Nennbereichs liegen, da sonst nicht nur die Zelle dauerhaft beschädigt wird, sondern auch katastrophale Folgen wie Explosion und Verbrennung eintreten können.
- Überladung: Die niedrigste Betriebsspannung der ternären Lithiumbatterie beträgt 2,8 V und die höchste Betriebsspannung 4,2 V. Die niedrigste Arbeitsspannung der Lithium-Eisenphosphat-Batterie beträgt 2,5 V und die höchste Arbeitsspannung 3,65 V. In der Batterieladesystem Eine Überladung führt dazu, dass die Zellenspannung die maximale Betriebsspannung überschreitet, was eine Überladung darstellt.
Eine Überladung kann zu einer Ausdehnung und Verformung des Batteriekerns, zu dauerhaften Schäden oder zu einem thermischen Durchgehen aufgrund eines internen Kurzschlusses führen, was schließlich zu schweren Unfällen wie Verbrennungen und Explosionen führen kann.
- Überentladung: Eine übermäßige Entladung führt dazu, dass die Zellenspannung unter die Mindestbetriebsspannung sinkt, was eine Überentladung darstellt. Bei einer Lithiumbatterie kann eine Überentladung auch zu einer dauerhaften Beschädigung des Batteriekerns führen und durch die große Wärmeentwicklung des Batteriekerns ein thermisches Durchgehen verursachen.
- Überstrom: Wenn der Lade- und Entladestrom der Batterie zu hoch ist und den Nennstrom der Batterie übersteigt, handelt es sich um Überstrom. Überstrom führt auch zu irreversiblen Schäden an der Batterie. Der Nennlade- und -entladestrom der Batterie unterliegt den Angaben des Batteriezellenherstellers.
4.was in einer Lithium-Batterie-Zelle enthalten ist
Die am häufigsten verwendeten Lithiumbatterien sind nach wie vor ternäre Lithium- und Lithiumeisenphosphatbatterien. Die wichtigsten Formen sind 18650, aber die Lithium-Ionen-Akkupack mit großen Einzelzellen hat niedrigere Kosten und geringere Anforderungen an den Montageprozess und wird zunehmend im Bereich der Batterien mit geringer Geschwindigkeit bevorzugt.
Bei der Entwicklung eines Batteriesatzes sind die wichtigsten Faktoren, die bei der Auswahl der Batterien zu berücksichtigen sind: Spannung, Kapazität, Volumen, Kosten, usw. Nehmen wir ein 60V20Ah-Akkupaket als Beispiel. Wenn er aus einer ternären Lithiumbatterie 18650 mit 2000mAh besteht, erfordert die Gesamtspannung von 60V 60V÷3.7V=16.2 Strings, d.h. 17 Strings werden in Reihe geschaltet, und die Gesamtkapazität von 20Ah erfordert 20Ah÷ 2Ah = 10 Zellen, d.h. jeder String erfordert 10 Zellen in Parallelschaltung. Der Batteriesatz ist 10P17S, was insgesamt 10P × 17S = 170 Zellen erfordert. Die Formel lässt sich wie folgt zusammenfassen:
        Die Gesamtspannung des Akkupacks V÷die Nennspannung einer einzelnen Zelle V=die Anzahl der Reihenschaltungen des Akkupacks S
        Gesamtkapazität des Batteriesatzes Ah÷Nennkapazität einer einzelnen Zelle Ah=Anzahl der Parallelschaltungen in jedem Strang des Batteriesatzes P
        Die Anzahl der Reihenschaltungen des Batteriesatzes S × die Anzahl der Parallelschaltungen des Batteriesatzes P = die Gesamtzahl der Zellen im Batteriesatz
Gut Lithium-Batteriezellen können gute Batterien herstellen, daher müssen sie vor der Montage auf ihre Konsistenz geprüft werden. Wenn keine automatische Sortiermaschine vorhanden ist, müssen Sie diese auch verwenden. Der Innenwiderstandsmesser wird manuell überprüft. Manche Anfänger lassen diesen Schritt aus, weil der Lieferant den Kapazitätsabgleich bereits vorgenommen hat, was zu großen versteckten Gefahren für das Akkupaket führt. Was in einer Lithiumbatterie steckt, folgt dem Prinzip der Konsistenzprüfung.
Es handelt sich um eine Kombination von Zellen desselben Herstellers und derselben Charge. Der Spannungsunterschied beträgt nicht mehr als 5 mV und der Unterschied im Innenwiderstand nicht mehr als 3 mΩ.
Wenn die Anzahl der gekauften Zellen gering ist, kann dies nicht erreicht werden. Diese Fehleranforderung muss auch in der Lage sein, die Spannung zu wählen und sie mit einer kleinen Innenwiderstandsdifferenz abzugleichen.
Daher sind Konsistenz und Kapazität die wichtigsten Indikatoren beim Kauf von Batterien. Derzeit handelt es sich bei den meisten in kleinen Chargen gekauften Batterien um B-Batterien oder zerlegte Batterien, und die Konsistenz der Batterien ist besonders wichtig.
5.was in einer Lithium-Batterie enthalten ist - Zusammensetzung
Was ist in einer Lithiumbatterie enthalten Die Materialzusammensetzung einer Lithiumbatterie umfasst hauptsächlich das Material der positiven Elektrode, das Material der negativen Elektrode, den Separator und den Elektrolyten.
- Material der Kathode
Unter den Kathodenmaterialien für Lithiumbatterien werden am häufigsten Lithiumkobaltoxid, Lithiummanganat, Lithiumeisenphosphat und ternäre Materialien (Polymere aus Nickel, Kobalt und Mangan) verwendet.
- Negatives Elektrodenmaterial
Bei den Materialien für die negative Elektrode von Lithiumbatterien handelt es sich derzeit hauptsächlich um Naturgraphit und Kunstgraphit. Zu den erforschten Anodenmaterialien gehören Nitride, PAS, Oxide auf Zinnbasis, Zinnlegierungen, Nanoanodenmaterialien und andere intermetallische Verbindungen.
- Diaphragma
Bei den vermarkteten Separatormaterialien handelt es sich hauptsächlich um Polyolefin-Separatoren auf der Basis von Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP). In der Struktur von Lithiumbatterien ist der Separator eine der wichtigsten inneren Komponenten.
- Elektrolyt
Der Elektrolyt wird aus hochreinen organischen Lösungsmitteln, Elektrolyt-Lithiumsalzen, notwendigen Zusatzstoffen und anderen Rohstoffen unter bestimmten Bedingungen und in bestimmten Verhältnissen hergestellt.
Die Frage, wie überschüssige Energie aufgefangen und als Reserveenergiequelle gespeichert werden kann, ist zu einer großen Herausforderung geworden. Die Technologie der stationären Energiespeicherung wird eine wichtige Rolle bei der Lösung dieses Problems spielen und ein wichtiger Bestandteil der künftigen Energieinfrastruktur werden.
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