Com o desenvolvimento da tecnologia das baterias de lítio e a diminuição gradual do custo das baterias industriais e sistemas comerciais de armazenamento de energiaAs baterias de lítio têm sido amplamente utilizadas em vários domínios. Destacam-se as suas vantagens, como a elevada densidade energética, a longa vida útil e a maior conformidade com os conceitos de proteção ambiental. No futuro da era digital, mais equipamentos serão electrificados.
Como a nova energia é a pedra angular da sociedade digital, a tendência de desenvolvimento futuro das baterias de lítio é ilimitada. Este artigo apresenta principalmente o que existe numa pilha de lítio.
1. O que contém uma pilha de lítio em diferentes partes?
- Tensão: unidade volt V
A tensão é a diferença de potencial através da bateria, que pode ser comparada à pressão da água num tubo de água.
- Atual : Ampere A
O movimento direcional das cargas cria uma corrente eléctrica. A corrente eléctrica pode ser o movimento de electrões em condutores como os fios, ou o movimento de iões no eletrólito nos eléctrodos positivo e negativo.
- Capacidade: ampere-hora Ah
A quantidade de eletricidade armazenada numa bateria é medida em amperes por hora, o que representa a quantidade de eletricidade que é continuamente carregada ou descarregada da bateria numa hora. Por exemplo, uma bateria de 20Ah significa que pode descarregar continuamente durante 1 hora com uma corrente de 20A, e pode descarregar durante 2 horas com uma corrente de 10A.
Valor aproximado da tensão adequada marcada pelo fabricante Este valor durará o tempo de descarga mais longo. Por exemplo, a tensão de funcionamento da pilha de lítio ternária situa-se entre 2,8 V e 4,2 V, e a tensão nominal é de 3,7 V. A tensão de funcionamento do fosfato de ferro-lítio situa-se entre 2,5V e 3,65V, e a tensão nominal é de 3,2V. Estamos a conceber um conjunto de baterias Ao calcular a tensão, a tensão nominal é utilizada como base.
- Capacidade nominal
A capacidade da célula da bateria para armazenar energia eléctrica assinalada pelo fabricante é geralmente expressa em mAh ou Ah (1000mAh=1Ah). A capacidade nominal é uma base importante para a conceção de conjuntos de baterias, para o cálculo da capacidade e para garantir a consistência.
- Ampliação C
O rácio entre a corrente e a capacidade nominal da bateria quando a bateria está a carregar e a descarregar. Este é um parâmetro muito importante para as baterias de lítio. O tempo máximo de carga e descarga e a corrente de carga e descarga da bateria podem ser calculados com base na taxa. Por exemplo, para uma bateria de 2Ah 5C, 5C significa que 2Ah de eletricidade podem ser descarregados em 0,2 horas ao máximo, que é a descarga contínua máxima da bateria. A corrente pode atingir 10A.
A fórmula do tempo de descarga mais rápido: 1÷5C=0,2 horas
Fórmula da corrente máxima de descarga: 2Ah×5C=10A.
A bateria também pode ser comparada a um balde. 1C significa que existe uma torneira. Quando a torneira está totalmente aberta, a água do balde esvazia-se em apenas uma hora. 5C significa que o balde tem mais 4 torneiras do mesmo tamanho que as anteriores. A torneira está totalmente aberta.
Em condições normais, o caudal de 5C é cinco vezes superior ao de 1C e o tempo necessário para escoar um balde de água é apenas um quinto do de 1C. As células de bateria com ampliações maiores são mais caras. As pilhas com ampliação adequada devem ser seleccionadas de acordo com o cenário de utilização.
Por exemplo, os drones, os aeromodelos, as ferramentas eléctricas, etc., têm restrições em termos de tamanho e peso, mas a potência do motor é grande e a corrente de descarga contínua é grande. O que está em Em termos de uma bateria de lítio, é impossível tornar a tensão e a capacidade da bateria suficientemente grandes.
Neste caso, pode ser compensado por baterias de alta velocidade, geralmente acima de 10C. Os veículos de baixa velocidade têm geralmente uma tensão e uma capacidade mais elevadas, e as baterias de 3C ou 5C são basicamente suficientes. Quanto maior for a ampliação, menor será a resistência interna.
2. O que é um curto-circuito numa bateria de lítio?
A corrente forma um circuito entre os eléctrodos positivo e negativo diretamente através dos fios internos ou externos da bateria, sem passar por aparelhos eléctricos externos, fazendo com que toda a corrente flua de volta para a bateria. Esta situação é designada por curto-circuito.
Os curtos-circuitos internos incluem principalmente curtos-circuitos internos forçados causados por objectos metálicos que perfuram o invólucro da bateria, e a expansão e deformação das células da bateria após sobrecarga, resultando em curtos-circuitos de contacto entre os materiais positivos e negativos no interior das células da bateria.
Os curto-circuitos externos são causados principalmente por uma disposição não razoável dos cabos da placa de proteção e pela extrusão que faz com que a borracha de isolamento dos cabos caia e provoque um curto-circuito. Curtos-circuitos entre o invólucro da bateria e o barramento, o invólucro e o invólucro, etc., causados por medidas de isolamento insuficientes quando as células da bateria estão dispostas.
Quando ocorre um curto-circuito, a corrente será muito grande, o que levará a consequências de acidentes aéreos. A maioria dos acidentes com baterias de lítio é causada por curto-circuitos, pelo que o perigo oculto dos curto-circuitos deve ser eliminado nas operações práticas. Se estiver interessado, pode encontrar aqui mais informações sobre melhores fabricantes de bes.
3. O que são a sobrecarga, a descarga excessiva e a sobreintensidade das baterias de lítio?
A tensão e a corrente de trabalho de uma única pilha de lítio, ou seja, a célula, devem estar dentro da gama nominal, caso contrário, não só causará danos permanentes na célula, como também poderá causar consequências catastróficas, como explosão e combustão.
- Sobrecarga: A tensão de funcionamento mais baixa da pilha de lítio ternária é de 2,8V e a tensão de funcionamento mais elevada é de 4,2V. A tensão de funcionamento mais baixa da bateria de fosfato de ferro-lítio é de 2,5V e a tensão de funcionamento mais alta é de 3,65V. Na sistema de carregamento da bateria a sobrecarga fará com que a tensão da pilha ultrapasse a tensão máxima de funcionamento, o que constitui uma sobrecarga.
A sobrecarga pode causar expansão e deformação do núcleo da bateria, danos permanentes ou fuga térmica causada por curto-circuito interno, o que pode eventualmente levar a acidentes graves, como combustão e explosões.
- Sobrecarga: Uma descarga excessiva fará com que a tensão da célula seja inferior à tensão mínima de funcionamento, o que constitui uma descarga excessiva. No caso de uma bateria de lítio, a descarga excessiva pode também causar danos permanentes no núcleo da bateria e provocar riscos de segurança de fuga térmica devido à grande quantidade de calor gerada pelo núcleo da bateria.
- Sobrecorrente: Se a corrente de carga e descarga da bateria for demasiado elevada e exceder a corrente nominal da bateria, trata-se de sobreintensidade. A sobrecorrente também provoca danos irreversíveis na bateria. A corrente nominal de carga e descarga da bateria está sujeita às especificações do fabricante da célula da bateria.
4. o que contém uma pilha de lítio
No que diz respeito às baterias de lítio, as baterias mais utilizadas continuam a ser as de lítio ternário e as de fosfato de ferro-lítio. Os formatos principais são 18650, mas as bateria de iões de lítio com grandes células individuais tem um custo mais baixo e requisitos de processo de montagem mais reduzidos, sendo cada vez mais favorecida no domínio das baterias de baixa velocidade.
Ao conceber um conjunto de baterias, os principais factores a considerar na seleção das baterias são: tensão, capacidade, volume, custo, etc. Tomemos como exemplo um conjunto de baterias de 60V20Ah. Se for feito de uma bateria de lítio ternária 2000mAh 18650, a tensão total de 60V exigirá 60V÷3,7V=16,2 cadeias, ou seja, 17 cadeias serão ligadas em série, e a capacidade total de 20Ah exigirá 20Ah÷ 2Ah = 10 células, ou seja, cada cadeia exige 10 células em paralelo. O conjunto de baterias é 10P17S, o que requer um total de 10P × 17S = 170 células. A fórmula pode ser resumida da seguinte forma
A tensão total do conjunto de baterias V÷a tensão nominal de uma única célula V=o número de ligações em série do conjunto de baterias S
A capacidade total do conjunto de baterias Ah÷a capacidade nominal de uma única célula Ah=o número de ligações paralelas em cada string do conjunto de baterias P
O número de ligações em série da bateria S × o número de ligações em paralelo da bateria P = o número total de células da bateria
Bom células de bateria de lítio podem produzir boas pilhas, pelo que a sua consistência deve ser verificada antes da montagem. Se não existir uma máquina de seleção automática, também é necessário utilizá-la. O medidor de resistência interna é selecionado manualmente. Alguns principiantes omitem este passo porque o fornecedor já efectuou a correspondência de capacidade, o que causará grandes perigos ocultos para a bateria. O que está numa bateria de lítio segue o princípio da triagem de consistência.
Trata-se de uma combinação de pilhas do mesmo fabricante e do mesmo lote. A diferença de tensão não excede 5mV e a diferença de resistência interna não excede 3mΩ.
Se o número de células adquiridas for pequeno, não pode ser alcançado. Este requisito de erro também deve ser capaz de selecionar a tensão e combiná-la com uma pequena diferença de resistência interna.
Por conseguinte, a consistência e a capacidade são os principais indicadores na compra de pilhas. Atualmente, a maioria das pilhas adquiridas em pequenos lotes são pilhas de qualidade B ou pilhas desmontadas, e a consistência das pilhas é particularmente importante.
5. o que contém uma bateria de lítio - composição
O que contém uma bateria de lítio A composição do material da bateria de lítio inclui principalmente material de elétrodo positivo, material de elétrodo negativo, separador e eletrólito.
- Material catódico
Entre os materiais do cátodo das baterias de lítio, os materiais mais utilizados são o óxido de lítio e cobalto, o manganato de lítio, o fosfato de lítio e ferro e os materiais ternários (polímeros de níquel, cobalto e manganês).
- Material do elétrodo negativo
Entre os materiais do elétrodo negativo, os actuais materiais do elétrodo negativo das baterias de lítio são principalmente a grafite natural e a grafite artificial. Os materiais do ânodo que estão a ser explorados incluem nitretos, PAS, óxidos à base de estanho, ligas de estanho, materiais do nano-ânodo e outros compostos intermetálicos.
- Diafragma
Os materiais de separação comercializados são principalmente separadores de poliolefina (poliolefina) à base de polietileno (PE) e polipropileno (PP). Na estrutura das baterias de lítio, o separador é um dos principais componentes internos.
- Eletrólito
O eletrólito é preparado a partir de solventes orgânicos de elevada pureza, sais de lítio do eletrólito, aditivos necessários e outras matérias-primas em determinadas condições e em determinadas proporções.
A forma de captar e armazenar o excesso de energia como fonte de energia de reserva tornou-se um grande desafio. A tecnologia de armazenamento de energia estacionária desempenhará um papel importante na resolução deste problema e tornar-se-á uma parte importante da futura infraestrutura energética.
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