Theo thống kê, nhu cầu toàn cầu về pin lithium-ion đã lên tới 1,3 tỷ và với việc không ngừng mở rộng các lĩnh vực ứng dụng, con số này đang tăng lên hàng năm.Do đó, với sự gia tăng nhanh chóng trong việc sử dụng pin lithium-ion trong các ngành công nghiệp khác nhau, hiệu suất an toàn của pin ngày càng nổi bật, không chỉ đòi hỏi hiệu suất sạc và xả tuyệt vời của pin lithium-ion mà còn đòi hỏi mức độ cao hơn. về hiệu suất an toàn.Rốt cuộc tại sao pin lithium lại cháy, thậm chí nổ, có thể tránh và loại bỏ những biện pháp nào?
Trước hết, chúng ta hãy tìm hiểu thành phần vật chất của pin lithium.Hiệu suất của pin lithium-ion chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc và hiệu suất của vật liệu bên trong pin được sử dụng.Những vật liệu pin bên trong này bao gồm vật liệu điện cực âm, chất điện phân, màng ngăn và vật liệu điện cực dương.Trong số đó, việc lựa chọn và chất lượng của vật liệu tích cực và tiêu cực quyết định trực tiếp đến hiệu suất và giá thành của pin lithium-ion.Do đó, việc nghiên cứu vật liệu điện cực dương và âm giá rẻ và hiệu suất cao là trọng tâm phát triển của ngành công nghiệp pin lithium-ion.
Vật liệu điện cực âm thường được chọn làm vật liệu carbon và hiện tại sự phát triển đã tương đối trưởng thành.Sự phát triển của vật liệu catốt đã trở thành một yếu tố quan trọng hạn chế việc cải thiện hơn nữa hiệu suất của pin lithium-ion và giảm giá.Trong quá trình sản xuất pin lithium-ion thương mại hiện nay, chi phí vật liệu catốt chiếm khoảng 40% tổng chi phí pin và việc giảm giá vật liệu catốt quyết định trực tiếp đến việc giảm giá pin lithium-ion.Điều này đặc biệt đúng đối với pin năng lượng lithium-ion.Ví dụ, một pin lithium-ion nhỏ cho điện thoại di động chỉ cần khoảng 5 gram vật liệu catốt, trong khi pin năng lượng lithium-ion để lái xe buýt có thể cần tới 500 kg vật liệu catốt.
Mặc dù về mặt lý thuyết có nhiều loại vật liệu có thể sử dụng làm điện cực dương của pin Li-ion nhưng thành phần chính của vật liệu điện cực dương phổ biến là LiCoO2.Khi sạc, điện thế được thêm vào hai cực của pin sẽ buộc hợp chất của điện cực dương giải phóng các ion lithium, được nhúng trong carbon của điện cực âm có cấu trúc dạng phiến.Khi phóng điện, các ion lithium kết tủa ra khỏi cấu trúc lớp của carbon và kết hợp lại với hợp chất ở điện cực dương.Sự chuyển động của các ion lithium tạo ra dòng điện.Đây là nguyên tắc hoạt động của pin lithium.
Mặc dù nguyên lý đơn giản nhưng trong thực tế sản xuất công nghiệp, có nhiều vấn đề thực tế hơn cần xem xét: vật liệu của điện cực dương cần có chất phụ gia để duy trì hoạt động của nhiều lần sạc và phóng điện, còn vật liệu của điện cực âm cần được thiết kế sao cho phù hợp. mức độ cấu trúc phân tử để chứa nhiều ion lithium hơn;chất điện phân lấp đầy giữa các điện cực dương và âm, ngoài việc duy trì sự ổn định còn cần phải có tính dẫn điện tốt và giảm điện trở trong của pin.
Mặc dù pin lithium-ion có tất cả những ưu điểm nêu trên nhưng yêu cầu về mạch bảo vệ tương đối cao, trong quá trình sử dụng phải tuân thủ nghiêm ngặt để tránh hiện tượng sạc quá mức, xả quá mức, dòng xả không được quá lớn, nói chung, tốc độ xả không được lớn hơn 0,2 C. Quá trình sạc của pin lithium được thể hiện trong hình.Trong chu kỳ sạc, pin lithium-ion cần phát hiện điện áp và nhiệt độ của pin trước khi bắt đầu sạc để xác định xem pin có thể sạc được hay không.Nếu điện áp hoặc nhiệt độ của pin nằm ngoài phạm vi được nhà sản xuất cho phép thì việc sạc pin sẽ bị cấm.Dải điện áp sạc cho phép là: 2,5V ~ 4,2V mỗi pin.
Trường hợp ắc quy đang xả sâu, bộ sạc bắt buộc phải có quá trình sạc trước để ắc quy đáp ứng đủ điều kiện sạc nhanh;sau đó, theo tốc độ sạc nhanh do nhà sản xuất pin khuyến nghị, thường là 1C, bộ sạc sạc pin với dòng điện không đổi và điện áp pin tăng chậm;khi điện áp pin đạt đến điện áp kết thúc đã đặt (thường là 4.1V hoặc 4.2V), quá trình sạc dòng không đổi sẽ chấm dứt và dòng sạc Khi điện áp pin đạt đến điện áp kết thúc đã đặt (thường là 4.1V hoặc 4.2V), quá trình sạc dòng không đổi chấm dứt, dòng sạc giảm nhanh và quá trình sạc bước vào quá trình sạc đầy;trong quá trình sạc đầy, dòng sạc giảm dần cho đến khi tốc độ sạc giảm xuống dưới C/10 hoặc hết thời gian sạc đầy, sau đó chuyển sang mức sạc cắt trên cùng;trong quá trình sạc ở mức cao nhất, bộ sạc sẽ bổ sung pin bằng dòng sạc rất nhỏ.Sau một thời gian sạc ở mức cao nhất, quá trình sạc sẽ bị tắt.
Thời gian đăng: 15-11-2022