3.7V litium batareya mühafizə lövhəsinin prinsipi - litium batareyanın ilkin və gərginlik standartlarının təhlili

Batareyaların geniş istifadəsi

Yüksək texnologiyanın inkişafının məqsədi onu bəşəriyyətə daha yaxşı xidmət etməkdir. 1990-cı ildə təqdim olunduğu gündən bəri litium-ion batareyaları əla performanslarına görə artdı və cəmiyyətdə geniş istifadə edildi. Litium-ion batareyaları tez bir zamanda digər akkumulyatorlar, məsələn, tanınmış mobil telefonlar, noutbuklar, kiçik videokameralar və s. kimi misilsiz üstünlükləri ilə bir çox sahələri işğal etdi. Getdikcə daha çox ölkə bu batareyadan hərbi məqsədlər üçün istifadə edir. Tətbiq göstərir ki, litium-ion batareya ideal kiçik yaşıl enerji mənbəyidir.

İkincisi, litium-ion batareyalarının əsas komponentləri

(1) Batareya qapağı

(2) Müsbət elektrod-aktiv material litium kobalt oksiddir

(3) Diafraqma - xüsusi kompozit membran

(4) Mənfi elektrod-aktiv material karbondur

(5) Üzvi elektrolit

(6) Batareya qutusu

Üçüncüsü, litium-ion batareyalarının üstün performansı

(1) Yüksək iş gərginliyi

(2) Daha böyük xüsusi enerji

(3) Uzun dövr ömrü

(4) Aşağı öz-özünə boşalma dərəcəsi

(5) Yaddaş effekti yoxdur

(6) Çirklənmə yoxdur

Dörd, litium batareya növü və tutum seçimi

Birincisi, batareyanın mühərrikinizin gücünə əsaslanaraq təmin etməli olduğu davamlı cərəyanı hesablayın (faktiki güc tələb edir və ümumiyyətlə, sürmə sürəti müvafiq real gücə uyğundur). Məsələn, tutaq ki, mühərrikin 20a (1000v-də 48w motor) davamlı cərəyanı var. Bu halda, batareya uzun müddət 20a cərəyan təmin etməlidir. Temperatur artımı dayazdır (yayda havanın temperaturu 35 dərəcə olsa belə, batareyanın temperaturu 50 dərəcədən aşağı idarə olunur). Bundan əlavə, cərəyan 20v-də 48a olarsa, həddindən artıq təzyiq ikiqat artır (96v, məsələn, CPU 3) və davamlı cərəyan təxminən 50a-a çatacaq. Uzun müddət həddindən artıq gərginlikdən istifadə etmək istəyirsinizsə, lütfən, davamlı olaraq 50a cərəyan təmin edə bilən batareya seçin (hələ də temperaturun artmasına diqqət yetirin). Buradakı fırtınanın davamlı cərəyanı tacirin nominal akkumulyator boşalma qabiliyyəti deyil. Tacir iddia edir ki, bir neçə C (yaxud yüzlərlə amper) akkumulyatorun boşalma qabiliyyətidir və bu cərəyanda boşaldılırsa, batareya güclü istilik əmələ gətirir. İstilik adekvat şəkildə yayılmazsa, batareyanın ömrü qısa olacaq. (Və bizim elektrik nəqliyyat vasitələrinin akkumulyator mühiti ondan ibarətdir ki, akkumulyatorlar yığılıb boşaldılır. Əsasən heç bir boşluq qalmır və qablaşdırma çox sıxdır, istiliyi dağıtmaq üçün havanın soyudulmasını necə məcbur etmək bir yana qalsın). Bizim istifadə mühitimiz çox sərtdir. İstifadə üçün batareyanın boşaldılması cərəyanını azaltmaq lazımdır. Batareyanın boşalma cərəyanı qabiliyyətini qiymətləndirmək, batareyanın müvafiq temperatur artımının bu cərəyanda nə qədər olduğunu görməkdir.

Burada müzakirə olunan yeganə prinsip istifadə zamanı batareyanın temperaturunun yüksəlməsidir (yüksək temperatur litium batareyanın ömrünün ölümcül düşmənidir). Batareyanın temperaturunu 50 dərəcədən aşağı idarə etmək yaxşıdır. (20-30 dərəcə arasında ən yaxşısıdır). Bu həm də o deməkdir ki, əgər bu, tutumlu tipli litium batareyadırsa (0.5C-dən aşağı boşaldılır), 20a-lıq davamlı boşalma cərəyanı 40ah-dan çox tutum tələb edir (əlbəttə ki, ən vacib şey batareyanın daxili müqavimətindən asılıdır). Güc tipli litium batareyadırsa, 1C-yə uyğun olaraq davamlı olaraq boşaldılması adətdir. Hətta A123 ultra aşağı daxili müqavimətli güc tipli litium batareyanı 1C-də çıxarmaq daha yaxşıdır (2C-dən çox olmamaq daha yaxşıdır, 2C boşalma yalnız yarım saat istifadə edilə bilər və çox faydalı deyil). Tutum seçimi avtomobilin saxlama yerinin ölçüsündən, şəxsi xərclər büdcəsindən və avtomobil fəaliyyətlərinin gözlənilən çeşidindən asılıdır. (Kiçik qabiliyyət ümumiyyətlə güc tipli litium batareya tələb edir)

5. Batareyaların ekranlaşdırılması və yığılması

Litium batareyalarının seriyalı istifadəsinin böyük tabu, batareyanın öz-özünə boşaldılmasının ciddi balanssızlığıdır. Nə qədər ki, hamı bərabər balanssızdır, hər şey qaydasındadır. Problem ondadır ki, bu dövlət birdən-birə qeyri-sabitdir. Yaxşı bir akkumulyator kiçik bir öz-özünə boşalmaya malikdir, pis bir fırtına böyük bir öz-özünə boşalmaya malikdir və öz-özünə boşalmanın kiçik olmadığı və ya olmadığı bir vəziyyət ümumiyyətlə yaxşıdan pisə dəyişdirilir. Dövlət, bu proses qeyri-sabitdir. Buna görə də, böyük öz-özünə boşalma olan batareyaları ekrandan çıxarmaq və yalnız kiçik öz-özünə boşalma olan batareyanı tərk etmək lazımdır (ümumiyyətlə, ixtisaslı məhsulların öz-özünə boşalması kiçikdir və istehsalçı bunu ölçmüşdür və problem budur ki, bir çox keyfiyyətsiz məhsullar bazara axır).

Kiçik öz-özünə boşalmaya əsaslanaraq, oxşar tutumlu seriyaları seçin. Güc eyni olmasa belə, batareyanın ömrünə təsir etməyəcək, lakin bütün batareya paketinin funksional qabiliyyətinə təsir edəcək. Məsələn, 15 akkumulyatorun tutumu 20ah, yalnız bir akkumulyator isə 18ahdır, buna görə də bu batareya qrupunun ümumi tutumu yalnız 18ah ola bilər. İstifadənin sonunda batareya bitəcək və qoruyucu lövhə qorunacaq. Bütün akkumulyatorun gərginliyi hələ də nisbətən yüksəkdir (çünki digər 15 batareyanın gərginliyi standartdır və hələ də elektrik enerjisi var). Buna görə də, bütün akkumulyator dəstinin boşalmadan qorunma gərginliyi bütün batareya paketinin tutumunun eyni olub-olmadığını müəyyən edə bilər (bir şərtlə ki, bütün batareya dəsti tam doldurulduqda hər bir batareya hüceyrəsi tam doldurulmalıdır). Qısacası, balanssız tutum batareyanın ömrünə təsir etmir, yalnız bütün qrupun qabiliyyətinə təsir edir, buna görə də oxşar dərəcədə bir montaj seçməyə çalışın.

Yığılmış batareya elektrodlar arasında yaxşı ohmik təmas müqavimətinə nail olmalıdır. Tel və elektrod arasındakı təmas müqaviməti nə qədər kiçik olsa, bir o qədər yaxşıdır; əks halda, əhəmiyyətli bir əlaqə müqaviməti olan elektrod qızdırılacaq. Bu istilik elektrod boyunca batareyanın içərisinə keçəcək və batareyanın ömrünə təsir edəcək. Əlbəttə ki, əhəmiyyətli montaj müqavimətinin təzahürü, eyni boşalma cərəyanı altında batareya paketinin əhəmiyyətli bir gərginlik düşməsidir. (Gərginliyin düşməsinin bir hissəsi hüceyrənin daxili müqavimətidir, bir hissəsi isə yığılmış kontakt müqaviməti və naqil müqavimətidir)

Altı, qoruyucu lövhənin seçilməsi və doldurulması və boşaldılması istifadə məsələləri

(Məlumatlar üçün lityum dəmir fosfat batareyası, adi 3.7v batareyanın prinsipi eynidir, lakin məlumat fərqlidir)

Qoruyucu lövhənin məqsədi batareyanı həddindən artıq yükləmə və boşalmadan qorumaq, yüksək cərəyanın fırtınaya zərər verməsinin qarşısını almaq və batareya tam doldurulduqda batareyanın gərginliyini balanslaşdırmaqdır (tarazlaşdırma qabiliyyəti ümumiyyətlə nisbətən kiçikdir, ona görə də özü-özünə boşaldılan batareyanın qoruyucu lövhəsi, bu, müstəsna olaraq, balanslaşdırmaq çətindir və hər hansı bir vəziyyətdə balansı saxlayan qoruyucu lövhələr də var, yəni kompensasiya doldurulmanın əvvəlindən həyata keçirilir, bu çox nadir görünür).

Batareya paketinin ömrü üçün batareyanın doldurulma gərginliyinin istənilən vaxt 3.6v-dan çox olmaması tövsiyə olunur, bu o deməkdir ki, qoruyucu lövhənin qoruyucu hərəkət gərginliyi 3.6v-dan yüksək deyil və balanslaşdırılmış gərginliyin olması tövsiyə olunur. 3.4v-3.5v (hər bir hüceyrə 3.4v 99% -dən çox batareya dolduruldu, statik vəziyyətə aiddir, yüksək cərəyanla doldurarkən gərginlik artacaq). Batareyanın boşaldılmasından qorunma gərginliyi ümumiyyətlə 2.5v-dan yuxarıdır (2v-dən yuxarı böyük problem deyil, ümumiyyətlə onu tamamilə enerjisiz istifadə etmək şansı azdır, ona görə də bu tələb yüksək deyil).

Şarj cihazının tövsiyə olunan maksimum gərginliyi (doldurmanın son addımı ən yüksək sabit gərginlikli şarj rejimi ola bilər) 3.5*, simlərin sayı, məsələn, 56 sıra üçün təxminən 16v-dir. Adətən, batareyanın ömrünü təmin etmək üçün doldurma hər hüceyrəyə (əsasən tam doldurulmuş) orta hesabla 3.4v-da kəsilə bilər. Yenə də, batareyanın nüvəsinin böyük bir öz-özünə boşalması varsa, qoruyucu lövhə hələ tarazlamağa başlamadığından, zamanla bütöv bir qrup kimi davranacaq; tutumu tədricən azalır. Buna görə də, hər bir batareyanı mütəmadi olaraq 3.5v-3.6v-a doldurmaq lazımdır (məsələn, hər həftə) və bir neçə saat saxlamaq lazımdır (ortalama bərabərləşdirmə başlanğıc gərginliyindən böyükdür), öz-özünə boşalma bir o qədər çox olur. , bərabərləşdirmə nə qədər uzun çəkəcək. Öz-özünə boşalma Böyük ölçülü batareyaları balanslaşdırmaq çətindir və onları aradan qaldırmaq lazımdır. Beləliklə, bir qoruyucu lövhə seçərkən, 3.6v həddindən artıq gərginlik qorunmasını seçməyə çalışın və 3.5v ətrafında bərabərləşdirməyə başlayın. (Bazarda həddindən artıq gərginlikdən qorunmanın əksəriyyəti 3.8v-dən yuxarıdır və tarazlıq 3.6v-dan yuxarı formalaşır). Uyğun balanslaşdırılmış başlanğıc gərginliyinin seçilməsi qoruyucu gərginlikdən daha vacibdir, çünki maksimum gərginlik şarj cihazının maksimum gərginlik həddini tənzimləməklə tənzimlənə bilər (yəni qoruyucu lövhənin adətən yüksək gərginlikli mühafizə etmək şansı yoxdur). Yenə də hesab edək ki, balanslaşdırılmış gərginlik yüksəkdir. Bu halda, batareya paketinin tarazlaşdırmaq şansı yoxdur (şarjetmə gərginliyi tarazlıq gərginliyindən çox deyilsə, lakin bu, batareyanın xidmət müddətinə təsir etmirsə), hüceyrə özünü boşaltma qabiliyyətinə görə tədricən azalacaq (bir ideal hüceyrə 0-ın öz-özünə boşalması mövcud deyil).

Qoruyucu lövhənin davamlı boşalma cərəyanı qabiliyyəti. Bu şərh üçün ən pis şeydir. Çünki qoruyucu lövhənin cari məhdudlaşdırma qabiliyyəti mənasızdır. Məsələn, 75nf75 borusunun 50a cərəyanı keçməsinə icazə versəniz (hazırda istilik gücü təxminən 30w, eyni port lövhəsi ilə ardıcıl olaraq ən azı iki 60w), yaymaq üçün kifayət qədər istilik qəbuledicisi olduğu müddətcə isiqdir hec bir problemi yoxdur. Borunu yandırmadan 50a və ya daha yüksək temperaturda saxlanıla bilər. Ancaq bu qoruyucu lövhənin 50a cərəyana davam edə biləcəyini söyləyə bilməzsiniz, çünki hər kəsin qoruyucu panellərinin əksəriyyəti batareya qutusuna batareyaya çox yaxın və ya hətta yaxın yerləşdirilir. Buna görə belə yüksək temperatur batareyanı qızdıracaq və qızdıracaq. Problem ondadır ki, fırtınanın ölümcül düşməni yüksək temperaturdur.

Buna görə də, qoruyucu lövhənin istifadə mühiti cari limitin necə seçiləcəyini müəyyən edir (mühafizə lövhəsinin özünün cari tutumu deyil). Tutaq ki, qoruyucu lövhə batareya qutusundan çıxarılıb. Bu halda, istilik qəbuledicisi olan demək olar ki, hər hansı bir qoruyucu lövhə 50a və ya daha yüksək davamlı cərəyanı idarə edə bilər (bu zaman yalnız qoruyucu lövhənin tutumu nəzərə alınır və temperaturun yüksəlməsinə səbəb olan zədələnmədən narahat olmağa ehtiyac yoxdur. batareya hüceyrəsi). Daha sonra müəllif batareya ilə eyni məhdud məkanda hamının adətən istifadə etdiyi mühitdən danışır. Bu zaman qoruyucu lövhənin maksimum istilik gücü ən yaxşı şəkildə 10 Vt-dan aşağı idarə olunur (əgər bu kiçik bir qoruyucu lövhədirsə, 5 Vt və ya daha az lazımdır və böyük həcmli qoruyucu lövhə 10 Vt-dan çox ola bilər, çünki yaxşı istilik yayılmasına malikdir. və temperatur çox yüksək olmayacaq). Nə qədər uyğun olduğuna gəlincə, davam etmək tövsiyə olunur. Cərəyan tətbiq edildikdə bütün lövhənin maksimum temperaturu 60 dərəcədən çox deyil (ən yaxşısı 50 dərəcədir). Teorik olaraq, qoruyucu lövhənin temperaturu nə qədər aşağı olarsa, bir o qədər yaxşıdır və hüceyrələrə daha az təsir edəcəkdir.

Eyni port lövhəsi elektrik enerjisi ilə doldurulması ilə ardıcıl bağlandığından, eyni vəziyyətin istilik istehsalı fərqli port lövhəsindən iki dəfə çoxdur. Eyni istilik generasiyası üçün yalnız boruların sayı dörd dəfə çoxdur (eyni modelin əsası altında). Gəlin hesablayaq, əgər 50a davamlı cərəyandırsa, onda mos daxili müqavimət iki milliohm (bu ekvivalent daxili müqaviməti əldə etmək üçün 5 ədəd 75nf75 boru lazımdır), istilik gücü isə 50*50*0.002=5w təşkil edir. Bu zaman, bu mümkündür (əslində, 2 milliohms daxili müqavimət mos cari gücü 100a-dən çox, bu, heç bir problem deyil, lakin istilik böyükdür). Eyni port lövhəsidirsə, 4 2 milliohm daxili müqavimət mos lazımdır (hər iki paralel daxili müqavimət bir milliohmdur və sonra ardıcıl olaraq birləşdirilir, ümumi daxili müqavimət 2 milyona bərabərdir 75 boru istifadə olunur, ümumi sayı 20). Tutaq ki, 100a davamlı cərəyan istilik gücünün 10w olmasına imkan verir. Bu halda, daxili müqaviməti 1 milliohm olan bir xətt tələb olunur (təbii ki, dəqiq ekvivalent daxili müqavimət MOS paralel bağlantısı ilə əldə edilə bilər). Fərqli portların sayı hələ də dörd dəfədirsə, 100a davamlı cərəyan hələ də maksimum 5 Vt istilik gücünə imkan verirsə, o zaman yalnız 0.5 milliohm boru istifadə edilə bilər ki, bu da eynini yaratmaq üçün 50a davamlı cərəyanla müqayisədə dörd dəfə çox miqdarda mos tələb edir. istilik miqdarı). Buna görə də, qoruyucu lövhədən istifadə edərkən, temperaturu azaltmaq üçün əhəmiyyətsiz daxili müqavimətə malik bir lövhə seçin. Daxili müqavimət müəyyən edilmişdirsə, lütfən, lövhənin və xarici istiliyin daha yaxşı yayılmasına icazə verin. Qoruyucu lövhəni seçin və satıcının davamlı cərəyan gücünə qulaq asmayın. Mühafizə lövhəsinin boşalma dövrəsinin ümumi daxili müqavimətini soruşun və onu özünüz hesablayın (hansı növ boru istifadə edildiyini, nə qədər miqdarda istifadə olunduğunu soruşun və daxili müqavimətin hesablanmasını özünüz yoxlayın). Müəllif hiss edir ki, o, satıcının nominal davamlı cərəyanı altında boşaldılırsa, qoruyucu lövhənin temperatur artımı nisbətən yüksək olmalıdır. Buna görə də, azalma ilə qoruyucu lövhə seçmək yaxşıdır. (50a davamlı deyin, 30a istifadə edə bilərsiniz, 50a sabit lazımdır, 80a nominal davamlı almaq yaxşıdır). 48v CPU istifadə edən istifadəçilər üçün mühafizə lövhəsinin ümumi daxili müqavimətinin iki milliohm-dan çox olmaması tövsiyə olunur.

Eyni port lövhəsi ilə fərqli port lövhəsi arasındakı fərq: eyni port lövhəsi doldurma və boşaltma üçün eyni xəttdir və həm doldurma, həm də boşalma qorunur.

Fərqli port lövhəsi doldurma və boşaltma xətlərindən müstəqildir. Doldurma portu yalnız şarj edərkən həddindən artıq yüklənmədən qoruyur və şarj portundan çıxarıldıqda qorumur (lakin o, tamamilə boşalda bilər, lakin şarj portunun cari tutumu ümumiyyətlə nisbətən kiçikdir). Boşaltma portu boşalma zamanı həddindən artıq boşalmadan qoruyur. Boşaltma portundan doldurulursa, həddindən artıq yükləmə əhatə olunmur (buna görə də CPU-nun tərs doldurulması müxtəlif port lövhəsi üçün tamamilə istifadə edilə bilər. Və əks yük istifadə olunan enerjidən daha azdır, ona görə də həddindən artıq yükləmədən narahat olmayın. tərs doldurulma səbəbiylə akkumulyator. Tam ödənişlə çıxmasanız, dərhal bir neçə kilometr eniş olar. Əgər eabs tərs doldurmağa davam etsəniz, batareyanı həddindən artıq doldurmaq mümkündür, bu mövcud deyil), lakin şarjdan müntəzəm istifadə Heç vaxt doldurmayın doldurma gərginliyinə daim nəzarət etməyincə, boşalma portundan (məsələn, müvəqqəti yol kənarında təcili yüksək cərəyan doldurma, siz boşalma portundan etibar edə bilərsiniz və tam doldurulmadan sürməyə davam edə bilərsiniz, həddindən artıq yükləmədən narahat olmayın)

Mühərrikinizin maksimum davamlı cərəyanını hesablayın, bu sabit cərəyana cavab verə biləcək uyğun tutuma və ya gücə malik akkumulyator seçin və temperatur artımı idarə olunur. Qoruyucu lövhənin daxili müqaviməti mümkün qədər azdır. Mühafizə lövhəsinin həddindən artıq cərəyan mühafizəsi yalnız qısaqapanmadan qorunma və digər anormal istifadə mühafizəsi tələb edir (qoruma lövhəsinin layihəsini məhdudlaşdırmaqla nəzarətçi və ya motor tərəfindən tələb olunan cərəyanı məhdudlaşdırmağa çalışmayın). Çünki mühərrikinizə 50a cərəyan lazımdırsa, 40a cərəyanını təyin etmək üçün qoruyucu lövhədən istifadə etmirsiniz ki, bu da tez-tez qorunmaya səbəb olacaq. Nəzarətçinin qəfil elektrik kəsilməsi nəzarətçini asanlıqla zədələyəcək.

Litium-ion batareyalarının yeddi, gərginlik standart analizi

(1) Açıq dövrə gərginliyi: işləməyən vəziyyətdə olan litium-ion batareyasının gərginliyinə aiddir. Bu zaman cərəyan yoxdur. Batareya tam doldurulduqda, batareyanın müsbət və mənfi elektrodları arasındakı potensial fərq adətən 3.7V ətrafında olur və yüksək 3.8V-ə çata bilər;

(2) Açıq dövrə gərginliyinə uyğun olan iş gərginliyi, yəni aktiv vəziyyətdə olan litium-ion batareyasının gərginliyidir. Bu zaman cərəyan axır. Çünki cərəyan axdığı zaman daxili müqaviməti aşmaq lazımdır, işləmə gərginliyi həmişə elektrik enerjisi zamanı ümumi gərginlikdən aşağıdır;

(3) Son gərginlik: yəni, batareya litium-ion batareyanın quruluşu ilə müəyyən edilən xüsusi bir gərginlik dəyərinə yerləşdirildikdən sonra boşalmağa davam etməməlidir, adətən qoruyucu lövhə, batareyanın gərginliyi zaman axıdılması dayandırılır təxminən 2.95V;

(4) Standart gərginlik: Prinsipcə, standart gərginliyə nominal gərginlik də deyilir ki, bu da batareyanın müsbət və mənfi materiallarının kimyəvi reaksiyası nəticəsində yaranan potensial fərqin gözlənilən dəyərinə aiddir. Litium-ion batareyasının nominal gərginliyi 3.7V-dir. Görünür ki, standart gərginlik Standart iş gərginliyidir;

Yuxarıda göstərilən dörd litium-ion batareyanın gərginliyinə əsasən, iş vəziyyətində olan litium-ion batareyanın gərginliyi standart gərginliyə və iş gərginliyinə malikdir. İşləməyən vəziyyətdə, litium-ion batareyanın gərginliyi litium-ion batareyaya görə açıq dövrə gərginliyi ilə son gərginlik arasındadır. İon batareyasının kimyəvi reaksiyası təkrar istifadə edilə bilər. Buna görə də, litium-ion batareyanın gərginliyi son gərginlikdə olduqda, batareya doldurulmalıdır. Batareya uzun müddət doldurulmazsa, batareyanın ömrü azalacaq və ya hətta köhnələcək.