Sa pagkakaron, kadaghanan sa mga aksidente sa kaluwasan sa mga baterya sa lithium-ion mahitabo tungod sa kapakyasan sa proteksyon nga sirkito, nga maoy hinungdan sa pagkalagiw sa thermal sa baterya ug miresulta sa sunog ug pagbuto. Busa, aron maamgohan ang luwas nga paggamit sa lithium nga baterya, ang disenyo sa proteksyon nga sirkito ilabinang importante, ug ang tanang matang sa mga hinungdan nga hinungdan sa kapakyasan sa lithium battery kinahanglan nga tagdon. Gawas pa sa proseso sa produksiyon, ang mga kapakyasan sa panguna gipahinabo sa mga pagbag-o sa gawas nga grabe nga mga kahimtang, sama sa sobra nga bayad, sobra nga pag-discharge ug taas nga temperatura. Kung kini nga mga parameter gibantayan sa tinuud nga oras ug ang katugbang nga mga lakang sa pagpanalipod himuon kung kini magbag-o, malikayan ang pagkahitabo sa thermal runaway. Ang disenyo sa kaluwasan sa lithium nga baterya naglakip sa daghang mga aspeto: pagpili sa cell, disenyo sa istruktura ug disenyo sa kaluwasan sa BMS.

Pagpili sa cell

Adunay daghang mga hinungdan nga nakaapekto sa kaluwasan sa cell diin ang pagpili sa materyal sa cell mao ang pundasyon. Tungod sa lain-laing mga kemikal nga mga kabtangan, ang kaluwasan lain-laing mga lain-laing mga cathode materyales sa lithium battery. Pananglitan, ang lithium iron phosphate kay olivine-shaped, nga medyo lig-on ug dili dali mahugno. Ang Lithium cobaltate ug lithium ternary, bisan pa, mga layered nga istruktura nga dali mahugno. Ang pagpili sa separator importante usab, tungod kay ang pasundayag niini direktang may kalabutan sa kaluwasan sa selula. Busa sa pagpili sa cell, dili lamang mga taho sa detection apan usab ang proseso sa produksiyon sa tiggama, mga materyales ug ang ilang mga parameter ang pagaisipon.

Disenyo sa estruktura

Ang disenyo sa istruktura sa baterya nag-una nga gikonsiderar ang mga kinahanglanon sa pagkakabukod ug pagwagtang sa kainit.

• Ang mga kinahanglanon sa insulasyon sa kasagaran naglakip sa mosunod nga mga aspeto: Pagbulag tali sa positibo ug negatibo nga elektrod; Pagbulag tali sa cell ug enclosure; Insulasyon tali sa mga tab sa poste ug enclosure; PCB electrical spacing ug creepage distance, internal wiring design, grounding design, etc.
• Ang pagwagtang sa kainit kasagaran alang sa pipila ka dagkong pagtipig sa enerhiya o mga baterya sa traksyon. Tungod sa taas nga kusog sa kini nga mga baterya, ang kainit nga namugna kung nag-charge ug nag-discharge dako kaayo. Kung ang kainit dili mawala sa oras, ang kainit magtigum ug moresulta sa mga aksidente. Busa, ang pagpili ug disenyo sa mga materyales sa enclosure (Kini kinahanglan nga adunay piho nga mekanikal nga kalig-on ug dustproof ug waterproof nga mga kinahanglanon), ang pagpili sa makapabugnaw nga sistema ug uban pang internal nga thermal insulation, heat dissipation ug fire extinguishing system kinahanglan tanan nga tagdon.

Alang sa pagpili ug paggamit sa sistema sa pagpabugnaw sa baterya, palihog tan-awa ang miaging pagpagawas.

Functional nga disenyo sa kaluwasan

Ang pisikal ug kemikal nga mga kabtangan nagtino nga ang materyal dili makalimite sa pag-charge ug pagdiskarga sa boltahe. Sa higayon nga ang pag-charge ug pagdiskarga sa boltahe molapas sa gimarkahan nga range, kini magpahinabog dili mabalik nga kadaot sa lithium battery. Busa, gikinahanglan nga idugang ang proteksyon nga sirkito aron mapadayon ang boltahe ug kasamtangan sa internal nga selula sa normal nga kahimtang kung ang lithium battery nagtrabaho. Alang sa BMS sa mga baterya, ang mosunod nga mga gimbuhaton gikinahanglan:

• Pag-charge sa proteksyon sa boltahe: ang sobrang bayad mao ang usa sa mga nag-unang hinungdan sa thermal runaway. Human sa overcharge, ang cathode nga materyal mahugno tungod sa sobra nga lithium ion release, ug ang negatibo nga electrode usab adunay lithium ulan mahitabo, nga mosangpot ngadto sa pagkunhod sa kainit kalig-on ug sa pagdugang sa kilid reaksyon, nga adunay potensyal nga risgo sa kainit runaway. Busa, ilabi na nga importante nga putlon ang kasamtangan sa panahon human ang pag-charge makaabot sa taas nga limitasyon sa boltahe sa cell. Nagkinahanglan kini sa BMS nga adunay function sa pag-charge sa proteksyon sa boltahe, aron ang boltahe sa cell kanunay nga gitipig sa sulud sa pagtrabaho. Mas maayo nga ang boltahe sa proteksyon dili usa ka kantidad nga kantidad ug magkalainlain, tungod kay mahimo’g hinungdan nga mapakyas ang baterya nga maputol ang sulud sa oras kung kini hingpit nga na-charge, nga moresulta sa sobrang bayad. Ang proteksyon nga boltahe sa BMS kasagaran gidisenyo nga parehas o gamay nga ubos kaysa sa taas nga boltahe sa cell.
• Pag-charge labaw sa kasamtangan nga proteksyon: Ang pag-charge sa usa ka baterya nga adunay kasamtangan nga labaw pa sa limitasyon sa pag-charge o pag-discharge mahimong hinungdan sa pagtipon sa kainit. Sa diha nga ang kainit magtigum igo aron matunaw ang diaphragm, kini mahimong hinungdan sa usa ka internal nga short circuit. Busa ang tukma sa panahon nga pagsingil sa karon nga proteksyon hinungdanon usab. Kinahanglan natong hatagan ug pagtagad nga ang labaw sa kasamtangan nga proteksyon dili mahimong mas taas kay sa kasamtangan nga pagtugot sa cell sa disenyo.
• Discharge ubos sa proteksyon sa boltahe: Ang sobra ka dako o gamay ra kaayo nga boltahe makadaot sa performance sa baterya. Ang padayon nga pag-discharge ubos sa boltahe maoy hinungdan sa pag-ulan sa tumbaga ug pagkahugno sa negatibong elektrod, mao nga sa kasagaran ang baterya adunay discharge ubos sa boltahe nga proteksyon sa function.
• Discharge sa kasamtangan nga proteksyon: Kadaghanan sa PCB charge ug discharge pinaagi sa sama nga interface, sa niini nga kaso ang charge ug discharge proteksyon kasamtangan mao ang makanunayon. Apan ang pipila ka mga baterya, ilabi na ang mga baterya alang sa mga gamit sa elektrisidad, paspas nga pag-charge ug uban pang mga matang sa mga baterya kinahanglan nga mogamit sa dako nga kasamtangan nga pag-discharge o pag-charge, ang kasamtangan dili managsama niining panahona, mao nga labing maayo nga i-charge ug i-discharge sa duha ka loop control.
• Pagpanalipod sa mubo nga sirkito: Ang short circuit sa baterya usa usab sa labing kasagaran nga mga sayup. Ang uban nga pagbangga, sayop nga paggamit, pagpislit, pagtusok, pagsulod sa tubig, ug uban pa, dali nga maaghat ang short circuit. Ang usa ka mubo nga sirkito diha-diha dayon makamugna og usa ka dako nga discharge nga kasamtangan, nga moresulta sa usa ka mahait nga pagtaas sa temperatura sa baterya. Sa samang higayon, ang sunod-sunod nga electrochemical reactions kasagarang mahitabo sa cell human sa external short circuit, nga mosangpot sa sunodsunod nga exothermic reactions. Ang proteksyon sa short circuit usa usab ka matang sa over current nga proteksyon. Apan ang mubo nga sirkito nga kasamtangan mahimong walay kinutuban, ug ang kainit ug kadaot usab walay kinutuban, mao nga ang panalipod kinahanglan nga sensitibo kaayo ug mahimong awtomatik nga ma-trigger. Ang kasagarang mga lakang sa pagpanalipod sa short circuit naglakip sa mga contactor, fuse, mos, ug uban pa.
• Labaw sa temperatura nga proteksyon: Ang baterya sensitibo sa temperatura sa palibot. Ang sobra ka taas o ubos kaayo nga temperatura makaapekto sa performance niini. Busa, importante nga ipadayon ang pag-operate sa baterya sulod sa limitasyon sa temperatura. Ang BMS kinahanglan adunay function sa pagpanalipod sa temperatura aron mapahunong ang baterya kung ang temperatura taas kaayo o ubos kaayo. Mahimo pa nga bahinon kini sa pagpanalipod sa temperatura sa bayad ug pagpanalipod sa temperatura sa pagdiskarga, ug uban pa.
• Pagbalanse sa function: Alang sa notebook ug uban pang mga multi-series nga mga baterya, adunay dili pagkaparehas sa mga cell tungod sa mga kalainan sa proseso sa produksiyon. Pananglitan, ang ubang mga selula sa internal nga pagsukol mas dako kay sa uban. Kini nga panagsumpaki anam-anam nga mograbe ubos sa impluwensya sa gawas nga palibot. Busa, gikinahanglan nga adunay function sa pagdumala sa balanse aron mapatuman ang balanse sa selula. Sa kinatibuk-an adunay duha ka matang sa panimbang:

1.Passive nga pagbalanse: Gamita ang hardware, sama sa boltahe nga comparator, ug dayon gamita ang pagsukol sa pagwagtang sa kainit aron buhian ang sobra nga gahum sa taas nga kapasidad nga baterya. Apan ang konsumo sa enerhiya dako, ang katulin sa pag-equalize hinay, ug ang kahusayan gamay.

2.Aktibo nga pagbalanse: gamita ang mga kapasitor aron tipigan ang gahum sa mga selula nga adunay mas taas nga boltahe ug ipagawas kini sa selula nga adunay ubos nga boltahe. Bisan pa, kung gamay ra ang kalainan sa presyur tali sa kasikbit nga mga selyula, taas ang oras sa pag-equalize, ug ang threshold sa boltahe sa equalization mahimong itakda nga labi ka dali.

Standard nga validation

Sa katapusan, kung gusto nimo ang imong mga baterya nga malampuson nga makasulod sa internasyonal o lokal nga merkado, kinahanglan usab nila nga makab-ot ang mga may kalabutan nga mga sumbanan aron masiguro ang kaluwasan sa lithium-ion nga baterya. Gikan sa mga cell hangtod sa mga baterya ug mga produkto sa host kinahanglan nga makab-ot ang katugbang nga mga sumbanan sa pagsulay. Kini nga artikulo magpunting sa mga kinahanglanon sa pagpanalipod sa domestic nga baterya alang sa mga produktong elektroniko sa IT.

GB 31241-2022

Kini nga sumbanan alang sa mga baterya sa portable electronic device. Nag-una nga gikonsiderar ang termino nga 5.2 nga luwas nga mga parameter sa pagtrabaho, 10.1 hangtod 10.5 nga mga kinahanglanon sa kaluwasan alang sa PCM, 11.1 hangtod 11.5 nga mga kinahanglanon sa kaluwasan sa sirkito sa pagpanalipod sa sistema (kung ang baterya mismo walay proteksyon), 12.1 ug 12.2 nga mga kinahanglanon alang sa pagkamakanunayon, ug Apendise A (alang sa mga dokumento) .

u Termino 5.2 nagkinahanglan sa cell ug battery parameters kinahanglan nga motakdo, nga mahimong masabtan ingon nga ang nagtrabaho parameters sa baterya kinahanglan nga dili molapas sa range sa mga cell. Bisan pa, kinahanglan ba nga masiguro ang mga parameter sa pagpanalipod sa baterya nga ang mga parameter sa pagtrabaho sa baterya dili molapas sa sakup sa mga cell? Adunay lainlaing mga pagsabut, apan gikan sa panan-aw sa kaluwasan sa disenyo sa baterya, ang tubag oo. Pananglitan, ang maximum nga pag-charge nga kasamtangan sa usa ka cell (o cell block) mao ang 3000mA, ang maximum nga nagtrabaho nga kasamtangan sa baterya kinahanglan nga dili molapas sa 3000mA, ug ang proteksyon nga kasamtangan sa baterya kinahanglan usab nga masiguro nga ang kasamtangan sa proseso sa pag-charge kinahanglan nga dili molapas. 3000mA. Niini lamang nga paagi mahimo natong epektibo nga mapanalipdan ug malikayan ang mga peligro. Alang sa disenyo sa mga parametro sa pagpanalipod, palihog tan-awa ang Apendise A. Gikonsiderar niini ang disenyo sa parameter sa cell – battery – host nga gigamit, nga medyo komprehensibo.

u Para sa mga baterya nga adunay proteksyon nga sirkito, gikinahanglan ang 10.1~10.5 nga battery protection circuit safety test. Kini nga kapitulo nag-una nga nag-imbestigar sa pagsingil sa proteksyon sa boltahe, pagsingil sa karon nga proteksyon, pagdiskarga sa ilawom sa proteksyon sa boltahe, pagdiskarga sa karon nga proteksyon ug proteksyon sa mubo nga circuit. Gihisgotan kini sa ibabawFunctional nga Disenyo sa Kaluwasanug ang batakang mga kinahanglanon. Ang GB 31241 nanginahanglan pagsusi sa 500 ka beses.

u Kung ang baterya nga wala’y proteksyon nga sirkito giprotektahan sa charger o aparato sa katapusan, ang pagsulay sa kaluwasan sa 11.1 ~ 11.5 nga sirkito sa pagpanalipod sa sistema ipahigayon gamit ang aparato sa gawas nga proteksyon. Ang boltahe, kasamtangan ug pagkontrol sa temperatura sa singil ug pag-discharge kasagarang gisusi. Angay nga matikdan nga, kon itandi sa mga baterya nga adunay proteksyon nga mga sirkito, ang mga baterya nga walay proteksyon nga mga sirkito makasalig lamang sa pagpanalipod sa mga ekipo sa aktuwal nga paggamit. Ang risgo mas taas, mao nga ang normal nga operasyon ug usa ka sayup nga kondisyon pagasulayan nga gilain. Gipugos niini ang end device nga adunay doble nga proteksyon; kon dili kini dili makapasar sa pagsulay sa Kapitulo 11.

u Sa katapusan, kung adunay daghang mga serye nga mga cell sa usa ka baterya, kinahanglan nimo nga tagdon ang panghitabo sa dili balanse nga pag-charge. Usa ka pagsulay sa pagpahiuyon sa kapitulo 12 gikinahanglan. Ang balanse ug differential pressure sa pagpanalipod sa mga gimbuhaton sa PCB nag-una nga gisusi dinhi. Kini nga function wala gikinahanglan alang sa single-cell nga mga baterya.

GB 4943.1-2022

Kini nga sumbanan alang sa mga produkto sa AV. Sa nagkadaghang paggamit sa mga produktong elektroniko nga gipadagan sa baterya, ang bag-ong bersyon sa GB 4943.1-2022 naghatag ug espesipikong mga kinahanglanon alang sa mga baterya sa Appendix M, pagtimbang-timbang sa mga kagamitan nga adunay mga baterya ug sa ilang mga sirkito sa pagpanalipod. Pinasukad sa pagtimbang-timbang sa circuit sa pagpanalipod sa baterya, ang dugang nga mga kinahanglanon sa kaluwasan alang sa mga kagamitan nga adunay mga sekondaryang baterya sa lithium gidugang usab.

u Ang secondary lithium battery protection circuit nag-una nga nag-imbestigar sa over-charge, over-discharge, reverse charging, charging safety protection (temperatura), short circuit protection, ug uban pa. Angay nga hinumdoman nga kini nga mga pagsulay tanan nagkinahanglan og usa ka sayup sa protection circuit. Kini nga kinahanglanon wala gihisgutan sa standard nga baterya GB 31241. Busa sa disenyo sa function sa pagpanalipod sa baterya, kinahanglan natong ikombinar ang standard nga mga kinahanglanon sa baterya ug host. Kung ang baterya adunay usa lamang ka proteksyon ug walay sobra nga mga sangkap, o ang baterya walay proteksyon nga sirkito ug ang proteksyon nga sirkito gihatag lamang sa host, ang host kinahanglan nga ilakip alang niini nga bahin sa pagsulay.

Panapos

Sa konklusyon, aron sa pagdesinyo sa usa ka luwas nga baterya, dugang pa sa pagpili sa materyal mismo, ang sunod nga disenyo sa istruktura ug disenyo sa kaluwasan sa pag-andar parehas nga hinungdanon. Bisan kung ang lainlaing mga sumbanan adunay lainlaing mga kinahanglanon alang sa mga produkto, kung ang pagkaluwas sa disenyo sa baterya mahimong hingpit nga makonsiderar aron matubag ang mga kinahanglanon sa lainlaing mga merkado, ang oras sa tingga mahimong makunhuran pag-ayo ug ang produkto mahimong mapadali sa merkado. Dugang sa paghiusa sa mga balaod, regulasyon ug mga sumbanan sa lain-laing mga nasud ug rehiyon, gikinahanglan usab ang pagdesinyo sa mga produkto base sa aktuwal nga paggamit sa mga baterya sa mga produkto sa terminal.