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高溫鋰電池一般能夠充放300-500次。最好對鋰電池進(jìn)行部分放電,而不是完全放電,并且要盡量避免經(jīng)常的完全放電。一旦電池下了生產(chǎn)線,壽命就開始衰減,不管你是否使用。
耐高溫鋰電池最高可承受800度的高溫。一般鋰電池在承受高溫的測試中,有200度、500度和800度等,但通常情況下,日常生活中根本不會接觸到如此的高溫,但是我們卻可以時而見到充電或過度使用電器時電池?fù)p毀的情況。
高溫鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。
鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是能夠充電的??沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。
一些大型器械和設(shè)備就需要耐高溫鋰電池。由于鉛酸電池不環(huán)保,能量密度低,體積大,壽命短,而且重量較重,現(xiàn)在商家新開發(fā)的產(chǎn)品或通過改造升級的電池都基本都采用了耐高溫鋰電池作為設(shè)備主要供電系統(tǒng)。
為了確保鋰電池的壽命及安全可靠性,耐高溫鋰電池組內(nèi)都會采用先進(jìn)的保護(hù)管理系統(tǒng),防止過充電,過放電,高溫運(yùn)行,低溫充電,或短路而被破壞,甚至出現(xiàn)安全性問題。
磷酸鐵鋰電池是鋰離子電池的一種,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。特點(diǎn)是安全穩(wěn)定性強(qiáng)、耐高溫、循環(huán)性能好。
和三元鋰電池一樣,磷酸鐵鋰電池理論壽命同樣超過2000次充放電循環(huán),即使一天一充,也能維持五年多時間。一般來說日常家用為三天一充,也能用八年左右。不過由于磷酸鐵鋰電池低溫性能較差,所以在南方地區(qū),磷酸鐵鋰電池的壽命會相對更長。
與三元鋰電池相比的耐高溫優(yōu)勢。磷酸鐵鋰電池的高溫性能更好,可耐350°C~500°C的高溫,而錳酸鋰/鈷酸鋰通常只有200°C左右,改性的三元鋰電池的材料大致也會在200°C時發(fā)生分解。
磷酸鐵鋰電池比鉛酸電池和三元鋰電池的循環(huán)壽命都長。鉛酸電池中的“長壽命”者不過300次左右或者500次;三元鋰電池理論上可達(dá)2000次,實(shí)際應(yīng)用到1000次左右容量會衰減到60%;而磷酸鐵鋰電池真實(shí)壽命即達(dá)到2000次,此時還有95%的容量。
隨著鋰電池技術(shù)水平的快速提升,鋰電池成本也在持續(xù)下降。能量密度更高、質(zhì)量更輕、污染更小、使用壽命更長的優(yōu)勢,使得鋰電池在電動自行車等領(lǐng)域越來越受到業(yè)界的關(guān)注。
目前,市場上各種品牌的鋰電池魚龍混雜,好壞難以分辨。如何選擇一款新國標(biāo)專用鋰電池,成為各經(jīng)銷商及消費(fèi)者迫在眉睫的事情。
一、檢查外觀和包裝
一款電池的好壞,首先可以從外觀和包裝先行判斷,一款連包裝上的細(xì)節(jié)都做不好的產(chǎn)品肯定不是一款專業(yè)的產(chǎn)品。外觀上能幫助我們篩選掉一些劣質(zhì)產(chǎn)品。
二、比較重量
鋰電池的重量與容量是成正比的,如果是聚合物鋰電池,重量相差太大的話,容量肯定就不足,但有些電池本身容量的大小存在差異。除此之外,還可以從外包裝感知一下電池重量是否是比較沉,若厚重者則偏向于優(yōu)質(zhì)鋰電池。
三、測試內(nèi)阻和最大電流
其實(shí),判斷鋰電池性能最快的檢驗(yàn)方法是測試內(nèi)阻和最大放電電流。質(zhì)量好的鋰電池,內(nèi)阻非常小,最大放電電流很大。采用20A量程的萬用表,直接短接鋰電池的兩個電極,電流一般應(yīng)在10A左右,甚至更高,而且能保持一段時間,相對穩(wěn)定的就是好電池。
四、檢測帶電工作
在鋰電池帶電工作過程中,持續(xù)放電10分鐘左右電池兩極若不發(fā)燙,則證明電池保護(hù)板系統(tǒng)完善,一般帶優(yōu)質(zhì)保護(hù)板的鋰電池質(zhì)量均比普通鋰電池好。
五、看電芯
一款電池中最重要的組成部分無疑是它的電芯。目前,市面上多采用的電芯大部分是軟包電芯和18650電芯,這兩者也是較為常見的鋰電池包電芯材料。首先檢查電芯是否為全新,因?yàn)槭袌錾洗嬖谝恍┎涣嫉男∽鞣皇褂枚蛛娦局谱麂囯姵氐那闆r。軟包鋰電芯又名聚合物電芯,是一種軟包裝電解液呈膠狀的電池,可被制成各種形狀,電池安全性高,不會爆炸?,F(xiàn)在的電動車電池,基本上是18650電芯,里面主要以磷酸鐵鋰,錳酸鋰和三元為材料的。
首先要設(shè)計優(yōu)化材料及電解液體系,保證形成致密穩(wěn)定的SEI膜,提高正極材料的穩(wěn)定性,抑制異常產(chǎn)氣的發(fā)生。
針對電解液的處理常常采用添加少量的成膜添加劑的方法使SEI膜更均勻、致密,減少電池在使用過程中的SEI膜脫落和再生過程產(chǎn)氣導(dǎo)致電池鼓脹,相關(guān)研究已有報道并在實(shí)際中得到應(yīng)用,有報道表明,使用成膜添加劑VC可以減少電池氣脹現(xiàn)象。但研究多集中在單組分添加劑上,效果有限。華東理工大學(xué)的曹長河等人,采用VC與PS復(fù)合作為新型電解液成膜添加劑,取得了很好的效果,電池在高溫擱置和循環(huán)過程中產(chǎn)氣明顯減少。
研究表明,EC、VC形成的SEI膜組分為線性烷基碳酸鋰,高溫下附在LiC的烷基碳酸鋰不穩(wěn)定,分解生成氣體(如CO2等)而產(chǎn)生電池鼓脹。而PS形成的SEI膜為烷基磺酸鋰,雖膜有缺陷,但存在著一定的二維結(jié)構(gòu),覆在LiC高溫下仍較穩(wěn)定。當(dāng)VC和PS復(fù)合使用時,在電壓較低時PS在負(fù)極表面形成有缺陷的二維結(jié)構(gòu),隨著電壓的升高VC在負(fù)極表面又形成線性結(jié)構(gòu)的烷基碳酸鋰,烷基碳酸鋰填充于二維結(jié)構(gòu)的缺陷中,形成穩(wěn)定附在LiC具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的SEI膜。此種結(jié)構(gòu)的SEI膜大大提高了其穩(wěn)定性,可以有效抑制由于膜分解導(dǎo)致的產(chǎn)氣。
此外以鈷酸鋰材料作為正極材料的體系:鈷酸鋰與電解液反應(yīng)產(chǎn)物會催化電解液中溶劑分解,所以對于正極材料進(jìn)行表面包覆,不但可以增加材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,還可以減少正極與電解液的接觸,降低活性正極催化分解所產(chǎn)生的氣體。因此,正極材料顆粒表面形成穩(wěn)定完整的包覆層是目前的一大發(fā)展方向。
我們現(xiàn)在生活在一個智能新時代,智能產(chǎn)品遍布家里每個角落,我們今天來講講掃地機(jī)器人,發(fā)明掃地機(jī)器人的初衷就是要讓它幫助自己清潔家里的地面灰塵。但隨著科技的發(fā)展,掃地機(jī)器人在技術(shù)上的進(jìn)步也非常大,給人們便捷的同時也讓不少人發(fā)出驚嘆。
掃地機(jī)器人,又稱智能吸塵器、機(jī)器人吸塵器,一般來說能夠完成清掃、吸塵、擦地工作的機(jī)器人。都統(tǒng)稱為掃地機(jī)器人。智能掃地機(jī)器人能憑借一定的人工智能自動完成房間內(nèi)的地面清潔工作,采用刷掃和真空方式,將地面雜物吸納入自身的垃圾收納盒,完成地面清潔。那它是怎么工作的呢,主要是通過對房間大小的整體掃描,在機(jī)器人的微電腦內(nèi)構(gòu)成房間的定置圖,包括房間多大,房間內(nèi)家具的擺放等,然后通過衛(wèi)星定位系統(tǒng),制定工作計劃。
掃地機(jī)器人由于要不定時,不限制區(qū)域的作業(yè),所以設(shè)計都是無線的。這就需要“鋰電池”來給它供應(yīng)電量,以保持正常的工作,掃地機(jī)器人對“鋰電池”的要求特別高,所以現(xiàn)在換代后的升級版掃地機(jī)器人基本使用“聚合物鋰電池”,因?yàn)榫酆衔镤囯姵匕踩员容^高,重量也比較輕,電壓高,同體積它的能量密度比鎳氫電池、鉛酸電池高出許多,且沒有充放電記憶效應(yīng),隨用隨充,使用壽命長。
掃地機(jī)器人“鋰電池”雖然容量高,循環(huán)壽命長,但是如果使用不當(dāng),會使壽命和容量密度變小,掃地機(jī)器人鋰電池在使用時應(yīng)注意以下幾個要點(diǎn),
一、不要過度放電
鋰電池放電平臺有一定的時間,這就要看機(jī)器人的功率有多大,如果機(jī)器人在工作時鋰電池電量剩余20%了,還繼續(xù)工作并且把電量用完直到機(jī)器人不工作了,這就造成了鋰電池的過度放電,經(jīng)常這樣就會降低鋰電池的使用壽命。一般機(jī)器人上換一塊鋰電池還是挺貴的,所以平時還是要注意保養(yǎng)。
二、使用廠家原裝充電器
對鋰離子電池充電,應(yīng)使用專用的鋰離子電池充電器。鋰離子電池充電采用CC/CV的方式(恒流+恒壓)也就是說先以一個恒定的電流進(jìn)行充電,當(dāng)電壓達(dá)到4.2 V*n時轉(zhuǎn)為恒壓充電,直至電流減小到0.01C時充電停止。
三、長時間不使用時應(yīng)給鋰電池充電到95%再擱置保存起來,不可空電放置。
鋰電池的存儲、運(yùn)輸以及出貨,都是半電狀態(tài),電壓大概3.83V。滿電(4.18-4.19V)容易出安全事故,聚合物鋰電池軟包的,有可能會鼓氣。沒電狀態(tài)(3.0V以下)對電池?fù)p壞較大,電極材料晶格塌陷嚴(yán)重。看了下面這組數(shù)據(jù)就清楚了:
百分比為當(dāng)時的飽和狀態(tài)相對初始值的百分比
存儲溫度 40%充電狀態(tài) 100%充電狀態(tài)
0度 98%(一年以后) 94%(一年以后)
25度 96%(一年以后) 80%(一年以后)
40度 85%(一年以后) 65%(一年以后)
60度 75%(一年以后) 60%(3個月以后)
很顯然,如果要長期保存電池,盡量放在干燥低溫的環(huán)境下并讓電池剩余電量在40%左右最為理想,當(dāng)然每個月最好要把電池拿出來用一次,既能保證電池良好的保存狀態(tài),又不至于讓電量完全流失而損壞電池。
四、鋰電池存放時要注意在干燥的環(huán)境下,溫度從理論上來說還是在室溫20度左右為宜。
好了,以上講的就是“掃地機(jī)器人鋰電池的正確使用方法”,希望能幫助大家進(jìn)一步了解鋰電池。
鋰電池的性能受什么影響?下面鑫動力小編跟大家討論一下,影響鋰電池的幾大因素,歡迎大家踴躍討論和留言。
1、放電電流
放電電流的大小,對鋰電池的影響,不同的鋰電池,支持不同的放電倍率,通常有0.2C,0.5C ,1C ,3C ,5C ,10C ,20C等放電倍率的電芯,同款電芯,在不同的放電倍率下,容量保持率是不一樣的,放電倍率越大,放出來的容量越少,所以在選擇鋰電池的時候,要注意選擇適合負(fù)載工作電流的電池。當(dāng)然,放電倍率越大的電池,本身的標(biāo)稱容量會較少,能量密度相對較低,內(nèi)部極耳和電焊位置,電流的通過性越好,電池內(nèi)阻越小。同款電池,長期大倍率放電,對循環(huán)壽命也有影響,循環(huán)壽命會衰減的更快。
2、充電電流
充電電流對鋰電池有什么影響?一般鋰電池建議的充電倍率是0.2C,10Ah的鋰電池,一般采用2A充電電流,0.5C充電的應(yīng)用情況也較多,當(dāng)然了,市面上很多快充方案,1C-2C的方案,30分鐘充滿,40分鐘充滿這些,充電電流對電池的容量保持率和循環(huán)壽命及安全性,是有較大影響的,充電電流越大,實(shí)際充進(jìn)去的容量越小,循環(huán)壽命衰減越厲害,安全性也會下降,大家都知道,大部分的鋰電池燃燒事故,是在電池的充電過程中發(fā)生的。
3、工作溫度
一般常規(guī)的鋰電池,充電溫度是0~45度,放電溫度是-20~60度,低溫狀態(tài)下,鋰離子不夠活躍,溫度太高,鋰離子又太活躍,所以鋰電池一般有一個明確的工作溫度范圍,鋰電池能量密度高,儲存能量多。低溫狀態(tài)下,充電會造成析鋰,電池陽極表面有金屬鋰析出,形成枝晶,刺穿陽極和陰極之間的隔膜,造成電芯內(nèi)部短路,引起發(fā)熱,燃燒,甚至爆炸。隨著技術(shù)的革新,通過電解液的改良,現(xiàn)在特殊的鋰電池,已經(jīng)可以在-20度~45度充電,-50~60度放電了,當(dāng)然了,成本也較高一點(diǎn)。
溫度對電池放電性能的影響,工作溫度越低,用相同的電流測試,放出來的容量就越少,不同材質(zhì)的鋰電池,在相同的溫度下,容量保持率也不一樣,-20度左右,三元鋰電池一般容量保持率80%左右,磷酸鐵鋰一般60%左右。
現(xiàn)在低溫鋰電池,-40度 0.5C容量保持率,大概是80%左右,低溫高倍率的可以達(dá)到1C,3C低溫放電。高溫下表現(xiàn)如何呢?在廠家規(guī)定的最高溫度內(nèi),對容量的影響不大,但是長期高溫工作,對電池的循環(huán)壽命也有影響。
4、工況
不同工況對鋰電池的影響也較大,日常使用的數(shù)碼類產(chǎn)品,一天一充電,晚上充滿,白天放光,這就是深充深放,如果是用了一部分電,再充滿,這種情況就是淺充淺放。第一種情況對鋰電池壽命的影響比較大,循環(huán)壽命衰減的比較厲害。
鋰電池因能量密度高、自放電小、循環(huán)性能好等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于數(shù)碼電子、動力電池和能量存儲等領(lǐng)域。隨著生活水平的提高,人們對能源的需求越來越大,鋰電池的使用量越來越多。未來如何處理這些鋰電池將成為一個不容忽視的新問題。
鋰電池回收的動力與方法
一般認(rèn)為環(huán)保要求、經(jīng)濟(jì)效益是驅(qū)動鋰電池回收的主要動力。環(huán)保方面,鋰電池正極材料包含鎳、鈷、錳、鋰等金屬元素,會對環(huán)境、水體等造成污染;負(fù)極材料里面的碳、石墨等會造成粉塵污染;電解液中也含有有毒化學(xué)成分。
經(jīng)濟(jì)方面,由于近幾年新能源車的爆發(fā)增長,鋰電池需量猛增,進(jìn)而導(dǎo)致上游的貴金屬材料價格持續(xù)上漲,金屬鈷價格曾一度高達(dá)60萬/噸,鎳價也有近10萬/噸。通過廢舊鋰電池的回收,可將鈷、鎳、鋰等高價金屬提取并循環(huán)利用,產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。
梯級利用和拆解回收是退役鋰電池回收的兩大途徑。梯級利用是指退役動力鋰電池(低于原性能的80%)在儲能、低速電動車等領(lǐng)域的二次應(yīng)用,這是政策重點(diǎn)支持的回收方式。該途徑對電池一致性要求極高,目前已有部分示范項(xiàng)目在運(yùn)行。
拆解回收是目前廢舊鋰電池處理的主要途徑,根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)不同,可將廢舊鋰電的處理分為物理法、化學(xué)法和生物法三類。其中,物理法以高溫焚燒為主,俗稱干法;化學(xué)法(又稱濕法)是在拆解破碎鋰離子電池之后,用各種化學(xué)試劑將鋰電池正極中的鈷、鋰等金屬分離、提取出來。濕法回收技術(shù)相對成熟、回收率也更高。多家鋰電池正極材料生產(chǎn)企業(yè)已在這方面有所布局,在原材料價格普遍上漲的環(huán)境下,通過“回收+生產(chǎn)”的方式鎖定上游原材料價格已成為材料廠商降低成本的重要途徑。
隨著新能源車銷售增長,鋰離子動力電池的需求持續(xù)爆發(fā),動力鋰電池回收在我國尚處于起步階段,通過行業(yè)梳理可以發(fā)現(xiàn),已經(jīng)對鋰電回收進(jìn)行布局的企業(yè)包括上游原材料公司、中游電池制造公司和相對獨(dú)立的第三方回收公司三類,三方各具優(yōu)勢,行業(yè)龍頭尚未涌現(xiàn)。而對比國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)后,我們認(rèn)為未來具有健全營銷網(wǎng)絡(luò)、雄厚核心技術(shù)以及突出品牌效應(yīng)的鋰電池制造企業(yè)很可能成為行業(yè)脫穎而出的勝利者。
溫度下降,電極的反應(yīng)率也下降,電池電壓保持恒定,放電電流降低,電池的功率輸出也會下降。溫度上升則相反,即電池輸出功率會上升,溫度也影響電解液的傳送速度,溫度上升則加快,傳送溫度下降,傳送減慢,電池充放電性能也會受到影響。
在所有的環(huán)境因素中,溫度對電池的充放電性能影響最大,在電極/電解液界面上的電化學(xué)反應(yīng)與環(huán)境溫度有關(guān),電極/電解液界面被視為電池的心臟。
假設(shè)溫度下降,電極的反應(yīng)率也下降,假設(shè)電池電壓保持恒定,放電電流降低,電池的功率輸出也會下降。如果溫度上升則相反,即電池輸出功率會上升,溫度也影響電解液的傳送速度,溫度上升則加快,傳送溫度下降,傳送減慢,電池充放電性能也會受到影響。
如果溫度太高,超過45℃,會破壞電池內(nèi)的化學(xué)平衡,導(dǎo)致副反應(yīng)。鎳鎘鎳氫電池的放電效率低溫狀態(tài)下會有顯著的降低(如低于-15℃),而在-20℃時,堿液達(dá)到起凝固點(diǎn),電池充電速度也將大大降低。
在低溫充電低于0℃會增大電池內(nèi)壓并可能使安全閥開啟。為了有效充電,環(huán)境溫度范圍應(yīng)在5-30℃之間,一般充電效率會隨著溫度的升高而升高,但當(dāng)溫度升到45℃以上,高溫下充電電池材料的性能會退化,電池的循環(huán)壽命也將大大縮短。
保護(hù)板是鋰電池系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一個部件,在電動汽車電池中,我們所說的電池管理系統(tǒng)(BMS)其實(shí)就是保護(hù)板的終極升級版,如果沒有保護(hù)板,那么這個電池可能充放電一兩次就壞了。不過在使用鉛酸電池的電動車中,是沒有保護(hù)板的。
今天,我們主要跟大家講一下為何鋰電池需要保護(hù)板,保護(hù)板有哪些類別,如何配置保護(hù)板的參數(shù)。
為何鋰電池需要保護(hù)板,而鉛酸電池不需要保護(hù)板?
鋰電池能量密度高,電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性強(qiáng)。當(dāng)電芯出現(xiàn)過充、過放等非正常使用時,極有可能出現(xiàn)電池?fù)p壞,極端情況下,還會導(dǎo)致起火和爆炸。因此,鋰電池需要有一套監(jiān)控系統(tǒng),隨時監(jiān)控鋰電池的電壓,電流等參數(shù),一旦超過事先設(shè)定的閾值,則直接關(guān)斷電池主回路。
按照慣例,要了解和熟悉保護(hù)板,我們先對保護(hù)板進(jìn)行一個分類。
1、按照是否能夠編寫程序分為硬件板與軟件版;
2、按照充電和放電是同一個輸出口還是兩個不同輸出口分為同口保護(hù)板與分口保護(hù)板。
而實(shí)際使用中,最常見的分類方法是按照保護(hù)板所適配的鋰電池串?dāng)?shù)、電芯類型和持續(xù)放電大小來分的。
硬件板與軟件板
所謂硬件板,就是保護(hù)板上沒有可以進(jìn)行編程的芯片,只是按照特定的線路進(jìn)行連接,保護(hù)板的參數(shù)是固定的。這一類保護(hù)板一般成本較低,功能簡單,很難實(shí)現(xiàn)邏輯上的特殊控制要求。而軟件板則是在硬件板的基礎(chǔ)上,加了可以編程的芯片,因此這類保護(hù)板除了實(shí)現(xiàn)基本功能以外,還能實(shí)現(xiàn)很多特殊功能,只需要通過修改程序和添加外設(shè),比如遠(yuǎn)程引爆車輛中的鋰電池。
分口與同口保護(hù)板
保護(hù)板為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)電池的功能,必須要能夠主動切斷電池主回路。因此,在電池包內(nèi)部,電池的主回路是要經(jīng)過保護(hù)板的。為了對充電和放電都進(jìn)行控制,保護(hù)板必須有兩個開關(guān),分別控制充電和放電回路。在同口保護(hù)板中,這兩個開關(guān)串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經(jīng)過此線。而在分口保護(hù)板中,電池分出兩根線,分別接充電開關(guān)和放電開關(guān),再接到電池外部。
之所以會出現(xiàn)同口和分口保護(hù)板,是為了降低成本:一般電動車鋰電池包的充電電流要比放電電流小,如果兩個開關(guān)串到一條線上,那么兩個開關(guān)就得按照大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個更小的開關(guān)。這里說的開關(guān),其實(shí)就是MOSFET,是鋰電保護(hù)板的主要成本。
按照串?dāng)?shù)和持續(xù)放電電流大小來分
串?dāng)?shù)比較好理解,常見的7串(三元24v),13串(三元48v),17串(三元60v),20串(三元72v)。保護(hù)板需要采集每一串電芯的電壓,因此串?dāng)?shù)不同,保護(hù)板是不同的。而電流大小,就是決定了如上所說開關(guān)的大?。∕OS數(shù)量),對價格的影響很大。
最后是按電芯材料來分
不同的電芯材料,放電截止電壓和充電截止電壓是不一樣的。因此,所使用的保護(hù)板也是不一樣的,最常見的就是三元保護(hù)板和磷酸鐵鋰保護(hù)板,一般三元電芯電壓范圍為2.7-4.2v,而磷酸鐵鋰則是2.5-3.6v。
在為電池包配置保護(hù)板時,一定要選擇參數(shù)相匹配的保護(hù)板,既要和電池的參數(shù)相配,也要和目標(biāo)用電器的參數(shù)相匹配。用電器的參數(shù),以電動車為例,就是要和電動車的控制器相匹配。那如何選擇保護(hù)板呢?
電芯類型要選對
磷酸鐵鋰和三元等不同的電芯種類,保護(hù)板是不能搭配使用的,電芯和保護(hù)板要一致。除此之外,保護(hù)板的保護(hù)參數(shù)也應(yīng)該和用電器的功率匹配。
那保護(hù)板的參數(shù)如何選擇呢?鋰電池過充過放都可能導(dǎo)致意外情況的發(fā)生。因此,在電池包內(nèi)部,保護(hù)板需要監(jiān)控每一串電芯的電壓,所有電芯中只要有一串電壓低于或者高于設(shè)定電壓,保護(hù)板就需要進(jìn)行保護(hù)。這個地方就出現(xiàn)了我們保護(hù)板關(guān)鍵的一組參數(shù),充電截止電壓和放電截止電壓。保護(hù)板在檢測時為了避免干擾,確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,一般都有延時,不會在檢測到以后立即就保護(hù),因此又有一組充電保護(hù)延時和放電保護(hù)延時參數(shù)。另外,當(dāng)保護(hù)板保護(hù)以后,如果異常情況消失,保護(hù)板還應(yīng)該恢復(fù)正常。
除了這些基本功能以外,為了適應(yīng)不同的應(yīng)用場景個需求,保護(hù)板還有其他的附加功能(如均衡),特別是帶軟件的保護(hù)板中,功能更加豐富,比如藍(lán)牙、wifi、GPS、串口、CAN等應(yīng)有盡有。
鋰電池目前已取得了很大進(jìn)步,變得更安全,而且安全措施方面更強(qiáng)于其他常用的電池類型?;瘜W(xué)變化和電池封裝的改進(jìn)使其變得更加穩(wěn)定。制造工藝成熟,且采用的材料更耐久。電池管理方案均經(jīng)過充分測試和實(shí)地驗(yàn)證,可防止鋰電池過度充電或過熱。鋰電池在上億臺便攜式電子設(shè)備、智能手機(jī)和電動汽車中的大量使用便是其安全水平的直接證明。
BMS為UPS電源和用戶提供準(zhǔn)確的電池狀態(tài)、健康狀況和可用運(yùn)行時間信息。
已有的UPS可以使用鋰電池嗎?
假設(shè)電池系統(tǒng)的電壓處于UPS功能范圍之內(nèi),已有的UPS即可通過升級UPS的固件實(shí)現(xiàn)兼容,從而確保執(zhí)行適當(dāng)?shù)某潆姵绦颍M(jìn)行正確的運(yùn)行時間計算,以及準(zhǔn)確報告充電狀態(tài)。一定要聯(lián)系UPS制造商,確定哪些鋰電池是安全且可兼容的。
鋰電池的循環(huán)壽命有多久?
對于傳統(tǒng)的密封鉛酸電池,循環(huán)壽命在200到400次循環(huán)之間。UPS電源應(yīng)用中使用的典型鋰電池可達(dá)到1,000次循環(huán)以上。具體次數(shù)取決于多個因素,包括設(shè)計中采用的特定化學(xué)成分。目前,部分鋰電池的循環(huán)次數(shù)可超過5,000次。
是否對UPS使用的鋰電池進(jìn)行冷卻?
當(dāng)溫度升高時,鉛酸電池和鋰電池的循環(huán)壽命都會縮短。然而,通常鋰電池的使用壽命受到高溫的影響小于鉛酸電池。UPS中使用的多數(shù)鋰電池具有耐較高平均溫度(例如40°C/104°F)設(shè)計,而且能夠在所述高溫下達(dá)到規(guī)定的使用壽命。對于大多數(shù)采用鋰電池的UPS應(yīng)用,無需輔助制冷以保持循環(huán)壽命,但是讓電池保持較低的溫度(例如25°C/77°F)可幫助確保獲得完全可用的運(yùn)行時間。
相比鉛酸電池,鋰電池的充電如何?
電池充電器通常位于UPS中,并由UPS控制。在這種情況下,達(dá)到80%的充電狀態(tài)(SOC)的時間相仿。鋰電池的充電效率略勝一籌,因此它能夠較快達(dá)到這一充電水平。但是從80%到100%的充電狀態(tài)方面,鋰電池則遠(yuǎn)高出一籌。鋰電池可在30分鐘到1小時內(nèi)達(dá)到100%的充電狀態(tài),當(dāng)然前提是UPS能夠以同樣的速率供應(yīng)充電功率。無論如何,它比鉛酸電池系統(tǒng)充電到100%的時間少5-10小時。
在UPS應(yīng)用中,鋰電池更小、更輕盈、充電更快,可以說,鋰電池是一種更環(huán)保的解決方案。如果考慮把UPS電源蓄電池更換成鋰電池,要咨詢專業(yè)的技術(shù)人員,考慮充電電壓、電流、負(fù)載、功率等因素。安全是第一位的,不要因?yàn)椴槐匾陌惭b過錯導(dǎo)致UPS電源故障或損失。
過充是目前鋰電池安全測試中較難通過的一項(xiàng),因此有必要了解過充的原理及目前防過充的措施。
輕微的過充不會導(dǎo)致熱失控,但會引起容量衰減。研究發(fā)現(xiàn)NCM/LMO混合材料為正極的電池過充時,SOC低于120%,容量沒有明顯的衰減,SOC高于130%時容量會衰減顯著。
目前解決過充問題的大致有以下幾種方法:
1、BMS中設(shè)置保護(hù)電壓,通常保護(hù)電壓要低于過充時的峰值電壓;
2、通過材料改性(如材料包覆)提高電池的抗過充能力;
3、在電解液中添加抗過充添加劑;
4、電壓敏感膜的使用,電池發(fā)生過充時,膜電阻顯著降低,起到分流作用;
5、在方形鋁殼電池中使用OSD、CID設(shè)計,目前是通用的防過充設(shè)計。軟包電池則無法實(shí)現(xiàn)類似設(shè)計。
鋰電池過充大致可分為4個區(qū)域,每個區(qū)域的特征如下:
I區(qū)
1、電池電壓緩慢上升。鈷酸鋰正極脫鋰超過60%,在負(fù)極側(cè)析出金屬鋰。
2、電池鼓脹,可能是由于電解液在正極側(cè)高壓氧化。
3、溫度基本穩(wěn)定,略有上升。
II區(qū)
1、溫度開始緩慢升高。
2、在80~95%范圍內(nèi),正極阻抗增大,電池內(nèi)阻增加,但在95%有所減小。
3、電池電壓超過5V,達(dá)到最高。
III區(qū)
1、大約在95%,電池溫度開始快速升高。
2、從大約95%開始,直到接近100%,電池電壓稍稍下降。
3、當(dāng)電池內(nèi)部溫度達(dá)到大約100℃,電池電壓急劇下降,可能是溫度升高致電池內(nèi)阻降低所引起的。
IV區(qū)
1、電池內(nèi)部溫度高于135℃,PE隔膜開始融化,電池內(nèi)阻快速升高,電壓達(dá)到上限(~12V),電流降至一個較低的值。
2、在10-12V之間,電池電壓不穩(wěn)定,電流也有波動。
3、電池內(nèi)部溫度快速升高,電池破裂前溫度上升到190-220℃。