Wie viel wissen Sie über die Square 6s 22.2v LiPo-Batterie?

Klassifiziert nach Form Quadratisch 6s 22,2v Lipo-Akku gibt es drei Typen: quadratisch, zylindrisch und dünn. Es gibt viele Arten von quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus, die hauptsächlich in Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderen Bereichen verwendet werden; zylindrische quadratische 6s 22,2v Lipo-Akkus umfassen derzeit hauptsächlich die Modelle 18650 (18mm×65mm), 26650 (26mm×65mm), 21700 (21mm×70mm), die hauptsächlich im Bereich von Notebook-Computern und Elektrowerkzeugen eingesetzt werden; der blattförmige quadratische 6s 22,2v Lipo-Akku kann die Dünnungsanforderungen von Computern und Kameras erfüllen. Heute wird CNHL das relevante Wissen über quadratische 6s 22,2v Lipo-Akkus im Detail vorstellen.

1. Komponenten des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus

Quadratisch Ein typischer quadratischer 6s 22,2v Lipo-Akku besteht hauptsächlich aus einem Deckel, einem Gehäuse, einer positiven Platte, einer negativen Platte, einer Laminierung oder Wicklung, die aus einer Membran, Isolierteilen und Sicherheitskomponenten besteht. Darunter sind zwei Sicherheitsstrukturen enthalten: Nagelsicherheitsvorrichtung (NSD) und Überladesicherheitsvorrichtung (OSD). NSD fügt eine Metallschicht, wie Kupferfolie, zum äußersten Kern der Rolle hinzu. Wenn eine Durchstechung auftritt, reduziert der lokal erzeugte hohe Strom an der Durchstichstelle schnell den Strom pro Flächeneinheit durch eine große Fläche Kupferfolie, was eine lokale Überhitzung an der Durchstichstelle verhindern und das Auftreten eines thermischen Durchgehens verlangsamen kann.

Das OSD-Sicherheitsdesign ist bei vielen quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus zu sehen. In der Regel wird ein Metallblech mit der Schmelze (Sicherung) verwendet. Die Schmelze kann am positiven Stromsammler ausgelegt werden. Bei Überladung verursacht der interne Druck des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus, dass das OSD einen internen Kurzschluss auslöst, der einen momentanen hohen Strom erzeugt und die Schmelze durchbrennt, wodurch der interne Stromkreis des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus unterbrochen wird. Das Gehäuse ist in der Regel ein Stahlgehäuse oder ein Aluminiumgehäuse. Mit dem Antrieb des Marktes nach Energiedichte und dem Fortschritt des Produktionsprozesses ist das Aluminiumgehäuse allmählich zum Mainstream geworden.

2. Merkmale des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus

Vorteile des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus: Der quadratische 6s 22,2v Lipo-Akku hat eine hohe Verpackungszuverlässigkeit; hohe Systemenergieeffizienz; relativ geringes Gewicht und hohe Energiedichte; eine wichtige Option für Energiedichte; wenn die Einzelkapazität groß ist, ist die Systemkonfiguration relativ einfach, was eine Überwachung der Einzelzellen einzeln ermöglicht; ein weiterer Vorteil des einfachen Systems ist eine relativ gute Stabilität.
Nachteile des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus: Da der quadratische 6s 22,2v Lipo-Akku an die Größe des Produkts angepasst werden kann, gibt es Tausende von Modellen auf dem Markt, und aufgrund der Vielzahl der Modelle ist es schwierig, den Prozess zu vereinheitlichen; das Automatisierungsniveau der Produktion ist nicht hoch, und die Einzelzellen sind ziemlich unterschiedlich. Bei großflächigen Anwendungen gibt es das Problem, dass die Systemlebensdauer viel niedriger ist als die Lebensdauer der Einzelzelle. Die nationale empfohlene Norm GB/T 34013-2017 „Produktspezifikationen und Abmessungen für Energiespeicher-Quadrat-6s-22,2v-Lipo-Akkus für Elektrofahrzeuge“ gibt 8 Serien von Abmessungen für den quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akku vor.

Die Führung der Größe der Batteriezelle mag kurzfristig keine besonders offensichtliche Wirkung haben. Einige Leute denken sogar, dass eine Vorgabe die Entwicklung der Industrie einschränkt, und die Änderung der Produktgröße ist nicht nur ein Problem der Werkzeuge und Formen für die Batteriezellenproduktion, sondern hat auch sehr große Auswirkungen. Als empfohlene Norm kann sie jedoch den Herstellern zumindest eine Tendenz geben, sich auf neue Produktionskapazitäten vorzubereiten und Produktionslinien anzupassen, was langfristig unweigerlich die schrittweise Entwicklung von Spezifikationen und Größen in Richtung Serialisierung fördert.

Die Konsistenz von Zellen und Modulen ist die Voraussetzung für die tatsächliche Realisierung der Kaskadennutzung. Der quadratische 6s 22,2v Lipo-Akku ist leichter in der Kapazität zu erhöhen als der zylindrische Akku, und es gibt weniger Einschränkungen beim Kapazitätserhöhungsvorgang. Die Anzahl der Zellen im System ist gering, was eine der wichtigen Wettbewerbsvorteile des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus sein sollte. Mit zunehmendem Volumen der Einzelzelle treten jedoch auch einige Probleme auf, wie starke Seitenwölbung, Schwierigkeiten bei der Wärmeableitung und erhöhte Ungleichmäßigkeit, die seine Entwicklung behindern. Im Folgenden werden typische Probleme und Lösungen des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus vorgestellt.

3. Typische Probleme und Lösungen des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus

(1) Seitenwölbungsproblem Der quadratische 6s 22,2v Lipo-Akku hat während des Lade- und Entladevorgangs einen bestimmten Druck im Inneren (Erfahrungswert 0,3-0,6MPa). Bei gleichem Druck gilt: Je größer die Spannungsfläche, desto schwerer die Verformung der Gehäusewand des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus. Während des ersten Lade- und Entladevorgangs des flüssigen quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus reagieren das Elektrodenmaterial und der Elektrolyt an der Fest-Flüssig-Grenzfläche und bilden eine Passivierungsschicht, die die Oberfläche des Elektrodenmaterials bedeckt. Die gebildete Passivierungsschicht kann den Durchgang von Lösungsmittelmolekülen effektiv verhindern, aber Lithiumionen können frei durch die Passivierungsschicht eingebettet und wieder entnommen werden, was die Eigenschaften eines Festelektrolyts hat, weshalb diese Passivierungsschicht als Festelektrolyt-Grenzfläche (Solid Electrolyte Interface, SEI) Membran bezeichnet wird.

Die wichtigen Gründe für die Ausdehnung des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus sind:
① Während der Bildung wird bei der Bildung der SEI-Schicht Gas erzeugt, und der Luftdruck im quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akku steigt. Aufgrund der schlechten Druckbeständigkeit der flachen Struktur des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus verformt sich das Gehäuse;
② Die Gitterparameter des Elektrodenmaterials ändern sich während des Ladevorgangs, was zu einer Ausdehnung der Elektrode führt, und die Ausdehnungskraft der Elektrode wirkt auf das Gehäuse, was zu einer Verformung des Gehäuses des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus führt;
③ Bei Lagerung bei hoher Temperatur führen eine geringe Menge elektrohydraulischer Zersetzung und der durch Temperatureinfluss erhöhte Gasdruck zur Verformung des Gehäuses des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus. Von den drei genannten Gründen ist die durch die Ausdehnung der Elektrode verursachte Gehäuseausdehnung die wichtigste.

Das Wölbungsproblem des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus ist ein häufiges Problem, besonders bei großkapazitiven quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus ist es ernster. Die Wölbung des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus erhöht den Innenwiderstand und die lokale Elektrolytentleerung oder sogar Gehäuseriss beeinträchtigt ernsthaft die Sicherheitsleistung und die Lebensdauer des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus.
Lösung:
① Kleine Struktur verwenden, um die Gehäusestärke zu verstärken;
② Anordnung optimieren. Durch die beiden oben genannten Methoden kann das Wölbungsproblem des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus effektiv gelöst werden. Die Verstärkung der Gehäusestärke bedeutet, das ursprüngliche flache Gehäuse in eine verstärkte Struktur zu entwerfen und die Wirkung des Verstärkungsdesigns durch Drucktests am Inneren des Gehäuses zu prüfen. Je nach verschiedenen Befestigungsmethoden (fixierte Längsrichtung und fixierte Breite) kann die Wirkung der Verstärkungsstruktur klar beobachtet werden. Am Beispiel der fixierten Breite beträgt die Verformung des Gehäuses mit Verstärkungsstruktur unter 0,3MPa Druck 3,2mm, während die Verformung des Gehäuses ohne Verstärkungsstruktur 4,1mm erreicht, was eine Reduzierung der Verformung um mehr als 20 % bedeutet. Die Anordnung der Zellen im Modul ist unterschiedlich, und die Verformung in Dickenrichtung ist ebenfalls unterschiedlich. Die Lösung zur Optimierung der Anordnung besteht darin, die Anordnung mit der geringsten Verformung auszuwählen.

(2) Die Wärmeableitungsleistung des großen quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus verschlechtert sich. Mit zunehmendem Volumen der Einzelzelle wird der Abstand vom Heizteil im Inneren des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus zum Gehäuse immer größer, und das leitfähige Medium und die Schnittstelle werden immer schwieriger, Wärme abzuleiten, und das Problem der ungleichmäßigen Wärmeverteilung in der Einzelzelle wird immer offensichtlicher. Wu Weixiong und andere vom Fachbereich Physik der Tsinghua-Universität führten eine Studie durch. Das Experiment verwendete einen quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akku mit 3,2V/12Ah, und die Lade- und Entladeausrüstung des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus war Xinwei CT-3001W-50V120-ANTF. Während des Prozesses betrug die Umgebungstemperatur 31°C, die Wärmeableitung erfolgte durch Luftkühlung, und die Temperaturänderung des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus wurde mit einem Temperaturprüfinstrument aufgezeichnet.

Die experimentellen Schritte sind wie folgt:
1) Konstantstromladung, den quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akku mit einem Strom von 12A laden, bis die Ladeschlussspannung 3,65V erreicht.
2) Ruhen lassen, 1 Stunde nach dem Laden, um den quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akku zu stabilisieren.
3) Konstantstromentladung, bei verschiedenen Raten bis zur Entladeschlussspannung von 2V entladen. Die Entladerate wird jeweils auf 1C, 2C, 3C, 4C, 5C und 6C eingestellt.

Bei unterschiedlichen Entladeraten ändert sich die Temperatur der Oberfläche des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus. Mit zunehmender Rate steigt auch die Temperatur. Die maximale Oberflächentemperatur des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus bei den jeweiligen Entladeraten beträgt 38,1°C, 48,3°C, 56,7°C, 64,4°C, 72,2°C bzw. 76,9°C. Bei 3C-Entladung hat die maximale Temperatur 50℃ überschritten, und bei 6C erreichte die Temperatur 76,9℃ und die Zeit über 50℃ betrug 470s, was zwei Drittel des gesamten Entladevorgangs entspricht, was für den sicheren und kontinuierlichen Betrieb des quadratischen 6s 22,2v Lipo-Akkus sehr ungünstig ist.

Das Phasenwechselmaterial hat die Fähigkeit, seinen physikalischen Zustand innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs zu ändern. Daher wird das Phasenwechselmaterial als Wärmeübertragungsmedium verwendet und an der Oberfläche der Einzelzelle angebracht, wodurch die Wärmeableitung stark verbessert werden kann. Außerdem gibt es Pläne, das wärmeleitfähige Material mit Wasserkühlung zu kombinieren, sodass das Wasserkühlsystem die vom wärmeleitfähigen Material aufgenommene Wärme nach außen abführen kann.
Für das quadratische 6s 22,2v Lipo-Akkusystem zur Verhinderung von thermischem Durchgehen ist es ideal, die Parameter jeder Zelle (Grundtemperatur, Spannung und Strom usw.) direkt erfassen zu können. Das Aufkommen neuer Sensoren mit guten Funktionen wird es ermöglichen, vor thermischem Durchgehen zu warnen und darauf zu reagieren.

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