Наскільки добре ви знаєте квадратні 6s 22.2v lipo батареї?

Класифіковані за формою квадратні 6s 22.2v lipo акумулятори мають три типи: квадратні, циліндричні та тонкі. Існує багато типів квадратних 6s 22.2v lipo акумуляторів, які в основному використовуються в мобільних телефонах, цифрових камерах та інших сферах; циліндричні квадратні 6s 22.2v lipo акумулятори наразі включають 18650 (18мм×65мм), 26650 (26мм×65мм), 21700 (21мм×70мм) Три моделі в основному використовуються в сфері ноутбуків і електроінструментів; листові квадратні 6s 22.2v lipo акумулятори можуть відповідати вимогам до тонкості комп’ютерів і камер. Сьогодні CNHL детально представить відповідні знання про квадратні 6s 22.2v lipo акумулятори.

1. Компоненти квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора

Квадратний Типовий квадратний 6s 22.2v lipo акумулятор складається з верхньої кришки, корпусу, позитивної пластини, негативної пластини, ламінування або намотування, що складається з діафрагми, ізоляційних частин і безпекових компонентів. Серед них включено дві безпекові структури: пристрій безпеки цвяха (NSD) і пристрій безпеки від перезарядження (OSD). NSD додає металевий шар, наприклад мідну фольгу, до зовнішнього ядра рулону. Коли відбувається прокол, локальний високий струм, що виникає в місці проколу, швидко зменшує струм на одиницю площі через велику площу мідної фольги, що може запобігти локальному перегріву в місці проколу і уповільнити виникнення теплового розгону.

Безпековий дизайн OSD можна побачити на багатьох квадратних 6s 22.2v lipo акумуляторах. Зазвичай використовується металевий лист із плавким елементом (плавким запобіжником). Плавкий елемент може бути розроблений на позитивному колекторі струму. При перезарядженні квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора внутрішній тиск викликає спрацьовування OSD внутрішнім коротким замиканням, що генерує миттєвий високий струм і плавить плавкий елемент, тим самим розриваючи внутрішній струмовий ланцюг квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора. Корпус зазвичай сталевий або алюмінієвий. Завдяки ринковому попиту на енергетичну щільність і прогресу виробничого процесу алюмінієвий корпус поступово став основним.

2. Особливості квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора

Переваги квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора: квадратний 6s 22.2v lipo акумулятор має високу надійність пакування; високу енергоефективність системи; відносно легку вагу та високу енергетичну щільність; важливий вибір для енергетичної щільності; якщо ємність моноклітини велика, конфігурація системи відносно проста, що дозволяє контролювати моноклітини поодинці; ще одна перевага простої системи — відносно хороша стабільність.
Недоліки квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора: оскільки квадратний 6s 22.2v lipo акумулятор можна налаштувати відповідно до розміру продукту, на ринку існують тисячі моделей, і через велику кількість моделей важко уніфікувати процес; рівень автоматизації виробництва не високий, а моноклітини досить різні. У масштабних застосуваннях існує проблема, що термін служби системи значно нижчий за термін служби моноклітини. Національний рекомендований стандарт GB/T 34013-2017 "Специфікації та розміри квадратних 6s 22.2v lipo акумуляторів для електромобілів" надає 8 серій розмірів для квадратних 6s 22.2v lipo акумуляторів.

Керівництво щодо розміру акумуляторної клітини може не мати особливо очевидного ефекту в короткостроковій перспективі. Деякі навіть вважають, що надання керівництва обмежить розвиток галузі, і зміна розміру продукту — це не лише проблема інструментів і форм для виробництва акумуляторних клітин, а й має дуже великий вплив. Однак як рекомендований стандарт, якщо він може дати виробникам тенденцію готуватися до нових виробничих потужностей і коригувати виробничі лінії, у довгостроковій перспективі це неминуче сприятиме поступовому розвитку специфікацій і розмірів у напрямку серіалізації.

Відповідність клітин і модулів є передумовою для реального впровадження каскадного використання. Квадратний 6s 22.2v lipo акумулятор легше збільшити за ємністю, ніж циліндричний акумулятор, і обмежень у процесі збільшення ємності менше. Кількість клітин у системі невелика, що має бути однією з важливих конкурентних переваг квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора. Однак із збільшенням обсягу моноклітини виникають деякі проблеми, такі як серйозне бокове випинання, складність відведення тепла та збільшення неоднорідності, що заважає його розвитку. Нижче наведено типові проблеми та рішення квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора.

3. Типові проблеми та рішення квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора

(1) Проблема бокового випинання Квадратний 6s 22.2v lipo акумулятор має певний тиск всередині під час процесу заряджання та розряджання (експериментальні дані 0.3-0.6МПа), при однаковому тиску, чим більша площа напруги, тим серйозніша деформація стінки корпусу квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора. Під час першого процесу заряджання та розряджання рідкого квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора матеріал електрода та електроліт реагують на твердо-рідкій межі, утворюючи пасиваційний шар, що покриває поверхню матеріалу електрода. Утворена пасиваційна плівка ефективно запобігає проходженню молекул розчинника, але іони літію можуть вільно вбудовуватися та виводитися через пасиваційний шар, що має властивості твердого електроліту, тому ця пасиваційна плівка називається мембраною твердого електроліту (Solid Electrolyte Interface, SEI).

Важливі причини розширення квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора:
① Під час формування утворюється газ при утворенні SEI плівки, і тиск повітря в квадратному 6s 22.2v lipo акумуляторі зростає. Через погану стійкість до тиску плоскої структури квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора корпус деформується;
② Параметри решітки матеріалу електрода змінюються під час заряджання, викликаючи розширення електрода, і сила розширення електрода діє на корпус, що призводить до деформації корпусу квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора;
③ При зберіганні за високої температури невелика кількість електрохімічного розкладу та збільшення тиску газу через температурний ефект викликають деформацію корпусу квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора. З цих трьох причин найбільш важливим є розширення корпусу, спричинене розширенням електрода.

Проблема випинання квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора є поширеною, особливо серйозною для акумуляторів великої ємності. Випинання квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора збільшує внутрішній опір і локальний електроліз, виснаження рідини або навіть розрив корпусу серйозно впливає на безпеку та термін служби циклу квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора.
Рішення:
① Використовувати малу конструкцію для посилення міцності корпусу;
② Оптимізувати розташування. За допомогою цих двох методів проблему випинання квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора можна ефективно вирішити. Посилення міцності корпусу полягає в проектуванні початкового плоского корпусу у посилену структуру та тестуванні ефекту конструкції посилення корпусу шляхом натискання всередину корпусу. Залежно від різних методів фіксації (фіксована довжина та фіксована ширина) тестування ефекту посилення структури можна чітко спостерігати. Візьмемо приклад фіксованої ширини: під тиском 0.3МПа деформація корпусу з посиленою структурою становить 3.2мм, тоді як деформація корпусу без посиленої структури досягає 4.1мм, і обсяг деформації зменшується більш ніж на 20%. Розташування клітин у модулі різне, і деформація в напрямку товщини також різна. Рішення оптимізувати розташування полягає у порівнянні та виборі розташування з найменшою деформацією, якщо це можливо.

(2) Погіршення тепловідведення великого квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора. Зі збільшенням обсягу моноклітини відстань від нагрівальної частини всередині квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора до корпусу стає все більшою, а провідний середовище та інтерфейс все складніше відводять тепло, і проблема нерівномірного розподілу тепла в моноклітині стає все очевиднішою. Ву Вейсьон та інші з кафедри фізики Цінхуа провели дослідження. Експеримент використовував квадратний 6s 22.2v lipo акумулятор 3.2V/12Ah, а обладнання для заряджання та розряджання квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора було Xinwei CT-3001W-50V120-ANTF. Під час процесу температура навколишнього середовища становила 31°C, метод відведення тепла — повітряне охолодження, а зміни температури квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора фіксувалися за допомогою приладу для вимірювання температури.

Експериментальні кроки такі:
1) Заряджання постійним струмом, заряджати квадратний 6s 22.2v lipo акумулятор струмом 12A до напруги відключення заряджання 3.65V.
2) Витримка, 1 година після заряджання для стабілізації квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора.
3) Розряджання постійним струмом, розряджати з різними швидкостями до напруги відключення розряджання 2V. Швидкість розряджання встановлюється відповідно 1C, 2C, 3C, 4C, 5C і 6C.

При різних швидкостях розряджання температура поверхні квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора змінюється. Зі збільшенням швидкості температура також зростає. Максимальна температура поверхні квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора для кожної швидкості розряджання становить відповідно 38.1°C, 48.3°C, 56.7°C, 64.4°C, 72.2°C і 76.9°C. При розряджанні зі швидкістю 3C максимальна температура перевищила 50℃, а при 6C температура досягла 76.9℃, і час перевищення 50℃ становив 470 секунд, що складає дві третини всього процесу розряджання, що є дуже несприятливим для безпечної та безперервної роботи квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора.

Матеріал з фазовим переходом має здатність змінювати свій фізичний стан у певному температурному діапазоні. Тому матеріал з фазовим переходом використовується як теплообмінник і прикріплюється до поверхні окремої клітини, що значно покращує ефект відведення тепла. Крім того, також планується поєднати теплопровідний матеріал з водяним охолодженням, щоб система водяного охолодження могла передавати тепло, поглинуте теплопровідним матеріалом, за межі системи.
Для системи квадратного 6s 22.2v lipo акумулятора для запобігання тепловому розгону ідеально безпосередньо виявляти параметри кожної клітини (базова температура, напруга та струм тощо). Поява нових датчиків з хорошими функціями зробить можливим попередження та реагування на тепловий розгін.

Ви також можете подивитися:Що ви знаєте про квадратний 6s 22.2v lipo акумулятор?