Häzirki wagtda litiý-ion batareýalarynyň howpsuzlyk hadysalarynyň köpüsi, batareýanyň ýylylyk gaçmagyna we ýangynyň we partlamanyň döremegine sebäp bolýan gorag zynjyrynyň näsazlygy sebäpli ýüze çykýar. Şonuň üçin litiý batareýasynyň howpsuz ulanylmagyny üpjün etmek üçin gorag zynjyrynyň dizaýny aýratyn möhümdir we litiý batareýasynyň işlemezligine sebäp bolýan ähli faktorlar göz öňünde tutulmalydyr. Önümçilik prosesine goşmaça, şowsuzlyklar esasan aşa zarýad, aşa zarýad we ýokary temperatura ýaly daşarky ekstremal şertleriň üýtgemegi bilen ýüze çykýar. Bu parametrler hakyky wagtda gözegçilik edilse we üýtgänlerinde degişli gorag çäreleri görülse, termiki gaçmagyň ýüze çykmagynyň öňüni alyp bolar. Lityum batareýasynyň howpsuzlyk dizaýny birnäçe tarapy öz içine alýar: öýjükleri saýlamak, gurluş dizaýny we BMS-iň funksional howpsuzlyk dizaýny.

Öýjük saýlamak

Öýjük materialyny saýlamagyň esasy bolan öýjük howpsuzlygyna täsir edýän köp faktor bar. Dürli himiki aýratynlyklar sebäpli, litiý batareýasynyň dürli katod materiallarynda howpsuzlyk üýtgeýär. Mysal üçin, litiý demir fosfat birneme durnukly we çökmek aňsat däl oliwin şekilli. Lityum kobaltat we litiý üçlügi, ýykylmagy aňsat gatlakly gurluşdyr. Aýryjy saýlamak hem örän möhümdir, sebäbi öndürijiligi öýjügiň howpsuzlygy bilen gönüden-göni baglanyşyklydyr. Şonuň üçin öýjük saýlanylanda diňe bir ýüze çykaryş hasabatlary däl, eýsem öndürijiniň önümçilik prosesi, materiallar we olaryň parametrleri hem göz öňünde tutulýar.

Gurluşyň dizaýny

Batareýanyň gurluş dizaýny, esasan izolýasiýa we ýylylyk bölünişiginiň talaplaryny göz öňünde tutýar.

• Izolýasiýa talaplary, adatça, aşakdaky taraplary öz içine alýar: Pozitiw we otrisatel elektrodyň arasynda izolýasiýa; Öýjük bilen gabyň arasynda izolýasiýa; Polýus tablisalary bilen gabyň arasynda izolýasiýa; PCB elektrik aralygy we süýşmek aralygy, içerki sim dizaýny, toprak dizaýny we ş.m.
• Atylylygyň ýaýramagy esasan käbir uly energiýa saklaýjy ýa-da çekiji batareýalar üçin. Bu batareýalaryň ýokary energiýasy sebäpli, zarýad berlende we zarýad berlende öndürilýän ýylylyk gaty uludyr. Eger ýylylygy wagtynda bölüp bolmaýan bolsa, ýylylyk ýygnanar we heläkçiliklere sebäp bolar. Şonuň üçin, berkitme materiallaryny saýlamak we dizaýn etmek (Belli bir mehaniki güýç we tozan we suw geçirmeýän talaplar bolmaly), sowadyş ulgamyny we beýleki içerki ýylylyk izolýasiýasyny, ýylylygy bölüp çykarmagy we ýangyn söndüriş ulgamyny saýlamaly.

Batareýany sowatmak ulgamyny saýlamak we ulanmak üçin, öňki çykaryşa serediň.

Funksional howpsuzlyk dizaýny

Fiziki we himiki aýratynlyklar materialyň zarýad beriş we zarýad naprýa .eniýesini çäklendirip bilmejekdigini kesgitleýär. Zarýad beriş we zarýad beriş naprýa .eniýesi kesgitlenen aralykdan geçenden soň, litiý batareýasynyň öwezini dolup bolmajak zeper ýetirer. Şol sebäpli, litiý batareýasy işleýän wagty içerki öýjügiň naprýa .eniýesini we tokyny kadaly ýagdaýda saklamak üçin gorag zynjyryny goşmaly. BMS batareýalary üçin aşakdaky funksiýalar zerurdyr:

• Naprýatageeniýäni goramak üçin zarýad bermek: artykmaç zarýad termiki gaçmagyň esasy sebäplerinden biridir. Artykmaç zarýad berlenden soň, litiý ionynyň aşa köp çykmagy sebäpli katod materialy çöker we otrisatel elektrodyň ýylylyk durnuklylygynyň peselmegine we ýylylyk gaçmak howpy bolan gapdal reaksiýalaryň köpelmegine sebäp bolýan litiý ýagyşy hem bolar. Şonuň üçin zarýad beriş öýjügiň ýokary çäk naprýa .eniýesine ýetenden soň toguň wagtynda kesilmegi möhümdir. Öýjügiň naprýa .eniýesi hemişe iş çäginde saklanar ýaly, BMS-den naprýatageeniýäni goramak üçin zarýad bermek funksiýasynyň bolmagy talap edilýär. Gorag naprýa .eniýesiniň diapazon bahasy däldigi we dürli-dürli üýtgemegi has gowy bolardy, sebäbi batareýanyň doly zarýad berlen wagtynda tok kesilmegine sebäp bolup biler we netijede artykmaç zarýad bolýar. BMS-iň gorag naprýa .eniýesi, adatça öýjügiň ýokarky naprýa .eniýesinden birmeňzeş ýa-da birneme pes bolmaly.
• Häzirki gorag üçin zarýad bermek: Batareýany zarýaddan ýa-da zarýad çäginden has köp zarýad bermek ýylylygyň ýygnanmagyna sebäp bolup biler. Diaphragmany eretmek üçin ýylylyk ýeterlik ýygnananda, içki gysga utgaşmanyň döremegine sebäp bolup biler. Şonuň üçin häzirki gorag üçin öz wagtynda zarýad bermek hem möhümdir. Häzirki goragdan, dizaýndaky öýjük tok çydamlylygyndan ýokary bolup bilmejekdigine üns bermelidiris.
• Naprýatageeniýeniň goragy astyndaky zarýad: gaty uly ýa-da gaty kiçi naprýa .eniýe batareýanyň işleýşine zeper ýetirer. Naprýatageeniýeniň yzygiderli akmagy misiň çökmegine we otrisatel elektrodyň çökmegine sebäp bolar, şonuň üçin batareýa naprýatageeniýäni goramak funksiýasynda zarýad alar.
• Häzirki goragdan boşatma: PCB zarýadlarynyň köpüsi we şol bir interfeýs arkaly zarýad bermek, bu ýagdaýda zarýad we zarýaddan goramak togy yzygiderli. Someöne käbir batareýalar, esasanam elektrik gurallary üçin batareýalar, çalt zarýad bermek we beýleki görnüşli batareýalar uly tok akymyny ýa-da zarýad bermelidir, tok häzirki wagtda gabat gelmeýär, şonuň üçin iki aýlaw gözegçiliginde zarýad bermek we akdyrmak iň gowusydyr.
• Gysga utgaşmany goramak: Batareýanyň gysga utgaşmasy hem iň köp ýaýran kemçilikleriň biridir. Käbir çaknyşyk, nädogry ulanmak, gysmak, iňňe, suw girmek we ş.m. gysga utgaşmany aňsatlaşdyrýar. Gysga utgaşma derrew uly zarýad toguny döreder, netijede batareýanyň gyzgynlygy ýokarlanar. Şol bir wagtyň özünde, öýjükde daşarky gysga utgaşmadan soň bir topar elektrokimiki reaksiýa bolup geçýär, bu bolsa bir topar ekzotermiki reaksiýalara sebäp bolýar. Gysga utgaşmany goramak, häzirki goragdan has ýokarydyr. Shortöne gysga utgaşma tok çäksiz bolar, ýylylyk we zyýan hem çäksizdir, şonuň üçin gorag gaty duýgur bolmaly we awtomatiki usulda işledilip bilner. Gysga utgaşmany goramagyň umumy çäreleri kontaktlar, predohranitel, mos we ş.m.
• Temperaturanyň goragyndan ýokary: Batareýa daşky gurşawyň temperaturasyna duýgur. Örän ýokary ýa-da gaty pes temperatura onuň işine täsir eder. Şonuň üçin batareýany çäkli temperaturada işlemeli. BMS, aşa ýokary ýa-da gaty pes bolanda batareýany duruzmak üçin temperaturany goramak funksiýasyna eýe bolmalydyr. Hat-da zarýad temperaturasyny goramak we akymyň temperaturasyny goramak we ş.m. bölünip bilner.
• Balans funksiýasy: Notebook we beýleki köp seriýaly batareýalar üçin önümçilik prosesindäki tapawutlar sebäpli öýjükleriň arasynda gapma-garşylyk bar. Mysal üçin, käbir öýjükleriň içerki garşylygy beýlekilerden has uludyr. Bu gapma-garşylyk daşky gurşawyň täsiri bilen kem-kemden erbetleşer. Şonuň üçin öýjügiň deňagramlylygyny amala aşyrmak üçin deňagramlylygy dolandyrmak funksiýasy bolmaly. Adatça deňagramlylygyň iki görnüşi bar:

1.Passiw deňagramlylyk: Naprýatageeniýe deňeşdiriji ýaly enjamlary ulanyň, soňra ýokary kuwwatly batareýanyň artykmaç güýjüni boşatmak üçin garşylyk ýylylygynyň ýaýramagyny ulanyň. Emma energiýa sarp edilişi uly, deňleşdirme tizligi haýal we netijeliligi pes.

2.Aktiw deňagramlylyk: öýjükleriň güýjüni has ýokary woltly saklamak üçin kondensatorlary ulanyň we pes woltly öýjüge goýberiň. Şeýle-de bolsa, ýanaşyk öýjükleriň arasyndaky basyş tapawudy az bolsa, deňleşdirme wagty uzyn bolýar we deňleşdirme naprýa .eniýe bosagasy has çeýe bolup biler.

Standart tassyklama

Netijede, batareýalaryňyzyň halkara ýa-da içerki bazara üstünlikli girmegini isleseňiz, litiý-ion batareýasynyň howpsuzlygyny üpjün etmek üçin degişli standartlara laýyk gelmelidir. Öýjüklerden batareýalara we kabul ediji önümlere degişli synag standartlaryna laýyk gelmelidir. Bu makalada elektron IT önümleri üçin içerki batareýany goramak talaplary jemlener.

GB 31241-2022

Bu standart göçme elektron enjamlarynyň batareýalary üçin. Esasan 5.2 ygtybarly iş parametrleri, PCM üçin 10.1 - 10.5 howpsuzlyk talaplary, ulgam gorag zynjyrynda 11.1 - 11.5 howpsuzlyk talaplary (batareýanyň özi goragsyz bolanda), yzygiderlilik üçin 12.1 we 12.2 talaplary we goşundy A (resminamalar üçin) hasaplanýar. .

u 5.2 termini öýjük we batareýanyň parametrlerine laýyk gelmelidir, batareýanyň iş parametrleri öýjükleriň çäginden geçmeli däldir diýip düşünip bolar. Şeýle-de bolsa, batareýany goramagyň parametrleri batareýanyň işleýiş parametrleriniň öýjükleriň çäginden geçmezligini üpjün etmelimi? Dürli düşünişmeler bar, ýöne batareýanyň dizaýn howpsuzlygy nukdaýnazaryndan jogap hawa. Mysal üçin, öýjügiň (ýa-da öýjük blokynyň) iň ýokary zarýad togy 3000mA, batareýanyň iň köp işleýän tok 3000mA-dan geçmeli däldir we batareýanyň gorag togy zarýad beriş prosesindäki tokdan geçmeli däldigini hem üpjün etmelidir. 3000mA. Diňe şeýle etmek bilen howplary netijeli gorap bileris. Gorag parametrleriniň dizaýny üçin goşundy A.-a serediň. Bu ulanylýan öýjükli - batareýa - öý eýesiniň parametr dizaýnyny has giňişleýin hasaplaýar.

u Gorag zynjyry bolan batareýalar üçin 10.1 ~ 10.5 batareýany goramak zynjyrynyň howpsuzlygy synagy zerurdyr. Bu bap, esasan, naprýatageeniýäni goramak üçin zarýad bermek, tok goragyndan zarýad almak, naprýatageeniýe goragy astynda zarýad bermek, tok goragyndan zarýad bermek we gysga utgaşma goragy barada derňew geçirýär. Bular ýokarda agzalyp geçilýärFunksional howpsuzlyk dizaýnywe esasy talaplar. GB 31241 500 gezek barlamagy talap edýär.

u Gorag zynjyry bolmadyk batareýa zarýad beriji ýa-da ahyrky enjam bilen goralýan bolsa, daşarky gorag enjamy bilen 11.1 ~ 11.5 ulgam gorag zynjyrynyň howpsuzlyk synagy geçiriler. Zarýadyň we çykaryşyň naprýa .eniýesi, tok we temperatura gözegçiligi esasan derňelýär. Gorag zynjyrly batareýalar bilen deňeşdirilende, gorag zynjyry bolmadyk batareýalaryň diňe ulanylýan enjamlaryň goragyna bil baglap biljekdigini bellemelidiris. Töwekgelçilik has ýokary, şonuň üçin adaty iş we ýekeje näsazlyk şertleri aýratyn synag ediler. Bu ahyrky enjamy goşa goragly bolmaga mejbur edýär; bolmasa 11-nji bapda synagdan geçip bilmez.

Netijede, batareýada birnäçe seriýaly öýjük bar bolsa, deňagramsyz zarýad bermek hadysasyny göz öňünde tutmaly. 12-nji bapyň laýyklyk synagy hökmanydyr. PCB-iň deňagramlylygy we diferensial basyşy goramak funksiýalary esasan bu ýerde öwrenilýär. Bu funksiýa bir öýjükli batareýalar üçin talap edilmeýär.

GB 4943.1-2022

Bu standart AV önümleri üçin. Batareýa bilen işleýän elektron önümleriniň köpelmegi bilen, GB 4943.1-2022-iň täze wersiýasy M goşundydaky batareýalara, batareýalar bilen enjamlara we gorag zynjyrlaryna baha bermek üçin aýratyn talaplary berýär. Batareýany goramak zynjyryna baha bermegiň esasynda, ikinji derejeli litiý batareýalaryny öz içine alýan enjamlar üçin goşmaça howpsuzlyk talaplary hem goşuldy.

u Ikinji litiý batareýany goramak zynjyry, esasan, aşa zarýad, aşa zarýad bermek, ters zarýad bermek, zarýad beriş howpsuzlygyny goramak (temperatura), gysga utgaşma goragy we ş.m. derňeýär. Bu synaglaryň hemmesiniň gorag zynjyrynda ýekeje kemçilik talap edýändigini bellemelidiris. Bu talap GB 31241 batareýasynyň standartynda agzalmaýar. Şonuň üçin batareýany goramak funksiýasynyň dizaýnynda batareýanyň we öý eýesiniň standart talaplaryny birleşdirmeli. Batareýada diňe bir gorag bar bolsa we artykmaç komponentleri ýok bolsa ýa-da batareýada gorag zynjyry ýok bolsa we gorag zynjyry diňe öý eýesi tarapyndan üpjün edilse, synagyň bu bölegi üçin öý eýesi hem bolmaly.

Netije

Sözümiň ahyrynda, ygtybarly batareýany dizaýn etmek, materialyň saýlanmagyndan başga-da, soňraky gurluş dizaýny we funksional howpsuzlyk dizaýny hem möhümdir. Dürli ülňüleriň önümler üçin dürli talaplary bar bolsa-da, dürli bazarlaryň talaplaryna laýyk gelýän batareýa dizaýnynyň howpsuzlygy doly göz öňünde tutulsa, gurşun wagty ep-esli azaldar we önüm bazara çykarylyp bilner. Dürli ýurtlaryň we sebitleriň kanunlaryny, kadalaryny we ülňülerini birleşdirmekden başga-da, terminal önümlerinde batareýalaryň hakyky ulanylyşyna esaslanýan önümleri dizaýn etmeli.