Что такое высоковольтные батареи?

1.Что такое высоковольтные батареи?

Высокопроизводительные батареи обычно относятся к литиевым батареям. Литий-ионные батареи - это тип высокоскоростных перезаряжаемых аккумуляторов, работа которых основана на перемещении ионов лития между положительным и отрицательным электродами. В процессе заряда и разряда ионы Li+ перемещаются туда-сюда между двумя электродами: во время заряда ионы Li+ деинтеркалируются с положительного электрода и интеркалируются в отрицательный электрод через электролит, переводя отрицательный электрод в состояние, богатое литием; во время разряда происходит обратное. В качестве электродов в аккумуляторах обычно используются материалы, содержащие литиевые элементы, которые являются воплощением современных высокоэффективных батарей.

2.Знакомство с высоковольтными батареями

Литиевые батареи делятся на высоковольтные и литий-ионные. В настоящее время в мобильных телефонах и ноутбуках под высоковольтными батареями обычно подразумеваются литий-ионные аккумуляторы. Настоящие высоковольтные батареи редко используются в повседневных электронных устройствах из-за их высокой опасности.

3.Эффективность работы с высоковольтными батареями

Литий-ионные аккумуляторы обладают высокой плотностью энергии и равномерным выходным напряжением. Они отличаются низким уровнем саморазряда: хорошие батареи теряют менее 2% заряда в месяц (с возможностью восстановления). В них не проявляется эффект памяти. Они работают в широком температурном диапазоне от -20°C до 60°C. Литий-ионные батареи обладают превосходными циклическими характеристиками, могут быстро заряжаться и разряжаться, достигают эффективности зарядки до 100% и обеспечивают высокую выходную мощность. Они также имеют длительный срок службы. Они экологически безопасны, не содержат токсичных веществ и известны как "зеленые" батареи.

4.Зарядка высоковольтных батарей

Зарядка является важным этапом при многократном использовании аккумуляторов. Процесс зарядки литий-ионных аккумуляторов делится на два этапа: этап быстрой зарядки постоянным током и этап снижения тока постоянного напряжения. На этапе быстрой зарядки постоянным током напряжение батареи постепенно увеличивается до напряжения шкалы батареи, а затем переходит в стадию постоянного напряжения под контролем микросхемы, где напряжение больше не увеличивается, чтобы не допустить перезарядки. Между тем, ток постепенно уменьшается с увеличением емкости батареи, пока не достигнет заданного значения, что в конечном итоге завершает процесс зарядки. Емкость аккумулятора можно рассчитать по кривой разряда с помощью микросхемы мониторинга аккумулятора. После многократного использования кривая разряда литий-ионных батарей может измениться. Хотя литий-ионные батареи не обладают эффектом памяти, неправильная зарядка и разрядка могут существенно повлиять на их работу.

5.Соображения по поводу высоковольтных батарей

Перезарядка и переразрядка литий-ионных аккумуляторов может привести к необратимому повреждению положительного и отрицательного электродов. Чрезмерный разряд приводит к разрушению структуры углеродного слоя отрицательного электрода, в результате чего ионы лития не могут интеркалироваться во время зарядки; чрезмерная зарядка приводит к тому, что избыточное количество ионов лития встраивается в углеродную структуру отрицательного электрода, в результате чего некоторые ионы лития не могут быть высвобождены. Зарядная емкость - это произведение зарядного тока и времени зарядки. При определенном напряжении управления зарядкой, чем больше ток зарядки (чем выше скорость зарядки), тем меньше емкость зарядки. Слишком быстрая зарядка и неправильный контроль напряжения окончания зарядки также могут привести к недостаточной емкости батареи. Это происходит, когда некоторые активные материалы электродов не успевают пройти достаточную реакцию до прекращения зарядки, и это явление недостаточной зарядки ухудшается с увеличением количества циклов.

6.Разрядка высоковольтных батарей

При первоначальном заряде и разряде, если позволяет время (обычно достаточно 3-4 часов), электроды можно довести до максимально возможного состояния окисления (полностью зарядить), а при разряде (или использовании) - разрядить до заданного напряжения или до автоматического отключения. Это позволяет активировать емкость батареи для использования. Однако при обычном использовании литий-ионных батарей такие операции не нужны. Зарядка может производиться в соответствии с потребностями в любое время, и нет необходимости полностью заряжать или разряжать батарею. Такие операции, как первоначальная зарядка и разрядка, следует выполнять лишь раз в 3-4 месяца.

7.Технология производства высокоемких батарей

Для электромобилей и гибридных транспортных средств основной технологией является аккумулятор. По сравнению с другими типами батарей, силовые литий-ионные батареи имеют такие недостатки, как высокая цена и низкие показатели безопасности, однако они обладают такими важными преимуществами, как высокая удельная энергия и длительный срок службы, что делает их более перспективными для развития. Технологическое развитие силовых литий-ионных батарей также идет быстрыми темпами, улучшая их емкость и структуру. Эксперты в этой области утверждают, что независимо от технологического маршрута, выбранного производителями батарей, они должны отвечать требованиям высокой безопасности, широкого температурного диапазона, высокой функциональности заряда и разряда, а также хороших скоростных характеристик разряда.

Размер емкости батареи зависит от технологии и стоимости. Литий-ионные батареи можно разделить на маленькие и большие в зависимости от объема. Небольшие батареи обычно используются в электронных продуктах 3C, и соответствующие технологии и отрасли стали очень зрелыми, а общая прибыль снижается. В настоящее время более 85% литий-ионных батарей - это маленькие батареи.

Большие аккумуляторы, также известные как силовые батареи, бывают двух типов: малые и большие. Первые в основном используются в электроинструментах, электровелосипедах и т.д., а вторые - в электромобилях и системах хранения энергии. В настоящее время чистые электромобили (EV), подключаемые гибридные электромобили (PHEV) и гибридные электромобили (HEV) быстро развиваются и привлекают значительное внимание промышленности. Являясь ядром будущей автомобильной промышленности, развитие индустрии силовых литий-ионных аккумуляторов получило беспрецедентное внимание и было возведено в стратегический ранг ведущими странами. Ян Рукун, президент Shenzhen Jiyang Automation Technology Co., Ltd., сказал, что маленькие батареи не могут сравниться с большими батареями по рентабельности продукции или масштабу развития. Несмотря на то, что масштабы индустрии силовых литий-ионных батарей все еще невелики, массовое производство электромобилей открыло перед индустрией силовых литий-ионных батарей широкие возможности для развития. По расчетам авторитетных отраслевых институтов, в ближайшие несколько лет рынок силовых литий-ионных батарей превысит мировой рынок литий-ионных батарей для мобильных телефонов, что вызовет новый виток инвестиций в соответствующее производственное оборудование и заводы. В то же время приход крупных производителей в индустрию силовых литий-ионных батарей усилит технологическую конкуренцию в смежных областях.

В настоящее время в отрасли идет дискуссия о том, следует ли использовать технологическое решение на основе одной батареи большой емкости или параллельное решение на основе батарей малой емкости. Однако решение о том, какой технологический путь выбрать, зависит от результатов работы аккумуляторного блока и его конкурентоспособности с точки зрения объема, веса, качества продукции, производительности, цены и удобства установки.

8.Алюминиевая фольга с покрытием из углерода для высоковольтных батарей

(1) Описание материала

Углеродная алюминиевая фольга с покрытием изготавливается путем нанесения композитной суспензии, состоящей в основном из проводящего углерода и высокочистой электронной алюминиевой фольги, с помощью процесса нанесения покрытия методом переноса.

(2) Диапазон применения

Литиевые батареи силового типа с мелкодисперсными активными материалами
Положительные электроды состоят из фосфата железа лития
Положительные электроды состоят из мелких частиц оксида марганца троичного/лития
Используется как альтернатива травленой алюминиевой фольге в суперконденсаторах и первичных литиевых батареях (литиевых, литиево-марганцевых, литиево-железных, кнопочных и т.д.)

(3) Влияние на производительность батареи/конденсатора:

Подавляет поляризацию батареи, снижает тепловыделение и улучшает скоростные характеристики;
Снижает внутреннее сопротивление батареи и значительно уменьшает динамическое увеличение сопротивления при циклическом режиме работы;
Улучшает консистенцию и увеличивает срок службы батареи;
Улучшает адгезию между активными материалами и токоприемниками, снижая стоимость производства электродов;
Защищает токоприемники от коррозии под воздействием электролита;
Улучшает высоко- и низкотемпературные характеристики литий-железо-фосфатных батарей и повышает эффективность обработки литий-железо-фосфатных и литий-титановых оксидных материалов.

(4) Рекомендуемые параметры:

Соответствующий активный материал с покрытием D50 предпочтительно не должен превышать 4-5 мкм, плотность прессования не должна превышать 2,25 г/см³, а удельная площадь поверхности должна находиться в диапазоне 13-18 м²/г.

(5) Меры предосторожности при использовании:

a. Требования к хранению: Хранить в помещении с температурой 25±5°C и влажностью не более 50%. При транспортировке избегайте воздействия воздуха и водяного пара, которые могут вызвать коррозию алюминиевой фольги.
b. Этот продукт выпускается в двух вариантах, A и B, каждый из которых имеет свои ключевые характеристики: Версия A имеет черный внешний вид, с типичной толщиной покрытия 4-8 мкм с обеих сторон, демонстрируя лучшую проводимость. Версия B имеет светло-серый цвет, с типичной толщиной покрытия 2-3 мкм с обеих сторон. Область покрытия может быть заварена меньшим количеством слоев, а машина для нанесения покрытия может определять зазоры между перемычками.
c. Алюминиевая фольга с покрытием B (серая) может быть непосредственно сварена ультразвуком в зоне покрытия, подходит только для намотки вкладок для сварки аккумуляторов (до 2-3 слоев вкладок). Однако может потребоваться корректировка мощности и времени ультразвука.
d. Теплопроводность углеродного слоя немного хуже, чем у алюминиевой фольги, поэтому во время нанесения покрытия необходимо регулировать скорость ленты и температуру запекания.
e. Этот продукт значительно улучшает общие характеристики литиевых батарей и конденсаторов. Однако его не следует рассматривать как основной фактор, изменяющий некоторые аспекты характеристик батарей, такие как плотность энергии, высоко- и низкотемпературные характеристики, высокое напряжение и т. д.