單體鋰電池和鋰電池組的保護(hù)措施有哪些
來(lái)源:存能電氣 日期:2019-08-14 09:29 瀏覽量:次
單體鋰電池和鋰電池組的保護(hù)措施有哪些?由于鋰電池的化學(xué)特性,對(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后,會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命。一般鋰電池組內(nèi),除了鋰電池芯外,都會(huì)有一片保護(hù)板,這片保護(hù)板主要就是提供這三項(xiàng)保護(hù)。
單體鋰電池的保護(hù)措施
鋰離子電池單體由正負(fù)、電極、電解液和隔膜組成,是組成電池模塊和電池組的基本結(jié)構(gòu)單元。電池作為一種電化學(xué)電源天然的具有電壓、內(nèi)阻、容量、能量、功率等特性參數(shù)。對(duì)于單體鋰電池來(lái)說(shuō),主要的安全危險(xiǎn)來(lái)自于充電和放電過(guò)程,同時(shí)還有適宜的環(huán)境溫度設(shè)計(jì),為了有效地避免不必要的損失,對(duì)單體鋰電池一般會(huì)有三重保護(hù)措施。
一是采用開(kāi)關(guān)元件:這要求控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置極限電阻值,當(dāng)電池內(nèi)的溫度升高時(shí),電阻會(huì)隨之升高,當(dāng)升到一定程度后,到達(dá)電阻值的極限。這時(shí),溫度也高到足以破壞電池的程度,此時(shí),電池會(huì)自動(dòng)停止供電,避開(kāi)工作狀態(tài)。
二是隔膜材料的選擇,隔膜是鋰離子電池材料中技術(shù)含量最高的組件,好的隔膜材料可以在溫度上升到一定數(shù)值時(shí)自動(dòng)溶解掉附著在其上的微米級(jí)(甚至納米級(jí))微孔,從而使鋰離子不能在隔膜上通過(guò),終止電池的內(nèi)部反應(yīng)。
三是設(shè)置氣閥,包括堿性電池和鎳氫電池等都設(shè)置有安全閥,鋰電池安全閥的道理也是一樣的,該氣閥是一個(gè)放置在電池頂部的放氣孔,當(dāng)電池內(nèi)部壓力上升到一定數(shù)值時(shí),安全閥自動(dòng)打開(kāi),保證電池的使用安全性。
人們主要的出于兩個(gè)方面的目的,希望對(duì)單體鋰電池的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)。
一個(gè)是為了實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制的目的,比如,電池單體電壓不一致,使得系統(tǒng)能量存儲(chǔ)能力降低,如果能夠主動(dòng)調(diào)節(jié)兩極的單體電壓,則可以起到放大系統(tǒng)容量的效果。
另一個(gè)是為了安全考慮,電池的參數(shù)有其固定的范圍,檢測(cè)電池參數(shù),實(shí)施監(jiān)控其邊界,可以起到表征電池安全狀態(tài)的作用。
鋰電池組的保護(hù)措施
對(duì)于鋰電池組來(lái)說(shuō),主要的安全危險(xiǎn)來(lái)自于容量過(guò)大,單體鋰電池也存在類(lèi)似現(xiàn)象。一般而論,鋰離子電池的容量與其安全性成反比,隨著容量的增加,電池體積也在增加,其散熱措施極為關(guān)鍵。
較為完善的鋰電池組保護(hù)功能應(yīng)由兩個(gè)模塊構(gòu)成:一是保護(hù)電路基板,二是智能判斷基板。具體來(lái)說(shuō),至少應(yīng)該包括如下部件:1、保護(hù)IC,又分為防止過(guò)充過(guò)放短路的第一級(jí)保護(hù)IC和防止過(guò)壓的第二級(jí)保護(hù)IC。2、保險(xiǎn)絲及相關(guān)保險(xiǎn)接口。3、溫度調(diào)節(jié)功能。4、顯示功能。
鋰電池保護(hù)板也是鋰電池組重要的安全保護(hù)措施。鋰電池組保護(hù)板的作用是保護(hù)電池不過(guò)放、不過(guò)充、不過(guò)流,還有就是輸出短路保護(hù)。同時(shí)檢測(cè)電池組中各個(gè)單體電池的過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路、過(guò)溫狀態(tài),保護(hù)并延長(zhǎng)電池使用壽命;欠壓保護(hù)使每一單節(jié)電池在放電使用時(shí)避免電池因過(guò)放電而損壞。
由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池組件總會(huì)跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保險(xiǎn)器出現(xiàn)。
BMS鋰電池保護(hù)板十分重要在電池保護(hù)系統(tǒng)中,鋰電池PACK設(shè)計(jì)過(guò)程中一定會(huì)用到鋰電池保護(hù)板或者相應(yīng)的BMS才能更好的設(shè)計(jì)鋰電池組,甚至可以協(xié)助品質(zhì)部分一起分析異常電池或電路。
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