A lítium-polymérový vreckový článokuľahčuje detekciu tvorby plynu, pretože flexibilné vrecko môže viditeľne napučiavať, ale je náchylnejšie na prepichnutie, ohnutie, tlak na okraj a interferenciu krytu.

A tuhá valcová lítium{0}}iónová batéria, ako napríklad 18650 alebo 21700, poskytuje lepšiu mechanickú ochranu a môže zahŕňaťbezpečnostné zariadenia na{0}}bunkovej úrovni, ako sú PTC a CID, ale nahromadenie vnútorného tlaku je menej viditeľné a závažná porucha môže viesť k usmernenému odvádzaniu horúceho-plynu.
 

Pri posudzovaní dodávateľa sa zamerajte na štyri oblasti:

• Príčinou opuchu buniek mäkkého vrecka
• Tepelný únikspúšťače a šírenie
• Návrh ochrany BMS vs PCM
• Testovací dôkaz preUN 38.3, UL 1642, UL 2054 a IEC 62133-2

Tento článok sa zameriava iba na bezpečnosť. Informácie o hustote energie, rýchlosti C-, nabíjaní, životnosti cyklu a výbere aplikácie nájdete v našom hlavnom sprievodcovi naLi-polymérové ​​a lítium{0}}iónové batérie.

1. Aký je skutočný rozdiel v bezpečnosti medzi LiPo a cylindrickým Li-iónom?

Najväčší rozdiel je v obale článku, nie v základnej lítium{0}}iónovej elektrochémii.

Oba formáty môžu zažiťrozklad elektrolytu, pokovovanie lítiom, porucha separátora,vnútorné skraty, výroba plynu atepelný útek. Rozdiel je v tom, ako sa tieto poruchy prejavujú a ako bunka zvláda mechanické namáhanie a vnútorný tlak.

Pri obstarávaní nie je užitočná otázka „Ktorý formát je bezpečnejší?“ je to:Čo sa stane, keď sa presne táto bunka zneužije a čo zabráni eskalácii zlyhania?

2. Prečo LiPo batérie napučiavajú?

 

Opuch lítium-polymérovej batérieje spôsobený plynom generovaným nežiaducimi elektrochemickými reakciami vo vnútri vrecka.

 

Spoločnéopuch buniek mäkkého vrecka spôsobujezahŕňajúRozdelenie vrstvy SEI, rozklad elektrolytu, nadmerné nabíjacie napätie,{0}}vystavenie vysokej teplote, hlboké nadmerné{1}}vybíjanie, kontaminácia vlhkosťou a-dlhodobé starnutie.

 

Pri zvýšenej teplote alebo nadmernom napätí sa organické zložky elektrolytu môžu rozkladať a vytvárať plyny ako CO2, CO, CH4, C2H4 a H2. Pretože je vrecko utesnené, tento plyn zväčšuje hrúbku bunky.

 

Zjednodušená cesta zlyhania je:

Vysoká teplota / prepätie → Degradácia SEI → Rozklad elektrolytu → Tvorba plynu → Opuch vrecúška

 

V prípade odberu by abnormálne opuchy mali spustiť skúmanie kvality článkov, nabíjacieho napätia, teploty skladovania, kontroly vlhkosti pri výrobe a starnutia-nie len tesnejšieho krytu.

 

3. Ako zvyšuje prebitie bezpečnostné riziko LiPo?

Lítiový článok musí zostať pod maximálnym napätím špecifikovaným pre túto presnú chémiu a dizajn článku.

Bežné lítium-iónové horné nabíjacie napätia zahŕňajú4,20 V, 4,35 V a 4,40 V, ale tieto hodnoty nie sú zameniteľné. Prekročenie špecifikovaného napätia urýchľuje nestabilitu katódy,nadmerná tvorba plynuoxidácia elektrolytov a tvorba vnútorného tepla.

„3,7 V LiPo batéria“ nie je dostatočná informácia na schválenie nabíjačky alebo ochranného obvodu.

4. Môže hlboký-výboj spôsobiť vnútorný skrat?

Silné nadmerné{0}}vybíjanie môže spôsobiť poškodenie, ktoré sa objaví neskôr počas nabíjania.

Keď napätie článku klesne hlboko pod výrobcom povolené minimum, meď z anódového zberača prúdu sa môže rozpustiť v elektrolyte. Počas následného nabíjania sa môžu vytvárať vodivé usadeniny a prispievať k avnútorný skrat.

Vďaka tomu je podpäťová ochrana bezpečnostnou funkciou, nielen funkciou cyklu-životnosti.

Pri zákazkovej batériovej súprave by obstarávanie malo potvrdiť minimálne napätie výrobcu článku aj prerušenie podpätia PCM/BMS.

5. Aký veľký únik by mala mať LiPo batéria?

Puzdro na vrecúško{0}}buniek by nemalo byť navrhnuté len s nominálnou hrúbkou.

Inžinierske predpoklady ako napr8-10% nárast hrúbkypočas životnosti alebo približne10–15 % vôľa osi z{2}}môžu byť užitočné počas skorého návrhu, ale nemali by sa považovať za univerzálne špecifikácie LiPo.

Dodávateľ batérie by mal poskytnúť:

• Nominálna hrúbka bunky
• Maximálna hrúbka bunky
• Rozmerová tolerancia
• Údaje o -konci{1}}životnosti
• Odporúčaná kompresia
• Požadovaná medzera-okraja vrecka

f používa sa riadená kompresia, hodnoty ako napr0,1–0,3 MPasa môže objaviť v niektorých dizajnoch batérií, ale správny limit závisí od konštrukcie článku a pokynov výrobcu.

Opuch neriešte jednoduchým silnejším zovretím článku. Nadmerné obmedzenie môže preniesť napätie do separátora, zväzku elektród alebo tesnenia vrecka.

6. Čo vlastne spúšťa Thermal Runaway?

Tepelný únikdochádza, keď sa reakcie generujúce teplo- vo vnútri bunky stanú rýchlejšími, ako bunka a obal dokáže toto teplo rozptýliť.

Typická inžinierska postupnosť je:

Toto sú referenčné rozsahy, nie univerzálne limity vyhovujúci/nevyhovujúci.

 

 

Skutočnéteplota nástupu tepelného únikuzávisí od chémie článku, stavu nabitia, konštrukcie separátora, elektrolytu, stavu starnutia a spôsobu zneužitia. Pre kvalifikáciu dodávateľa si radšej vyžiadajte údaje o teste pre presnú navrhovanú bunku, než sa spoliehajte na všeobecnú teplotnú tabuľku.

A lítium-polymérový vreckový článokje náchylnejší na ostré predmety, zaťaženie hrán, ohýbanie a deformáciu krytu, pretože jeho vonkajší laminát poskytuje obmedzenú štrukturálnu ochranu

8. Nabíjanie pod 0 stupňov zvyšuje riziko požiaru lítiovej batérie?

Áno, najmä pre bežné grafitové -lítium-iónové-články.

Pri nízkej teplote sa interkalácia lítium{0}}iónu do grafitovej anódy spomaľuje. Ak je nabíjací prúd príliš vysoký, na povrchu anódy sa môže usadzovať kovové lítium.

Totopokovovanie lítiommôže spôsobiť stratu kapacity, zvýšenú impedanciu, tvorbu dendritov a v závažných prípadoch poškodenie separátora vedúce k anvnútorný skrat.

V prípade produktov pre studené-počasie sa opýtajte dodávateľa:

• Minimálna teplota nabíjania
• Aktuálny limit nabíjania pri nízkej-teplote-
• Prah blokovania nabíjania BMS
• Či je potrebné predhrievanie
• Kde je umiestnený snímač teploty

Batériu, ktorá sa vybíja pri teplote -20 stupňov, nie je automaticky bezpečné nabíjanie pri teplote -20 stupňov.

9. Ako sa zlyhaloBunkový spúšťač tepelného úniku?

Vo viac{0}}bunkovom balení je zabránenie prvému zlyhaniu len polovicou bezpečnostného problému.

Bunka v ťažkom stavetepelný útekmôže uvoľniť dostatok tepla a horúceho plynu na zvýšenie susedných buniek na ich vlastnú kritickú teplotu. To môže spôsobiť sekvenčnétepelné únikové šíreniecez balík.

Kontrola šírenia môže zahŕňať:

• Fyzický rozstup buniek
• Tepelné bariéry
• Sľudová izolácia
• Aerogel
• Rozvádzače tepla
• Konštrukčné materiály-odolné voči ohňu

Riadené cesty odvádzania plynu

Požadovaná architektúra závisí od energie balenia a počtu buniek.

Pri odbere sa nepýtajte len na to, či dodávateľ používa „tepelnú izoláciu“. Spýtaj sa:

Ak jedna bunka zlyhá, čo bráni susednej bunke dosiahnuť kritickú teplotu?

Táto otázka núti dodávateľa vysvetliť skutočnú tepelnú cestu.

10. Prečo pri valcových batériách záleží na smere vetrania?

Cylindrické články normálne uvoľňujú tlak cez definovanú vetraciu oblasť.

Počas vážneho zlyhania by horúce plyny nemali byť nasmerované do priľahlých článkov, plastových stien, konektorov, prípojníc ani na povrchy prístupné používateľom-.

Balenie vyrobené z mechanicky robustných valcových buniek môže mať stále zlénebezpečenstvo požiaru lítiovej batériekontrolovať, či ventilačná cesta smeruje priamo do ďalšej bunkovej skupiny.

V prípade viac{0}}článkových cylindrických balení skontrolujte smer vetrania ako súčasť mechanického dizajnu-nie po zamrznutí krytu.

11. Návrh ochrany PCM verzus BMS: Čo balík potrebuje?

A PCM (modul ochranného obvodu)poskytuje základnú elektrickú ochranu, pričom aInteligentné BMSpridáva monitorovanie a{0}}kontrolu na úrovni systému.

Jednoduchá hierarchia ochrany je:
 

 

Úroveň ochrany hardvéru 1 -

 

Prepätie, podpätie, nadprúd a skrat{0}}.

 

Úroveň 2 - Monitorovanie a ovládanie

 

Snímanie teploty, meranie prúdu, vyvažovanie buniek, diagnostika a komunikácia.

 

Úroveň 3 - sekundárnej ochrany

 

V prípade potreby poistka, TCO, tepelná poistka alebo iné nezávislé{0}}bezpečné zariadenie.

Na obstarávanie,Návrh ochrany BMS vs PCMby mali byť určené počtom buniek, úrovňou výkonu, aplikačným rizikom a požiadavkami na hostiteľský-systém-nie podľa terminológie dodávateľa.

12. Kedy stačí PCM?

PCM je bežný v 1S a relatívne jednoduchých batériách s nízkym -článkom-.

Reprezentatívne hodnoty ochrany môžu zahŕňať:

• Okolo prerušenia prebitia4.28 V ± 0.025 Vpre konvenčný článok 4,2 V-triedy
• Prerušenie podpätia okolo2.40–2.80 V
• Skratka-reakcie vpod-milisekundový rozsah, vrátane návrhov nižšie200 μs
• Monitorovanie-teploty nabíjania{1}}na základe NTC, často okolo0 stupňov až 45 stupňovpre konvenčné bunky

Toto sú reprezentatívne konštrukčné hodnoty, nie univerzálne špecifikácie.

Pri porovnávaní dodávateľov PCM skontrolujte:

• Ochranný IC
• MOSFET model
• OVP/UVP prahy
• Vypínací bod OCP
• Skratka-reakcie
• MOSFET RDS (zapnuté)
• Nepretržitý prúd
• Tepelný nárast PCB
• Správanie pri obnove

PCM by sa malo vyhodnocovať z údajov na{0}}úrovni komponentov, nielen z blokového diagramu.

13. Kedy potrebuje batéria inteligentný BMS?

A Inteligentné BMSsa stáva užitočnejším vo viac{0}}sériových alebo vyšších{1}}batériách, kde je potrebné sledovať správanie jednotlivých článkov.

Kľúčové funkcie môžu zahŕňať:

Pred zadaním projektu definujte pri obstarávaní stratégiu vyvažovania,{0}}umiestnenie snímačov teploty, prahové hodnoty alarmu a komunikačný protokol.

"Smart BMS zahrnuté" nie je použiteľná technická špecifikácia.

14. Čo pridávajú CID a PTC zariadenia k bezpečnosti cylindrických článkov?

Niektoré cylindrické lítium{0}iónové články obsahujú vnútornéCID a PTCochranu.

A CID (aktuálne prerušovacie zariadenie)mechanicky odpojí elektrickú dráhu, keď vnútorný tlak prekročí svoj návrhový prah. Technické referencie môžu zobrazovať hodnoty okolo1,0–1,2 MPa, ale presný aktivačný tlak je špecifický pre bunku-.

A Zariadenie PTC (Positive Temperature Coefficient).zvyšuje odpor so stúpajúcou teplotou, čím pomáha obmedziť abnormálny prúd.

Tieto zariadenia pridávajú ďalšiu ochrannú vrstvu, ale nemali by sa predpokladať zo slova „18650“ alebo „21700“.

Obstarávanie by malo potvrdiť presnú bezpečnostnú{0} architektúru zariadenia u výrobcu bunky alebo údajového listu.

Väčšina vačkových buniek sa viac spolieha na vonkajšokDizajn ochrany PCM/BMSnamiesto toho.

15. Ktoré mechanické požiadavky patria do RFQ LiPo batérie?

 

Prebezpečnosť lítiového polymérového vrecka, hostiteľský kryt je súčasťou bezpečnostného systému batérie.

 

Mechanická konštrukcia by mala:

• Odstráňte ostré hroty skrutiek, rohy dosiek plošných spojov, otrepy a lisované rebrá
• Zabráňte treniu alebo pohybu článku počas pádu a vibrácií
• Vyhnite sa nadmernej lokalizovanej kompresii
• Poskytnite definovaný priestor na opuch
• Chráňte korene tabúľ pred opakovaným ohýbaním
• Batériu uchovávajte mimo veľkých zdrojov tepla

 

Balenie by nikdy nemalo používať samotné vrecko ako mechanickú zarážku.

 

V prípade vlastných projektov batérií by sa tieto požiadavky mali objaviť na výkrese alebo vo RFQ a nemali by byť ponechané na posúdenie montáže.

Pre obstarávanie je správna otázka:

Ktorý štandard sa vzťahuje presne na tento článok, balenie, konečný produkt a cieľový trh?

Zhrnutie testu UN 38.3

PoužiteľnéUL 1642, UL 2054, IEC 62133-2dokumentáciu

Metóda sledovateľnosti výroby

Táto informácia je užitočnejšia ako všeobecné vyhlásenie, že batéria je „bezpečná“ alebo „certifikovaná“.

Bezpečnosť LiPo vs Li{0}}ión: Porovnanie obstarávania

Správne rozhodnutie o zdroji vychádza z kompletnej bezpečnostnej architektúry: kvalita článku, mechanický dizajn, ochranná elektronika, tepelná kontrola a overovacie údaje.