Sipas statistikave, kërkesa globale për bateri litium-jon ka arritur në 1.3 miliardë, dhe me zgjerimin e vazhdueshëm të fushave të aplikimit, kjo shifër po rritet nga viti në vit. Për shkak të kësaj, me rritjen e shpejtë të përdorimit të baterive litium-jon në industri të ndryshme, performanca e sigurisë së baterisë është gjithnjë e më e spikatur, duke kërkuar jo vetëm performancë të shkëlqyer karikimi dhe shkarkimi të baterive litium-jon, por gjithashtu kërkon një nivel më të lartë të performancës së sigurisë. Se bateritë litium në fund pse zjarri dhe madje edhe shpërthimi, cilat masa mund të shmangen dhe eliminohen?
Para së gjithash, le të kuptojmë përbërjen materiale të baterive të litiumit. Performanca e baterive litium-jon varet kryesisht nga struktura dhe performanca e materialeve të brendshme të baterive të përdorura. Këto materiale të baterive të brendshme përfshijnë material elektrodë negative, elektrolit, diafragmë dhe material elektrodë pozitive. Midis tyre, zgjedhja dhe cilësia e materialeve pozitive dhe negative përcaktojnë drejtpërdrejt performancën dhe çmimin e baterive litium-jon. Prandaj, kërkimi i materialeve të elektrodave pozitive dhe negative të lira dhe me performancë të lartë ka qenë fokusi i zhvillimit të industrisë së baterive litium-jon.
Materiali i elektrodës negative në përgjithësi zgjidhet si material karboni dhe zhvillimi aktualisht është relativisht i pjekur. Zhvillimi i materialeve katodë është bërë një faktor i rëndësishëm që kufizon përmirësimin e mëtejshëm të performancës së baterisë litium-jon dhe uljen e çmimit. Në prodhimin aktual tregtar të baterive litium-jon, kostoja e materialit katodë përbën rreth 40% të kostos së përgjithshme të baterisë, dhe ulja e çmimit të materialit katodë përcakton drejtpërdrejt uljen e çmimit të baterive litium-jon. Kjo është veçanërisht e vërtetë për bateritë e energjisë litium-jon. Për shembull, një bateri e vogël litium-jon për një telefon celular kërkon vetëm rreth 5 gram material katodë, ndërsa një bateri e energjisë litium-jon për drejtimin e një autobusi mund të kërkojë deri në 500 kg material katodë.
Edhe pse teorikisht ka shumë lloje materialesh që mund të përdoren si elektrodë pozitive të baterive Li-jon, përbërësi kryesor i materialit të zakonshëm të elektrodës pozitive është LiCoO2. Gjatë karikimit, potenciali elektrik i shtuar në dy polet e baterisë e detyron përbërjen e elektrodës pozitive të lëshojë jonet e litiumit, të cilët janë të ngulitur në karbonin e elektrodës negative me një strukturë lamelare. Kur shkarkohen, jonet e litiumit precipitojnë jashtë strukturës lamelare të karbonit dhe rikombinohen me përbërjen në elektrodën pozitive. Lëvizja e joneve të litiumit gjeneron një rrymë elektrike. Ky është parimi se si funksionojnë bateritë e litiumit.
Megjithëse parimi është i thjeshtë, në prodhimin industrial aktual, ka çështje shumë më praktike për t'u marrë parasysh: materiali i elektrodës pozitive ka nevojë për aditivë për të ruajtur aktivitetin e ngarkimit dhe shkarkimit të shumëfishtë, dhe materiali i elektrodës negative duhet të projektohet në niveli i strukturës molekulare për të akomoduar më shumë jone litium; elektroliti i mbushur ndërmjet elektrodave pozitive dhe negative, përveç që të ruajë stabilitetin, duhet të ketë edhe përçueshmëri të mirë elektrike dhe të zvogëlojë rezistencën e brendshme të baterisë.
Edhe pse bateria litium-jon ka të gjitha avantazhet e lartpërmendura, por kërkesat e saj për qarkun e mbrojtjes janë relativisht të larta, në përdorimin e procesit duhet të jetë rreptësisht për të shmangur mbingarkimin, fenomenin e mbi-shkarkimit, rryma e shkarkimit nuk duhet të jetë shumë i madh, në përgjithësi, shkalla e shkarkimit nuk duhet të jetë më e madhe se 0,2 C. Procesi i karikimit të baterive të litiumit është paraqitur në figurë. Në një cikël karikimi, bateritë litium-jon duhet të zbulojnë tensionin dhe temperaturën e baterisë përpara se të fillojë karikimi për të përcaktuar nëse mund të ngarkohet. Nëse voltazhi ose temperatura e baterisë është jashtë kufijve të lejuar nga prodhuesi, karikimi është i ndaluar. Gama e lejuar e tensionit të karikimit është: 2.5V~4.2V për bateri.
Në rast se bateria është në shkarkim të thellë, karikuesi duhet të ketë një proces para-karikimi në mënyrë që bateria të plotësojë kushtet për karikim të shpejtë; më pas, sipas shkallës së karikimit të shpejtë të rekomanduar nga prodhuesi i baterisë, në përgjithësi 1C, karikuesi e ngarkon baterinë me rrymë konstante dhe tensioni i baterisë rritet ngadalë; sapo voltazhi i baterisë të arrijë tensionin e caktuar të përfundimit (përgjithësisht 4.1 V ose 4.2 V), ngarkimi i rrymës konstante ndërpritet dhe rryma e karikimit Pasi tensioni i baterisë të arrijë tensionin e caktuar të përfundimit (përgjithësisht 4.1 V ose 4.2 V), ngarkimi i rrymës konstante përfundon, rryma e karikimit prishet me shpejtësi dhe karikimi hyn në procesin e plotë të karikimit; gjatë procesit të karikimit të plotë, rryma e karikimit zvogëlohet gradualisht derisa shkalla e karikimit të ulet nën C/10 ose koha e plotë e karikimit kapërcehet, më pas ajo kthehet në karikim të ndërprerjes së sipërme; gjatë karikimit të ndërprerjes së sipërme, karikuesi e rimbush baterinë me një rrymë shumë të vogël karikimi. Pas një periudhe karikimi të ndërprerjes së sipërme, karikimi fiket.
Koha e postimit: Nëntor-15-2022