Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o ddamweiniau diogelwch batris lithiwm-ion yn digwydd oherwydd methiant y gylched amddiffyn, sy'n achosi i'r batri redeg i ffwrdd yn thermol ac yn arwain at dân a ffrwydrad. Felly, er mwyn gwireddu'r defnydd diogel o batri lithiwm, mae dyluniad cylched amddiffyn yn arbennig o bwysig, a dylid ystyried pob math o ffactorau sy'n achosi methiant batri lithiwm. Yn ogystal â'r broses gynhyrchu, mae methiannau yn cael eu hachosi yn y bôn gan newidiadau yn yr amodau eithafol allanol, megis gor-dâl, gor-ollwng a thymheredd uchel. Os caiff y paramedrau hyn eu monitro mewn amser real a chymerir mesurau amddiffynnol cyfatebol pan fyddant yn newid, gellir osgoi rhediad thermol. Mae dyluniad diogelwch batri lithiwm yn cynnwys sawl agwedd: dewis celloedd, dyluniad strwythurol a dyluniad diogelwch swyddogaethol BMS.

Dewis celloedd

Mae yna lawer o ffactorau sy'n effeithio ar ddiogelwch celloedd lle mae'r dewis o ddeunydd celloedd yn sylfaen. Oherwydd gwahanol briodweddau cemegol, mae'r diogelwch yn amrywio mewn gwahanol ddeunyddiau catod o batri lithiwm. Er enghraifft, mae ffosffad haearn lithiwm yn siâp olivine, sy'n gymharol sefydlog ac nid yw'n hawdd ei gwympo. Fodd bynnag, mae cobaltate lithiwm a lithiwm teiran yn strwythur haenog sy'n hawdd ei gwympo. Mae dewis gwahanydd hefyd yn bwysig iawn, gan fod ei berfformiad yn uniongyrchol gysylltiedig â diogelwch y gell. Felly wrth ddewis cell, nid yn unig adroddiadau canfod ond hefyd proses gynhyrchu'r gwneuthurwr, deunyddiau a'u paramedrau i'w hystyried.

Dyluniad strwythur

Mae dyluniad strwythur y batri yn bennaf yn ystyried gofynion inswleiddio ac afradu gwres.

• Yn gyffredinol, mae gofynion inswleiddio yn cynnwys yr agweddau canlynol: Inswleiddio rhwng electrod positif a negyddol; Inswleiddiad rhwng cell a lloc; Inswleiddiad rhwng y tabiau polyn a'r amgaead; Bylchau trydanol PCB a phellter ymgripiad, dyluniad gwifrau mewnol, dyluniad sylfaen, ac ati.
• Mae afradu gwres yn bennaf ar gyfer rhai batris storio ynni neu tyniant mawr. Oherwydd egni uchel y batris hyn, mae'r gwres a gynhyrchir wrth godi tâl a gollwng yn enfawr. Os na ellir afradu'r gwres mewn pryd, bydd y gwres yn cronni ac yn arwain at ddamweiniau. Felly, wrth ddewis a dylunio deunyddiau amgaead (Dylai fod â chryfder mecanyddol penodol a gofynion gwrth-lwch a diddos), dylid ystyried dewis system oeri ac insiwleiddio thermol mewnol arall, afradu gwres a system diffodd tân.

Ar gyfer dewis a chymhwyso'r system oeri batri, cyfeiriwch at y rhifyn blaenorol.

Dyluniad diogelwch swyddogaethol

Mae'r priodweddau ffisegol a chemegol yn pennu na all y deunydd gyfyngu ar y foltedd codi tâl a gollwng. Unwaith y bydd y foltedd codi tâl a gollwng yn fwy na'r ystod sydd â sgôr, bydd yn achosi niwed anadferadwy i'r batri lithiwm. Felly, mae angen ychwanegu'r cylched amddiffyn i gynnal foltedd a cherrynt y gell fewnol mewn cyflwr arferol pan fydd y batri lithiwm yn gweithio. Ar gyfer batris BMS, mae angen y swyddogaethau canlynol:

• Codi tâl dros amddiffyn foltedd: overcharge yw un o'r prif resymau dros redeg i ffwrdd thermol. Ar ôl gordaliad, bydd y deunydd catod yn cwympo oherwydd rhyddhau gormod o ïon lithiwm, a bydd yr electrod negyddol hefyd yn cael dyddodiad lithiwm, sy'n arwain at ostyngiad mewn sefydlogrwydd thermol a chynnydd mewn adweithiau ochr, sydd â risg bosibl o redeg i ffwrdd thermol. Felly, mae'n arbennig o bwysig torri'r cerrynt i ffwrdd mewn pryd ar ôl i'r codi tâl gyrraedd foltedd terfyn uchaf y gell. Mae hyn yn ei gwneud yn ofynnol i'r BMS gael y swyddogaeth o godi tâl dros amddiffyniad foltedd, fel bod foltedd y gell bob amser yn cael ei gadw o fewn y terfyn gweithio. Byddai'n well nad yw'r foltedd amddiffyn yn werth amrediad ac mae'n amrywio'n fawr, oherwydd gall achosi i'r batri fethu â thorri'r cerrynt mewn pryd pan gaiff ei wefru'n llawn, gan arwain at or-dâl. Mae foltedd amddiffyn y BMS fel arfer wedi'i gynllunio i fod yr un peth neu ychydig yn is na foltedd uchaf y gell.
• Codi tâl dros amddiffyniad cyfredol: Gall codi tâl ar batri â cherrynt yn fwy na'r terfyn tâl neu ollwng achosi cronni gwres. Pan fydd gwres yn cronni digon i doddi'r diaffram, gall achosi cylched byr mewnol. Felly mae codi tâl amserol dros amddiffyniad cyfredol hefyd yn hanfodol. Dylem dalu sylw na all dros amddiffyniad presennol fod yn uwch na goddefgarwch cyfredol y gell yn y dyluniad.
• Rhyddhau o dan amddiffyniad foltedd: Bydd foltedd rhy fawr neu rhy fach yn niweidio perfformiad batri. Bydd gollyngiad parhaus o dan foltedd yn achosi i'r copr waddodi a'r electrod negyddol i ddymchwel, felly yn gyffredinol bydd gan y batri ollyngiad o dan swyddogaeth amddiffyn foltedd.
• Rhyddhau dros amddiffyniad cyfredol: Mae'r rhan fwyaf o'r tâl PCB a'r gollyngiad trwy'r un rhyngwyneb, yn yr achos hwn mae'r cerrynt amddiffyn tâl a rhyddhau yn gyson. Ond mae angen i rai batris, yn enwedig batris ar gyfer offer trydan, codi tâl cyflym a mathau eraill o fatris ddefnyddio rhyddhau neu godi tâl cerrynt mawr, mae'r cerrynt yn anghyson ar hyn o bryd, felly mae'n well codi tâl a rhyddhau mewn rheolaeth dwy ddolen.
• Diogelu cylched byr: Mae cylched byr batri hefyd yn un o'r diffygion mwyaf cyffredin. Mae rhai gwrthdrawiadau, camddefnyddio, gwasgu, nodwydd, dŵr yn mynd i mewn, ac ati, yn hawdd i achosi cylched byr. Bydd cylched byr yn cynhyrchu cerrynt rhyddhau mawr ar unwaith, gan arwain at gynnydd sydyn yn nhymheredd y batri. Ar yr un pryd, mae cyfres o adweithiau electrocemegol fel arfer yn digwydd yn y gell ar ôl cylched byr allanol, sy'n arwain at gyfres o adweithiau ecsothermig. Mae amddiffyniad cylched byr hefyd yn fath o amddiffyniad dros gyfredol. Ond bydd y cerrynt cylched byr yn anfeidrol, ac mae'r gwres a'r niwed hefyd yn anfeidrol, felly rhaid i'r amddiffyniad fod yn sensitif iawn a gellir ei sbarduno'n awtomatig. Mae mesurau amddiffyn cylched byr cyffredin yn cynnwys cysylltwyr, ffiws, mos, ac ati.
• Diogelu dros dymheredd: Mae'r batri yn sensitif i'r tymheredd amgylchynol. Bydd tymheredd rhy uchel neu rhy isel yn effeithio ar ei berfformiad. Felly, mae'n bwysig cadw'r batri yn gweithredu o fewn y tymheredd terfyn. Dylai fod gan y BMS swyddogaeth amddiffyn tymheredd i atal y batri pan fydd y tymheredd yn rhy uchel neu'n rhy isel. Gellir hyd yn oed ei rannu'n amddiffyniad tymheredd gwefr a diogelu tymheredd rhyddhau, ac ati.
• Swyddogaeth cydbwyso: Ar gyfer llyfr nodiadau a batris aml-gyfres eraill, mae anghysondeb ymhlith celloedd oherwydd y gwahaniaethau yn y broses gynhyrchu. Er enghraifft, mae gwrthiant mewnol rhai celloedd yn fwy nag eraill. Bydd yr anghysondeb hwn yn gwaethygu'n raddol o dan ddylanwad yr amgylchedd allanol. Felly, mae angen cael swyddogaeth rheoli cydbwysedd i weithredu cydbwysedd y gell. Yn gyffredinol, mae dau fath o ecwilibriwm:

Cydbwyso 1.Passive: Defnyddiwch galedwedd, fel cymharydd foltedd, ac yna defnyddiwch afradu gwres gwrthiant i ryddhau pŵer gormodol batri gallu uchel. Ond mae'r defnydd o ynni yn fawr, mae'r cyflymder cyfartalu yn araf, ac mae'r effeithlonrwydd yn isel.

Cydbwyso 2.Active: defnyddio cynwysorau i storio pŵer y celloedd â foltedd uwch a'i ryddhau i'r gell â foltedd is. Fodd bynnag, pan fo'r gwahaniaeth pwysau rhwng celloedd cyfagos yn fach, mae'r amser cydraddoli yn hir, a gellir gosod y trothwy foltedd cyfartalu yn fwy hyblyg.

Dilysiad safonol

O'r diwedd, os ydych chi am i'ch batris fynd i mewn i'r farchnad ryngwladol neu ddomestig yn llwyddiannus, mae angen iddynt hefyd fodloni safonau cysylltiedig i sicrhau diogelwch batri lithiwm-ion. O gelloedd i batris a dylai cynhyrchion gwesteiwr fodloni safonau prawf cyfatebol. Bydd yr erthygl hon yn canolbwyntio ar y gofynion amddiffyn batri domestig ar gyfer cynhyrchion TG electronig.

GB 31241-2022

Mae'r safon hon ar gyfer batris dyfeisiau electronig cludadwy. Mae'n bennaf yn ystyried paramedrau gweithio diogel tymor 5.2, gofynion diogelwch 10.1 i 10.5 ar gyfer PCM, gofynion diogelwch 11.1 i 11.5 ar gylched amddiffyn system (pan fydd y batri ei hun heb amddiffyniad), gofynion 12.1 a 12.2 ar gyfer cysondeb, ac Atodiad A (ar gyfer dogfennau) .

u Tymor 5.2 yn gofyn am gell a dylai paramedrau batri yn cyfateb, y gellir ei ddeall gan na ddylai paramedrau gweithio batri fod yn fwy na'r ystod o gelloedd. Fodd bynnag, a oes angen sicrhau paramedrau amddiffyn batri nad yw paramedrau gweithio batri yn fwy na'r ystod o gelloedd? Mae yna wahanol ddealltwriaeth, ond o safbwynt diogelwch dylunio batri, yr ateb yw ydy. Er enghraifft, uchafswm cerrynt gwefru cell (neu floc cell) yw 3000mA, ni ddylai cerrynt gweithio uchaf y batri fod yn fwy na 3000mA, a dylai cerrynt amddiffyn y batri hefyd sicrhau na ddylai'r cerrynt yn y broses codi tâl fod yn fwy na 3000mA. Dim ond fel hyn y gallwn amddiffyn ac osgoi peryglon yn effeithiol. Ar gyfer dyluniad paramedrau amddiffyn, cyfeiriwch at Atodiad A. Mae'n ystyried dyluniad paramedr cell - batri - gwesteiwr sy'n cael ei ddefnyddio, sy'n gymharol gynhwysfawr.

u Ar gyfer batris â chylched amddiffyn, mae angen prawf diogelwch cylched amddiffyn batri 10.1 ~ 10.5. Mae'r bennod hon yn ymchwilio'n bennaf i godi tâl dros amddiffyniad foltedd, codi tâl dros amddiffyniad cyfredol, gollwng o dan amddiffyniad foltedd, gollwng dros amddiffyniad cyfredol ac amddiffyn cylched byr. Crybwyllir y rhain yn yr uchodDyluniad Diogelwch Swyddogaethola'r gofynion sylfaenol. Mae angen gwirio GB 31241 am 500 o weithiau.

u Os yw'r batri heb gylched amddiffyn yn cael ei warchod gan ei wefrydd neu ddyfais derfyn, rhaid cynnal y prawf diogelwch o gylched amddiffyn system 11.1 ~ 11.5 gyda'r ddyfais amddiffyn allanol. Ymchwilir yn bennaf i reolaeth foltedd, cerrynt a thymheredd tâl a gollyngiad. Mae'n werth nodi, o'i gymharu â batris â chylchedau amddiffyn, y gall batris heb gylchedau amddiffyn ddibynnu ar amddiffyn offer mewn defnydd gwirioneddol yn unig. Mae'r risg yn uwch, felly bydd y llawdriniaeth arferol a'r amodau un bai yn cael eu profi ar wahân. Mae hyn yn gorfodi'r ddyfais ddiwedd i gael amddiffyniad deuol; fel arall ni all basio’r prawf ym Mhennod 11.

u Yn olaf, os oes celloedd cyfres lluosog mewn batri, mae angen ichi ystyried y ffenomen o godi tâl anghytbwys. Mae angen prawf cydymffurfio ym mhennod 12. Mae cydbwysedd a swyddogaethau amddiffyn pwysau gwahaniaethol PCB yn cael eu hymchwilio'n bennaf yma. Nid oes angen y swyddogaeth hon ar gyfer batris un-gell.

GB 4943.1-2022

Mae'r safon hon ar gyfer cynhyrchion clyweled. Gyda'r defnydd cynyddol o gynhyrchion electronig sy'n cael eu pweru gan batri, mae'r fersiwn newydd o GB 4943.1-2022 yn rhoi gofynion penodol ar gyfer batris yn Atodiad M, gwerthuso offer gyda batris a'u cylchedau amddiffyn. Yn seiliedig ar werthusiad y gylched amddiffyn batri, mae gofynion diogelwch ychwanegol ar gyfer offer sy'n cynnwys batris lithiwm eilaidd hefyd wedi'u hychwanegu.

u Mae'r cylched amddiffyn batri lithiwm uwchradd yn bennaf yn ymchwilio i or-dâl, gor-ollwng, codi tâl gwrthdro, amddiffyniad diogelwch codi tâl (tymheredd), amddiffyniad cylched byr, ac ati Dylid nodi bod angen un bai ar y profion hyn i gyd yn y cylched amddiffyn. Ni chrybwyllir y gofyniad hwn yn safon batri GB 31241. Felly, wrth ddylunio swyddogaeth amddiffyn batri, mae angen inni gyfuno gofynion safonol batri a gwesteiwr. Os mai dim ond un amddiffyniad sydd gan y batri a dim cydrannau segur, neu os nad oes gan y batri gylched amddiffyn a dim ond y gwesteiwr sy'n darparu'r cylched amddiffyn, dylid cynnwys y gwesteiwr ar gyfer y rhan hon o'r prawf.

Casgliad

I gloi, i ddylunio batri diogel, yn ychwanegol at y dewis o'r deunydd ei hun, mae'r dyluniad strwythurol dilynol a'r dyluniad diogelwch swyddogaethol yr un mor bwysig. Er bod gan safonau gwahanol ofynion gwahanol ar gyfer cynhyrchion, os gellir ystyried diogelwch dylunio batri yn llawn i fodloni gofynion gwahanol farchnadoedd, gellir lleihau'r amser arweiniol yn fawr a gellir cyflymu'r cynnyrch i'r farchnad. Yn ogystal â chyfuno cyfreithiau, rheoliadau a safonau gwahanol wledydd a rhanbarthau, mae hefyd yn angenrheidiol i ddylunio cynhyrchion yn seiliedig ar y defnydd gwirioneddol o batris mewn cynhyrchion terfynol.