Чанартай литий-ион батарейн шаардлагууд юу вэ?

Литий-ион батарейнууд өнөөдөрхүүн энергийн хадгалалтын үндэс болой, түүн дотор электротехник тэвшилт машинас (EV), саяхан нүүрлүүн энергийн системүүд, гараар барьж ашиглаж болох электрон төхөөрөмжүүд, аж ахуйн нөөц энергийн хангамж зэрэг олон салбарын хүч хүртүүлд. Гэтэл бүх литий-ион батарейнууд ижил чанартай биш. Хүчтүүн ажиллах нөхцөлд надёжност, үр дүнт, аюулгүй байдлын шаардлага үл хүртүүлд. Иймд өндөр чанарын литий-ион батарейн гол шаардлагуудыг ойлгох нь онцгой чухал. Нийтдээ гурван үндсэн шаардлага үлд: урт үйлдлийн хугацаа, өндөр энергийн ба хүчний нягт, найдвартай аюулгүй байдлын үзүүлэлт. Энэ статт бүх шаардлагуудыг дэлгэрүүн авч үзж, түүн дотор тодорхой жишээ дүрслүүрүүд ашиглан бодит ажиллах нөхцөлд түүнүүд яагаад чухал вэ гэдгийг тайлбарлаж.

Шаардлага №1: Урт үйлдлийн хугацаа

Өндөр чанарын литий-ион батарей нь урт ба таамаглаж болох үйлдэлт үе хугацаа үзүүрлэх ёстой. Индустрийн дотор батарейн үе хугацаа ихэвчлэн хоёр нэмэлт үзүүрлээр үнэлдэг: цикл үе хугацаа ба календарь үе хугацаа.

- Цаг агаарын үйл ажиллагаа  батарейн үлдсэн багтаамж нь тодорхойлогдсон доод хязгаарын доор унахын өмнө түүн дээр гүйцэтгэж болох бүтэн цэнхэр-дүүрүүлэх циклүүдийн тоо —ихэвчлэн анхны номиналь багтаамжийн 80%. Жишээлбэл, хэрэв үйлдвэрлэгч 2000 цикл гэж мөрдөж буй, түүн дээр стандарт шинжилгээний нөхцөлд батарейн багтаамж 80%-аас доош унахгүй бөлгөөн байх ёстой.

- Календарь үе хугацаа  батарейн функционал байх нийт хугацаа —идэвхтэй ашиглагдах нь ч, хадгалагдах нь ч —үлдсэн багтаамж нь ижил 80% хязгаарын доор унахын өмнө. Календарь ахимхрүүлэх нь батарей хөдөлгүй байх үед ч химийн хажуугийн урвалуудын улмаас явдаг.

Ажилт үе хугацааны төгсгөл нь ерөнхийдөө стандарт нөхцөлд (ихэвчлэн 25 °Целлюларын цикл амьдралын үзүүрлүүд нь 25°C температур, стандарт агаарын дарлал, 0.2C гадаад хурдны нөхцөлд тодорхойлогддог. Цикл амьдралын утга нь ихэвчлэн бүтнэд цэнгүүлж, бүтнэд цэнгүүлж дуусгах циклүүдийн тоогоор тооцогддог. Ажиллах үед элемент доторх урвуу бүтнэд химийн урвалууд —жишээ нь электролитын задрал ба идэвхт бүтэц хуучирч хүчний бүтэц гэмтэх —хүчний хадгалуурт хүчдлийн хувьд постепенно хүчдлийн алдагдалыг үүсгэдог. Туршилтын үр дүн нь илтгэдог, үүнд илүү өндөр гадаад хурд нь хүчдлийн алдагдалыг хурдасгадог, харин доод гадаад хурд нь хүчдлийн утгыг тэнцвэрт ойрхон барьж, илүү их ашигт энергийг чөлөөлж, үйлдлийн амьдралыг уртасгадог.

Электротехник машинас, сүлжээний энергийн хадгалуур, UPS системүүд зэрэг хэрэглээсүүдт, урт цикл амьдрал ба календар амьдрал нь шүүлтүүдийн нийт үнэд шууд нөлөөлдог, мөн системийн амьдралын туршид хүчдлийн хадгалуурт солигдож буй тоо багасдог.

Шаардлага №2: Өндөр энергийн нягт ба хүч нягт

Энергиин нягт ба чадал нягт нь батарейн хадгалж чадах энергийн хэмжээг тодорхойлж, түүнийг хэр хурдан гаргаж чадахыг тодорхойлдог хоёр чухал ажиллах үзүүрлүүд юм.

Энергийн үр дүн  энэ нь нэгж эзлэхүүн эсвэл нэгж масст хадгалж чадах энергийн хэмжээг тодорхойлдог. Түүнийг ихэвчлэн дараах хоёр хэмжээсд хуваадаг:

- Масс-үндэслэлд суурилдаг энергиин нягт  (Вт·цаг/кг) = Батарейн багтаамж × Дисконнектын талбай / Жинг

- Эзлэхүүн-үндэслэлд суурилдаг энергиин нягт  (Вт·цаг/л) = Батарейн багтаамж × Дисконнектын талбай / Эзлэхүүн

Энергиин нягт өндөр бөлгөөн, өгөгдсөн жин эсвэл эзлэхүүнд илүү олон цахилгаан хадгалж чадна. Энэ нь түүнхүү электротехник төхөөрөмжүүд (EV) дээр онцгой чухал, учир нь зай ба жин хязгаарлалт нь явган замын урт ба төхөөрөмжүүдийн ажиллах үр дүнг шууд нөлөөлдөг.

Цахилгаан нягтрал  нэгж жин эсвэл нэгж эзлэхүүнд хамгийн их дисконнектын чадлыг тодорхойлдог. Түүн нь батарейн энергийг хэр хурдан гаргаж чадахыг заадаг. Өндөр чадал нягт нь хурдан хусаалт, хурдан цэнхрүүлэлт эсвэл өндөр оройн ачаалал шаарддаг хэрэглээсд онцгой чухал.

Замын тэдүүрүүдийн хязгаарлагдмуйн оронд энергийн нягт ба чадал нягтыг нэмэх нь нийт үзүүлэлтийг сайжруулахын хамгийн үр дүнтэй арга. Гэт, олон засаглалын төлбөр төлөх хөтөлбөрүүд —түүнд оршит бүх том EV зах зүйлүүдийн хөтөлбөрүүдийн хамт —энергийн нягт ба чадал нягтыг төлбөр төлөх түвшний түлхүүр шугамууд гэж ашиглаж, түүний коммерциал ач хойрогоо дахин баталж.

Гэт, энергийн нягт ба аюулгүй байдлын хооронд анхны харьцангуй бүтэц байдаг. Энергийн нягт нэмэгдэх үед батарей бага оронд илүү идэвхт материал хадгалж, дулааны газрын хөдөлгөөний аюулгүй байдлын рискаа нэмж, аюулгүй байдлын удирдлагыг илүү хүнд болгож. Түүн дагуу, өндөр чанарын батарей үйлдвэрлэгсд нь дөрвөн урьдчилан тодорхойлогдмуйн материалын, батарейн бүтцийн, ухаалаг батарейн удирдлагын системүүдийн тусламжтайгаар түүн дотроо үл хамтран ажиллах шаардлагуудыг тэнцвэрт байлгах ёстой.

Шаардлага №3: Итгэлт аюулгүй байдлын үзүүлэлт

Аюулгүй байдал нь литий-ион батарейн хамгийн үндесдэс шаардлага бөлгөө, түүндээр энергийн нягт үлэмж өсөж буй үед түүн дээр тусгай анхаарал тавих шаардлагатай. Литий-ион батарейн аюулгүй байдал нь дотоод материалын тогтвортой байдал ба тусламжын аюулгүй байдал хангах арга хэмжээсүүдийн үр дүнгийн хоёр үндесдэс хүчин зүйлд хамаарна.

Дотоод материалын тогтвортой байдал  катод ба анодын материалын химийн ба дулааны тогтвортой байдлыг, салгагчийн ба электролитын тогтвортой байдлыг хамарна. Өндөр чанарын батарей нь задарч түүн дээр гадаад нөхцөлд хүртэл бүтцэн тогтвортой байх, дотоод бүтцэн товчлолыг саархуулах, нормаль ба хэт хэрэглээний нөхцөлд бүтцэн тогтвортой байх чадварыг хангах материалыг сайтар сонгон авдаг. Түүнд салгагч нь тодорхой дулааны нөхцөлд механик хүч, порын хэмжээ хадгалж, электродуудын шууд хавтгай хүртэл хүрэхийг саархуулах ёстой.

Тусламжын аюулгүй байдал хангах арга хэмжээсүүд  нэмэлт хамгаалалтын давхаргуудыг үзүүрлэн өгдөг. Түүнд дараах зүйлс орно:

- Аюулгүй байдал хангах цоорхой  батарейн бүрхүүл хагармуйн өмнө дотоод даралтыг гаргаж өгдөг

- Цахилгаан шат  хэт гүйдэл үүсгүүрт гүйдлийн урсгалыг зогсоодог

- Эерэг температурин коэффициенттой (PTC) бүрдүүлэлтүүд  температур өсөх үед бүрдүүлэлт нь өсөж, гүйдлийг хязгаарлаж

- Баттери Менежмент Систем (BMS)  напряжение, температур, гүйдлийг бодит цагт хядах ба хэвийн бус нөхцөл илрүүлэх үед хамгаалах арга хэмжээс авах

Нийлүүлж, тус бүрдүүлэлтүүд нь дулааны зугаалт, гал, эсвэл дулааны даралтад орж бүтэх гэмтлийн үүсэхийг саархуулж. Өндөр чанарын литий-ион батарейнууд нь UN38.3, IEC 62133, UL 1642 гэх мэт олон улсын аюулгүй байдлын стандартуудад нийцмүүр, түүн дотроо хэт төвөнхлөл, бүтэн холбогдож бүтэх, даралтад орж бүтэх, төмөр хорхойн нүхлүүлэл, дулааны хүчтэр хүртэлх аюулгүй байдлын шаардлагуудыг хангамүүр.

Та нарын хувьд тус шаардлагууд яагаад чухал вэ?

Систем интеграторууд, OEM-ууд, төгс хэрэглэгчид хувьд гурван шаардлагуудыг бүтэн хангамүүр батарей сонгох —урт үйлдэх хугацаа, өндөр энергийн/хүчний нягт, аюулгүй байдал —нүүрлэх нь чухал. Гайхалтай энергийн нягт бүхий, гэтэд хүртэлх циклд бүхий батарей нь удаан хугацаанд олон дахин солигдох шаардлагатай бөгсөөр, урт хугацаанд зардлыг ихэсгэнэ. Урт үйлдлийн хугацаа бүхий, гэтэд аюулгүй бүтээмж нь хангалтгүй батарей нь хүн ам ихт, мөн мөчирдөх орчинд хүлээж авахын төдийхүүн аюулгүй бүтээмжийн аюулд үлдмүүн. Зөвхөн гурван чиглэлд илтгэлд гаргаж чадах батарейг л үнэндүүн өндөр чанарын батарей гэж тооцож болно.

Дүгнэлт

Өндөр чанарын литий-ион батарейн тодорхойлолт нь зөвхөн багтаамж дээр суурилдаггүй. Урт үйлдлийн хугацаа нь эдийн засгийн үр ашигт бүтээмж, мөн үйлдлийн тасралтгүй бүтээмжийг хангана. Өндөр энергийн мөн чадал нягт нь бага газар зайг шаарддаг, өндөр бүтээмжт батарейн дизайн хийх боломжийг олгоно. Итгэлт аюулгүй бүтээмж нь хүмүүс, хөрөнгө мөн тоног төхөөрөмжийг хамгаална. Батарейн систем ашиглаж буй байгууллагуудын хувьд —үүнд электротехник тэдүүр, саян сүүлийн үеийн сүүлд нь хадгалж буй энергийн нөөц, мөн онцгой чухал нөөц энергиин систем орно. —эдгээр гурван шаардлагаа ойлгох нь зөв хөрөнгө оруулалт шийдвэр гаргахын анхны алхам юм.

---

Шэньчжэнь ЮПСЭН Электроникс ХХК

Борлуулалтын дуудлагын утас:  +86-755-29610051

Борлуулалтын и-майл:  [email protected]

Вебไซт:  www.upsen.net