Specifiche di progettazione della batteria al litio

Poiché nel mondo esistono centinaia di milioni di telefoni cellulari, per garantire la sicurezza il tasso di guasto della protezione di sicurezza deve essere inferiore a uno su 100 milioni. Perché il tasso di guasto dei circuiti stampati è generalmente molto superiore a uno su 100 milioni. Pertanto, quando si progetta un sistema di batterie, devono esserci più di due linee di difesa di sicurezza. Una progettazione errata comune consiste nell'utilizzare un caricabatterie (adattatore) per caricare direttamente la batteria. In questo modo, la responsabilità della protezione da sovraccarico viene completamente trasferita alla scheda di protezione del pacco batteria. Sebbene il tasso di guasto del pannello di protezione non sia elevato, anche se il tasso di guasto è pari a uno su un milione, esiste ancora la probabilità che si verifichino incidenti dovuti a esplosioni ogni giorno in tutto il mondo. Se il sistema della batteria può fornire due protezioni di sicurezza per sovraccarico, scarica eccessiva e sovracorrente e il tasso di guasto di ciascuna protezione è uno su diecimila, le due protezioni possono ridurre il tasso di guasto a uno su 100 milioni.
I comuni sistemi di ricarica delle batterie comprendono due parti principali: un caricabatterie e un pacco batteria. ① Il caricabatterie comprende anche due parti: un adattatore e un controller di ricarica. L'adattatore converte l'alimentazione CA in alimentazione CC e il controller di carica limita la corrente massima e la tensione massima dell'alimentazione CC. ② Il pacco batteria comprende due parti principali: una scheda di protezione, una cella della batteria e un PTC per limitare la corrente massima. Il ruolo dell'adattatore di conversione da CA a CC: il controller limita la corrente e la tensione. Il ruolo del caricabatterie: la scheda di protezione protegge da sovraccarico, scarica eccessiva, sovracorrente, ecc.
Il ruolo della batteria: chip di limitazione della corrente. Prendendo come esempio il sistema della batteria del telefono cellulare, il sistema di protezione da sovraccarico utilizza la tensione di uscita del caricabatterie impostata a circa 4,2 V per ottenere il primo livello di protezione. In questo modo, anche se la scheda di protezione del pacco batteria si guasta, la batteria non sarà sovraccarica e non sarà pericolosa. La seconda protezione è la funzione di protezione da sovraccarico sulla scheda di protezione, generalmente impostata su 4,3 V. In questo modo, la scheda di protezione non deve essere responsabile dell'interruzione della corrente di carica in orari normali e deve agire solo quando la tensione del caricabatterie è anormalmente alta. La protezione da sovracorrente è responsabilità della scheda di protezione e del chip di limitazione della corrente, che sono anche due protezioni per prevenire sovracorrente e cortocircuito esterno. Poiché lo scaricamento eccessivo si verifica solo durante l'uso di prodotti elettronici. Pertanto, la progettazione generale prevede che la scheda del circuito del prodotto elettronico fornisca la prima protezione e la scheda di protezione sul pacco batteria fornisca la seconda protezione. Quando il prodotto elettronico rileva che la tensione di alimentazione è inferiore a 3,0V, dovrebbe spegnersi automaticamente. Se questa funzione non è progettata nel prodotto, la scheda di protezione chiuderà il circuito di scarica quando la tensione scende a 2,4 V.
Generale: Quando si progetta il sistema batteria, devono essere previste due protezioni elettroniche per sovraccarico, sovrascarica e sovracorrente. Se la batteria esplode durante la ricarica dopo aver rimosso la scheda di protezione, significa che il design è scadente. Sebbene il metodo di cui sopra offra due protezioni, i consumatori spesso acquistano caricabatterie non originali da ricaricare dopo che il caricabatterie si rompe e i produttori di caricabatterie spesso rimuovono il controller di ricarica per ridurre i costi in base a considerazioni sui costi. Di conseguenza, la moneta cattiva scaccia quella buona e sul mercato compaiono molti caricabatterie di bassa qualità. Ciò fa sì che la protezione da sovraccarico perda la prima e più importante linea di difesa. Il sovraccarico è il fattore più importante che causa l'esplosione delle batterie, quindi i caricabatterie di bassa qualità possono essere considerati i colpevoli delle esplosioni delle batterie. Naturalmente non tutti i sistemi a batteria adottano la soluzione sopra descritta. In alcuni casi, nel pacco batteria sarà presente anche un controller di carica.
L'ultima linea di difesa: se tutte le misure di protezione elettronica falliscono, l'ultima linea di difesa sarà fornita dalla cella della batteria. Il livello di sicurezza della cella della batteria può essere suddiviso approssimativamente in livelli a seconda che la cella della batteria possa superare cortocircuiti esterni e sovraccarichi. Perché prima che la batteria esploda, se sulla superficie del materiale si accumulano atomi di litio, l'esplosione sarà più potente. Inoltre, la protezione contro il sovraccarico è spesso solo una linea di difesa perché i consumatori utilizzano caricabatterie di qualità inferiore. Pertanto, la capacità della cella della batteria di resistere al sovraccarico è più importante della sua capacità di resistere al cortocircuito esterno. Rispetto alla sicurezza delle celle della batteria con guscio in alluminio e delle celle della batteria con guscio in acciaio, il guscio in alluminio presenta un vantaggio in termini di sicurezza maggiore.