I. Introducción
Con el rápido desarrollo de la nueva industria energética, las baterías de litio han encontrado aplicaciones generalizadas en vehículos eléctricos, drones, fuentes de energía móvil, sistemas de almacenamiento de energía y otros campos debido a su alta densidad de energía, vida útil y falta de efecto de memoria. Sin embargo, las baterías de litio son altamente sensibles a las condiciones de funcionamiento anormales, como sobrecarga, exceso de descarga, sobrecorriente, cortocircuitos y altas temperaturas, lo que puede conducir a la degradación del rendimiento, los riesgos de seguridad e incluso la explosión o el fuego. Por lo tanto, la placa de protección de la batería de litio, como componente central del sistema de gestión de la batería de litio, es de suma importancia.
II. Descripción general de Batería de litioProtección
La placa de protección de la batería de litio es un componente central del sistema de gestión inteligente para las baterías de iones de litio, que consiste principalmente en IC de control, transistores de conmutación (MOSFET), microcondensores y microesistores. Continuamente monitorea parámetros, como el voltaje de la batería, la corriente y la temperatura, comparándolos con los umbrales de protección preestablecidos para controlar los procesos de carga y descarga de la batería, evitando así daños a la batería debido a condiciones de funcionamiento anormales. Las funciones de la placa de protección de la batería de litio incluyen protección contra sobrecarga, protección de exceso de descarga, protección contra la temperatura, protección contra sobrecorriente y protección contra cortocircuitos, lo que hace que sea crucial para garantizar el uso seguro y la vida útil extendida de las baterías de litio.
Iii. Funciones principales de la placa de protección de la batería de litio
(1) Protección de sobrecarga
Cuando se carga una batería de litio a un voltaje preestablecido, la placa de protección corta automáticamente el circuito de carga para evitar sobrecarga. La sobrecarga puede causar una mayor presión interna en la batería, la descomposición del electrolito y el daño estructural al material de electrodo positivo, lo que lleva a la degradación del rendimiento, fugitivo térmico o incluso explosión. La placa de protección monitorea continuamente el voltaje de la batería y, al detectar un voltaje que excede el umbral preestablecido, controla el transistor de conmutación para desconectar y dejar de cargar, evitando así los riesgos de sobrecarga.
(2) Protección de exceso de descarga
Cuando una batería de litio se descarga a un voltaje preestablecido, la placa de protección corta automáticamente el circuito de descarga para evitar la descarga excesiva. La exceso de descarga puede causar disolución del colector de corriente de cobre en el electrodo negativo y el desprendimiento del material activo en el electrodo positivo, lo que resulta en una capacidad reducida de la batería, una mayor resistencia interna e incluso un daño irreversible. La placa de protección monitorea el voltaje de la batería y, al detectar un voltaje debajo del umbral preestablecido, controla el transistor de conmutación para desconectar y dejar de descargar, protegiendo la batería del daño.
(3) Protección de exceso de temperatura
Las baterías de litio son susceptibles de daños en ambientes de alta o baja temperatura. Las altas temperaturas pueden acelerar el envejecimiento de la batería y activar el fugitivo térmico, mientras que las bajas temperaturas pueden reducir la actividad de la batería y afectar la eficiencia de carga\/descarga. La placa de protección utiliza sensores de temperatura para monitorear continuamente la temperatura de la batería y toma las medidas apropiadas, como cortar la conexión de la batería o reducir la salida de corriente, para garantizar que la batería funcione dentro de un rango de temperatura seguro.
(4) Protección contra sobrecorriente
Cuando la corriente de carga o descarga de una batería se vuelve demasiado grande, la placa de protección corta automáticamente el circuito de carga o descarga para evitar daños a la batería debido a la corriente excesiva. El sobrecorriente puede causar calentamiento interno en la batería, la descomposición del electrolito y la destrucción del material del electrodo, lo que puede conducir a cortocircuitos. La placa de protección detecta la corriente de la batería y, al detectar una corriente que excede el umbral preestablecido, controla el transistor de conmutación para desconectar y limitar la salida de corriente, protegiendo la batería del daño.
(5) Protección de cortocircuito
Cuando una batería de litio experimenta un cortocircuito, la placa de protección corta rápidamente la salida de la batería para evitar que la corriente excesiva cause fugas térmicas, fuego o explosión dentro de la batería. La protección de cortocircuito es una función crítica de la placa de protección de la batería de litio y es esencial para garantizar la seguridad de la batería
(6) Carga y descarga equilibradas
Los paquetes de baterías de litio consisten en múltiples baterías individuales, cada una de las cuales puede tener diferentes características. La placa de protección puede controlar la carga y la descarga de cada batería individual para garantizar que los parámetros como el voltaje y la capacidad estén equilibrados entre las baterías, mejorando la vida útil y el rendimiento de toda la batería. Las funciones de carga y descarga equilibradas logran el equilibrio de la batería al descargar baterías de mayor voltaje de mayor voltaje y cargar baterías de menor voltaje.
IV. Principio de trabajo de la placa de protección de la batería de litio
El principio de funcionamiento de la placa de protección de la batería de litio se puede describir brevemente de la siguiente manera: al conectarse entre los terminales positivos y negativos de una batería de litio, monitorea continuamente los parámetros, como el voltaje de la batería, la corriente y la temperatura; compara los resultados de detección con umbrales de protección preestablecidos; y controla los estados de conmutación correspondientes para lograr funciones de protección de la batería. Específicamente, el circuito de control interno de la placa de protección controla el estado de encendido\/apagado de los MOSFET en función de los cambios en los parámetros de voltaje, corriente y temperatura, cortando o conectando así los circuitos de carga y descarga de la batería.
V. Escenarios de aplicación de la placa de protección de la batería de litio
Con el rápido desarrollo de nuevos vehículos eléctricos de energía, drones, fuentes de energía móviles y otros campos, los escenarios de aplicación de las placas de protección de la batería de litio están cada vez más extendidos. En estos campos, los tableros de protección de la batería de litio juegan un papel crucial para garantizar la operación segura del equipo y la seguridad de la vida y la propiedad de los usuarios. Por ejemplo, en los vehículos eléctricos, las placas de protección de la batería de litio pueden evitar condiciones de funcionamiento anormales, como sobrecarga, exceso de descarga, sobrecorriente y cortocircuitos, asegurando la conducción segura de vehículos eléctricos; En los drones, pueden proteger las baterías de factores ambientales como temperaturas altas y bajas, extendiendo el tiempo de vuelo de los drones; Y en fuentes de energía móviles, pueden evitar que las baterías se dañen debido a la sobrecarga o la exceso de descarga, mejorando la vida útil y la seguridad de las fuentes de energía móviles.
VI. Parámetros técnicos importantes de la placa de protección de la batería de litio
Los parámetros técnicos importantes de las placas de protección de la batería de litio incluyen protección contra sobrecarga, protección de exceso de descarga, protección contra sobrecorriente, protección contra cortocircuitos, protección contra la temperatura, resistencia interna y consumo de energía. La selección de estos parámetros afecta la efectividad y seguridad de trabajo de las placas de protección de la batería de litio, por lo que deben elegirse y configurarse en función de requisitos específicos en aplicaciones prácticas. Por ejemplo, los umbrales para la protección de sobrecarga y exceso de descarga deben establecerse razonablemente en función de factores como el tipo de batería, la capacidad y el entorno de uso; Los umbrales para la protección contra el exceso y el cortocircuito deben determinarse en función de la corriente de carga\/descarga máxima y las características de carga de la batería; y el umbral para la protección de sobre-temperatura debe establecerse en función del rango de temperatura de funcionamiento de la batería.
Vii. Tendencias de desarrollo futuras de la placa de protección de la batería de litio
Con el rápido desarrollo del nuevo mercado energético y la innovación continua en tecnologías relacionadas, los tableros de protección de la batería de litio se están desarrollando hacia una alta integración, multifuncionalidad, inteligencia, un mejor rendimiento de seguridad y la adopción de materiales ecológicos.
(1) Alta integración
Los futuros tableros de protección de la batería de litio se moverán hacia una alta integración para lograr un tamaño más pequeño y un peso más ligero, satisfaciendo las necesidades de varios dispositivos portátiles. Las placas de protección altamente integradas pueden reducir la cantidad de componentes, un menor consumo de energía, mejorar la confiabilidad y facilitar la instalación y el mantenimiento.
(2) multifuncionalidad
Además del sobrecarga básico, el exceso de descarga, la sobrecorriente y la protección de la sobre-temperatura, las futuras placas de protección de la batería de litio integrarán más funciones, como la estimación del nivel de batería y la carga equilibrada. Las funciones de estimación del nivel de batería pueden monitorear continuamente la capacidad de la batería restante y proporcionar a los usuarios información precisa del nivel de batería; Las funciones de carga equilibradas pueden mejorar aún más el saldo y la vida útil de los paquetes de baterías.
(3) Inteligencia
Con el desarrollo de tecnologías como Internet de las cosas y la computación en la nube, las futuras placas de protección de la batería de litio serán más inteligentes. Al conectarse con dispositivos inteligentes, las placas de protección pueden monitorear continuamente el estado de la batería y las condiciones ambientales, proporcionando a los usuarios una experiencia de uso de la batería más conveniente y segura. Además, a través del análisis de Big Data y las tecnologías de inteligencia artificial, las placas de protección pueden lograr una gestión inteligente de la batería y extender la vida útil de la batería.
(4) rendimiento de seguridad mejorado
A medida que se expande el rango de aplicación de las baterías de litio, los requisitos para su rendimiento de seguridad también están aumentando. Los futuros placas de protección de la batería de litio pondrán más énfasis en mejorar el rendimiento de seguridad mediante la adopción de tecnologías de detección y control más avanzadas para garantizar un uso seguro de la batería. Por ejemplo, el uso de sensores de voltaje, corriente y temperatura más precisos para mejorar la precisión de detección y la velocidad de respuesta de las placas de protección; y adoptar transistores de conmutación más confiables y circuitos de protección para mejorar la confiabilidad y estabilidad de los tableros de protección.
(5) Adopción de materiales ecológicos
Con el aumento de la conciencia ambiental, las futuras tablas de protección de la batería de litio pondrán un mayor énfasis en la adopción de materiales ecológicos. Las juntas de protección hechas de materiales ecológicos no solo son amigables para el medio ambiente, sino que también pueden reducir los costos de producción y promover el desarrollo sostenible de la industria de la batería de litio.
Viii. Conclusión
En resumen, los tableros de protección de la batería de litio juegan un papel crucial para garantizar el uso seguro y la vida útil extendida de las baterías de litio. Con el rápido desarrollo del nuevo mercado energético y la innovación continua en tecnologías relacionadas, las perspectivas de aplicaciones de las placas de protección de la batería de litio son muy amplias. En el futuro, esperamos ver que surjan placas de protección de baterías de litio más eficientes, seguras e inteligentes, inyectando una nueva vitalidad en el desarrollo de la nueva industria energética. Al mismo tiempo, también debemos prestar atención a los problemas ambientales y promover el desarrollo de la industria de la junta de protección de baterías de litio hacia una dirección más amigable con el medio ambiente.
