Каков состав и принцип работы литиевых аккумуляторов для мобильных телефонов?

Прежде чем понять принцип работы литиевой батареи мобильного телефона, нам сначала необходимо иметь общее представление о ее составе.

Состав литиевой батареи мобильного телефона

 

Аккумуляторы для мобильных телефонов в основном состоят из 6 частей: положительный электрод, сепаратор, отрицательный электрод, органический электролит, защитная пластина аккумулятора и корпус аккумулятора.

Положительный электрод

Активным материалом аккумуляторов мобильных телефонов обычно является манганат лития или оксид лития-кобальта, литий-никель-кобальт-манганатный материал. В электрических велосипедах обычно используется манганат лития, никеля и кобальта (широко известный как тройной) или тройной + небольшое количество манганата лития. Чистый манганат лития и фосфат лития-железа постепенно исчезают из-за их большого размера, плохих характеристик или высокой стоимости. В качестве проводящей электродной жидкости используется электролитическая алюминиевая фольга толщиной 10-20 микрон.

Разделитель

Полимерная пленка специальной формы. Пленка имеет микропористую структуру, которая позволяет ионам лития свободно проходить, но не может проходить электронам.

 

Отрицательный электрод

Активным материалом является графит или углерод со структурой графита, а в качестве токосъемника используется электролитическая медная фольга толщиной 7-15 микрон.

Органический электролит

Карбонатный растворитель, в котором растворен гексафторфосфат лития. В литий-ионных полимерных батареях используются гелевые электролиты.

Корпус батареи

Разделяется на стальной корпус (квадратный тип используется редко), алюминиевый корпус, никелированный железный корпус (используется для цилиндрических батарей), алюминиево-пластиковую пленку (мягкая упаковка) и т. д., а также крышку аккумулятора, которая также является положительная часть аккумулятора. Отрицательный терминал.

Плата защиты аккумулятора

Как следует из названия, плата защиты аккумулятора представляет собой интегрированную плату, которая защищает аккумуляторные батареи (обычно литиевые). Причина, по которой литиевые батареи (перезаряжаемые типы) нуждаются в защите, заключается в том, что материал литиевой батареи сам по себе определяет, что ее нельзя перезаряжать, переразряжать, перегружать по току, коротко замыкать или заряжать и разряжать при сверхвысоких температурах. Поэтому литиевые аккумуляторы всегда имеют защитную пластину и имеется токовый предохранитель. 

 

Принцип работы литиевой батареи мобильного телефона

Ниже будет представлен принцип работы литиевой батареи, состоящий из трех частей: процесс зарядки, процесс разрядки и плата защиты батареи:

(1) Когда литиевая батарея заряжается

Положительный электрод батареи генерируется ионами лития. Образовавшиеся ионы лития «прыгают» в электролит с положительного электрода, «проползают» через небольшие намоточные отверстия в сепараторе через электролит и перемещаются к отрицательному электроду. Электроны отрицательного электрода связаны друг с другом.

●На положительном электроде происходит следующая реакция: LiCoO2==заряд==Li1-xCoO2+Xli++Xe (электроны)

●Реакция на отрицательном электроде 6C+XLi++Xe======LixC6. В процессе зарядки Li+ выходит из положительного электрода LiCoO2, попадает в электролит, движется к отрицательному электроду под действием внешнего электрического поля, приложенного к зарядному устройству, и последовательно поступает на отрицательный электрод, состоящий из графита или кокса C, образуя Соединения LiC на отрицательном электроде.

 

 

(2) Когда литиевая батарея разряжается

Во время разряда и электроны, и Li+ движутся одновременно, в одном направлении, но по разным путям. Электроны бегут от отрицательного электрода к положительному через внешнюю цепь; ионы лития Li+ «прыгают» в электролит с отрицательного электрода и «ползут» через извилины сепаратора. Маленькая дырка «плывет» к положительному полюсу и объединяется с уже перебежавшими электронами. То, что мы обычно называем емкостью аккумулятора, относится к разрядной емкости.

 

(3) Плата защиты аккумулятора

На рисунке ниже показана схема защиты панели аккумуляторной батареи. PTC: Термистор с положительным температурным коэффициентом; NTC: Термистор с отрицательным температурным коэффициентом. При повышении температуры окружающей среды его сопротивление уменьшается. Электрооборудование или зарядное оборудование могут вовремя реагировать, чтобы контролировать внутренние сбои и прекращать зарядку и разрядку; U1 — это микросхема защиты цепи, а U2 — два переключателя MOSFET с обратным соединением. В нормальных условиях CO и DO аккумуляторной платы U1 выдают высокое напряжение, оба МОП-транзистора включены, и аккумулятор можно свободно заряжать и разряжать.

Защита от перезарядки:

Когда U1 обнаруживает, что напряжение батареи достигает порога защиты от перезарядки, на выводе CO выводится низкий уровень, MOS-переключатель 2 включается и выключается, цепь зарядки выключается, и зарядное устройство больше не может заряжать батарею, таким образом реализуется перезарядка. защита.

Защита от переразряда:

Процесс разряда батареи: когда U1 обнаруживает, что напряжение батареи ниже порога защиты от перезарядки, вывод DO меняется с высокого уровня на низкий уровень, а переключатель МОП-трубки 1 выключается, так что батарея не может быть разряжена; Чрезмерная разрядка В состоянии защиты напряжение батареи больше не может быть уменьшено, что требует, чтобы ток схемы защиты был чрезвычайно мал, а схема управления обеспечивала низкое энергопотребление. Защита от перегрузки по току: при нормальных обстоятельствах батарея разряжает нагрузку, и ток проходит через два последовательно соединенных трубчатых МОП-переключателя. Вывод VM определяет, что падение напряжения на двух МОП-лампах равно U. Если нагрузка по какой-то причине вызывает ненормальное состояние U, ток контура увеличивается. Когда U превышает определенное значение, вывод DO переключается с высокого напряжения на низкое, и переключатель МОП-трубки 1 закрывается, так что ток разрядной петли равен нулю и достигает функции защиты от перегрузки по току.