锂电池电芯的安全性
电芯的安全性与电芯的设计、材料及生产工艺生产过程的控制等因素密切相关。在电芯的充放电过程中,正负极材料的电极电位均处于动态变化中,随着充电电压的增高,正极材料(LixCoO2)电位不断上升,嵌锂的负极材料(LixC6)电位首先下降,然后出现一个较长的电位平台,当充电电压过高( >4.2V)或由于负极活性材料面密度相对于正极材料面密度(C/A)比值不足时,负极材料过度嵌锂,负极电位则迅速下降,使锂析出(正常情况下则不会有锂的的析出),这样会对电芯的性能及安全性构成较大的威胁。
在材料已定的情况下,C/A太大,则会出现上述结果。相反,C/A太小,容量低,平台低,循环特性差。这样,在生产加工中如何保证设计好的C/A比成了生产加工中的关键。所以在生产中应就以下几个方面进行控制:
1.负极材料的处理
1)将大粒径及**细粉与所要求的粒径进行彻底分离,避免了局部电化学反应过度激烈而产生负反应的情况,提高了电芯的安全性。
2)提高材料表面孔隙率,这样可以提高10%以上的容量,同时在C/A 比不变的情况下,安全性大大提高。处理的结果使负极材料表面与电解液有了更好的相容性,促进了SEI膜的形成及稳定上。
锂电池软件设计
系统软件采用汇编语言编写,并在AVR Studio4环境下编译调试完成。整个系统软件内充电主程序和中断服务子程序组成。主程序主要完成系统、变量及看门狗定时器的初始化.控制系统实现充电功能。单片机完成初始化后,根据电池状况判定应该进进哪一个充电阶段,高要7.4v锂电池,然后通过AD采样与中断响应完成PWM的调整,实现相应阶段的控制。程序中通过AD中断子程序来改变PWM占空比,四会7.4v锂电池,定时中断子程序来控制大充电时间,外中断来判定电池组放电状态。
实验测试结果
实验中采用750mA恒流对3节1500mAh的锂电池组进行充电,充电电流.电压测试曲线如图5所示。实验结果她示,由单片开关电源实现AC-DC的转换,通过ATtiny261与S8233保护芯片的相互配合与控制所实现的锂电池充电器,满足了3节锂电池组的充电要求,取得了较好的充电效果。
由于AVR ATtiny261良好的性价比,7.4v锂电池,使得产品的智能性与应用性大大进步,且缩短了开发时阔.降低了开发本钱。并且,系统采用综合控制的软件算法,避应了不同型号及容量的锂电池需求机电路集成度高,结构简单,性能可靠,经济轻便,具有很大的实用价值。此外,在系统现有功能实现的基础上,充分利用ATtiny261的片内外资源,通过其所具有的12C通讯功能,可以很方便的升级为智能电源治理系统,直接成用于各种便携式电子设备。