Pourquoi les systèmes de gestion de batterie sont-ils importants dans les batteries au lithium fer phosphate

- Sep 19, 2020-

Les batteries au lithium-phosphate de fer contiennent beaucoup de puissance et de valeur dans un petit emballage. La chimie de ces batteries est une grande partie de leurs performances supérieures. Mais toutes les batteries lithium-ion commerciales réputées incluent également un autre élément important avec les cellules de batterie elles-mêmes: un système de gestion électronique de batterie (BMS) soigneusement conçu. Un système de gestion de batterie bien conçu protège et surveille une batterie lithium-ion pour optimiser les performances, maximiser la durée de vie et garantir un fonctionnement sûr dans un large éventail de conditions.

Chez KAYO, toutes nos batteries lithium fer phosphate comprennent un BMS interne ou externe. Voyons comment un KAYOBMS protège et optimise le fonctionnement d'une batterie lithium fer phosphate.

1. Sur et sous tension

Les cellules de phosphate de fer au lithium fonctionnent en toute sécurité sur une plage de tensions, généralement de 2,0 V à 4,2 V. Certaines chimies du lithium aboutissent à des cellules très sensibles aux surtensions, mais les cellules LiFePO4 sont plus tolérantes. Néanmoins, une surtension importante pendant une période prolongée pendant la charge peut provoquer un dépôt de lithium métallique sur l'anode de la batterie, ce qui dégrade de manière permanente les performances. De plus, le matériau de cathode peut s'oxyder, devenir moins stable et produire du dioxyde de carbone qui peut conduire à une accumulation de pression dans la cellule. KAYOLes systèmes de gestion de batterie limitent chaque cellule et la batterie elle-même à une tension maximale. Le BMS dans le KAYOLa batterie LiFePO4, par exemple, protège chaque cellule de la batterie et limite la tension de la batterie à 15,6V.

La sous-tension pendant la décharge de la batterie est également un problème car la décharge d'une cellule LiFePO4 en dessous d'environ 2,0 V peut entraîner une panne des matériaux d'électrode. Les batteries au lithium ont une tension de fonctionnement minimale recommandée. À KAYO, par exemple, la tension minimale recommandée est de 11V. Le BMS agit comme un échec en toute sécurité pour déconnecter la batterie du circuit si une cellule tombe en dessous de 2,0 V.

2. Protection contre les surintensités et les courts-circuits

Chaque batterie a un courant maximum spécifié pour un fonctionnement sûr. Si une charge est appliquée à la batterie qui consomme un courant plus élevé, cela peut entraîner une surchauffe de la batterie. Bien qu'il soit important d'utiliser la batterie de manière à maintenir la consommation de courant en dessous de la spécification maximale, le BMS agit à nouveau comme un filet de sécurité contre les conditions de surintensité et déconnecte la batterie du fonctionnement.

Un court-circuit de la batterie est la forme la plus grave de surintensité. Cela se produit le plus souvent lorsque les électrodes sont accidentellement connectées à un morceau de métal. Le BMS doit détecter rapidement une condition de court-circuit avant que la consommation de courant soudaine et massive ne surchauffe la batterie et ne provoque des dommages catastrophiques.

3. Surchauffe

Contrairement aux batteries plomb-acide ou lithium-oxyde de cobalt, les batteries lithium fer phosphate fonctionnent efficacement et en toute sécurité à des températures allant jusqu'à 60oC ou plus. Mais à des températures de fonctionnement et de stockage plus élevées, comme pour toutes les batteries, les matériaux des électrodes commenceront à se dégrader. Le BMS d'une batterie au lithium utilise des thermistances intégrées pour surveiller activement la température pendant le fonctionnement, et il déconnecte la batterie du circuit à une température spécifiée.

4.Déséquilibre cellulaire

Les batteries au lithium-ion présentent une différence majeure par rapport aux batteries au plomb en ce qui concerne l'équilibrage de la tension dans chaque cellule individuelle pendant la charge. En raison de petites différences dans les conditions de fabrication ou de fonctionnement, chaque cellule d'une batterie se charge à une vitesse légèrement différente. Dans une batterie au plomb-acide, si une cellule se charge plus rapidement et atteint sa pleine tension, l'extrémité basse typique du courant de charge, ainsi que l'excès de charge-retour, garantira que les autres cellules seront complètement chargées. Dans un sens, les cellules d'une batterie au plomb s'auto-égalisent pendant la charge.

Ce n'est pas le cas des batteries lithium-ion. Lorsqu'une cellule lithium-ion est complètement chargée, sa tension commence à augmenter davantage, ce qui peut endommager l'électrode. Si la charge de la batterie entière est arrêtée alors qu'une seule cellule est complètement chargée, les cellules restantes n'atteignent pas une charge complète et la batterie fonctionnera en dessous de sa capacité maximale. Un BMS bien conçu garantira que chaque cellule se recharge en toute sécurité et complètement avant la fin du processus de charge.

Résumé

Les batteries au lithium-phosphate de fer sont constituées de plus que de simples cellules individuelles connectées ensemble. Ils incluent également un système de gestion de batterie (BMS) qui, bien que généralement invisible pour l'utilisateur final, garantit que chaque cellule de la batterie reste dans des limites de sécurité. KAYObatteries au lithium fer phosphateinclure un BMS interne ou externe pour protéger, contrôler et surveiller la batterie pour assurer la sécurité et une durée de vie maximale sur toute la plage des conditions de fonctionnement.


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