ГОСТ Р МЭК 62133-2-2019 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Требования безопасности портативных герметичных аккумуляторов и батарей из них при портативном применении. Часть 2. Системы на основе лития

Приложение А
(обязательное)

Безопасные зоны заряда и разряда литий-ионных аккумуляторов

А.1 Общие положения

Настоящее приложение дополняет основную часть стандарта и другие приложения. Оно является неотъемлемой частью настоящего стандарта.

А.2 Безопасность литий-ионных аккумуляторных батарей

Для обеспечения безопасного использования литий-ионных аккумуляторных батарей изготовители, которые их проектируют и производят, должны строго соблюдать требования, указанные в настоящем стандарте. В случае другого значения верхнего напряжения заряда (например, для систем, указанных в таблице А.1) возможно целесообразнее будет изменить верхнее предельное напряжение заряда и верхние предельные температуры заряда, чтобы соответствовать критериям испытаний.

А.3 Рассмотрение напряжения заряда

А.3.1 Общие положения

Напряжение заряда следует прикладывать к аккумуляторам, чтобы способствовать прохождению химической реакции во время заряда. Однако если напряжение заряда слишком велико, химическая реакция происходит в большем объеме либо происходят побочные реакции и батарея становится термически нестабильной (это может привести к перегреву и может произойти тепловой разгон). Следовательно очень важно, чтобы напряжение заряда никогда не превышало значение, указанное изготовителем батареи. С другой стороны, изготовители аккумуляторов должны проверить безопасность аккумуляторов, которые заряжаются при указанном напряжении заряда.

А.3.2 Верхнее предельное напряжение заряда

А.3.2.1 Общие положения

Широко применяются литий-ионные аккумуляторные батареи, в которых в качестве положительного активного материала использован литированный оксид кобальта, а в качестве отрицательного материала - углерод. В такой батарее верхний предел напряжения заряда в соответствии с таблицей А.1 устанавливают на основе данных изготовителя аккумулятора на примерном значении 4,25 В, что является допустимым верхним пределом напряжения заряда для литий-ионного аккумулятора с точки зрения безопасности. На рисунке А.1 показана базовая рабочая зона для заряда.

- область низких температур; - стандартный диапазон температур; - область высоких температур

Рисунок А.1 - Представление рабочей зоны литий-ионных аккумуляторов для заряда

А.3.2.2 Пояснение с точки зрения безопасности

Когда литий-ионная батарея заряжается при более высоком напряжении, чем верхнее предельное напряжение заряда, из активного материала положительного электрода выходит избыточное количество ионов лития, и его кристаллическая структура имеет тенденцию к разрушению. В результате облегчаются процессы выделения кислорода и высаживания лития в виде металла на поверхности углерода, который используется в качестве отрицательного материала.

В этих условиях, если происходит внутреннее короткое замыкание, облегчается процесс теплового разгона по сравнению с ситуацией, когда рассматриваемую батарею заряжают в установленных условиях.

Следовательно, литий-ионную аккумуляторную батарею никогда не следует заряжать при более высоком напряжении, чем рекомендуемое верхнее предельное напряжение заряда. Также должно быть предусмотрено подходящее защитное устройство, чтобы исключить возможный отказ функции контроля зарядного устройства.

Для переменного тока с частотой более 50 кГц, при котором предполагается пульсация, приведенные выше утверждения неприменимы, поскольку ион лития в батарее не реагирует на него.

Таблица А.1 - Примеры параметров рабочей зоны при заряде

А.3.2.3 Требования безопасности, когда применяют другой верхний предел напряжения заряда