鋰電池雖然環(huán)保但是容易爆炸,有什么方法可以解決這個(gè)問題嗎?
“鋰電很早以前就有了,鋰元素過于活躍,它使用時(shí)不太安全,經(jīng)常會(huì)在充電時(shí)出現(xiàn)燃燒、爆裂的情況,后來經(jīng)過改進(jìn)型的鋰離子電池,加入了能抑制鋰元素活躍的成分,從而使鋰電提高安全標(biāo)準(zhǔn)和高效。”廣州電子技術(shù)專業(yè)人員呂靜潑表示,目前由于鋰離子電池存在體積小,能量密度大,記憶效應(yīng)不明顯等等優(yōu)勢(shì),在愈來愈多的電子產(chǎn)品領(lǐng)域得到應(yīng)用,然而,鋰離子電池也存在許多缺陷:循環(huán)壽命短,充電電路復(fù)雜,對(duì)電池內(nèi)部保護(hù)電路的要求很高等,尤其對(duì)全密封鋁殼封裝的鋰離子電池來說,在其安全保護(hù)的設(shè)計(jì)上存在一個(gè)極其致命的缺陷。
鋰離子電池的安全設(shè)計(jì)過分依賴其內(nèi)部電子安全保護(hù)芯片,而沒有設(shè)置必要的物理安全保護(hù)措施。在充電以及使用的過程中,一旦出現(xiàn)其安全保護(hù)芯片失效的故障,后果是不堪設(shè)想的,輕則出現(xiàn)電池內(nèi)部氣體積聚引起電池體漲鼓現(xiàn)象,重則可能因?yàn)榘l(fā)生電池內(nèi)部短路等等異常而導(dǎo)致電池爆炸的悲劇發(fā)生。
呂先生認(rèn)為,鎳氫和鎳鎘電池的頂端都有為排氣減壓而設(shè)計(jì)的排氣孔,而目前市面上常見的各種鋰離子電池卻與鎳氫、鎳鎘電池的設(shè)計(jì)大不相同,都是鋁殼全密閉封裝的,且其過于依賴內(nèi)部電子保護(hù)芯片的安全控制,并沒有采用排氣孔作為其物理保護(hù)裝置。此時(shí),在電池內(nèi)部發(fā)生某些物理異常的時(shí)候,或者在內(nèi)部電子保護(hù)芯片發(fā)生故障的時(shí)候,都極易產(chǎn)生因電池內(nèi)部壓力驟升而引起的爆炸。倘若鋰離子電池加裝類似鎳鎘鎳氫電池的排氣孔或者類似高壓鍋的安全閥,則可有效避免悲劇的發(fā)生。
呂先生指出,安全使用鋰電池應(yīng)該注意使用質(zhì)量過硬的合格鋰離子電池、使用合格配套的鋰電池充電器、盡量避免使用手機(jī)萬能充電器,如果允許的話,盡量購買安全系數(shù)高的聚合物鋰電池。此外,在給電池充電時(shí),盡量避免時(shí)間過長(zhǎng)。
太陽能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為結(jié)晶系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜式(以下表示為a-)兩大類,而前者又分為單結(jié)晶形和多結(jié)晶形。
按材料可分為硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機(jī)膜形,而化合物半導(dǎo)體薄膜形又分為非結(jié)晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化鋅 (Zn 3 p 2 )等。
太陽能電池根據(jù)所用材料的不同,太陽能電池還可分為:硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機(jī)太陽能電池,其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的,在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。
(1)硅太陽能電池
硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。
單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%,規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%。在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位,但由于單晶硅成本價(jià)格高,大幅度降低其成本很困難,為了節(jié)省硅材料,發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽能電池的替代產(chǎn)品。
多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較,成本低廉,而效率高于非晶硅薄膜電池,其實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為18%,工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。因此,多晶硅薄膜電池不久將會(huì)在太陽能電地市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。
非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕,轉(zhuǎn)換效率較高,便于大規(guī)模生產(chǎn),有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng),穩(wěn)定性不高,直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉(zhuǎn)換率問題,那么,非晶硅大陽能電池?zé)o疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。
(2)多元化合物薄膜太陽能電池
多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機(jī)鹽,其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。
硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高,成本較單晶硅電池低,并且也易于大規(guī)模生產(chǎn),但由于鎘有劇毒,會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,因此,并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代產(chǎn)品。
砷化鎵(GaAs)III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)28%,GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率,抗輻照能力強(qiáng),對(duì)熱不敏感,適合于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價(jià)格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。
銅銦硒薄膜電池(簡(jiǎn)稱CIS)適合光電轉(zhuǎn)換,不存在光致衰退問題,轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),將成為今后發(fā)展太陽能電池的一個(gè)重要方向。唯一的問題是材料的來源,由于銦和硒都是比較稀有的元素,因此,這類電池的發(fā)展又必然受到限制。
(3)聚合物多層修飾電極型太陽能電池
以有機(jī)聚合物代替無機(jī)材料是剛剛開始的一個(gè)太陽能電池制造的研究方向。由于有機(jī)材料柔性好,制作容易,材料來源廣泛,成本底等優(yōu)勢(shì),從而對(duì)大規(guī)模利用太陽能,提供廉價(jià)電能具有重要意義。但以有機(jī)材料制備太陽能電池的研究?jī)H僅剛開始,不論是使用壽命,還是電池效率都不能和無機(jī)材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實(shí)用意義的產(chǎn)品,還有待于進(jìn)一步研究探索。
(4)納米晶太陽能電池
納米TiO2晶體化學(xué)能太陽能電池是新近發(fā)展的,優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10%以上,制作成本僅為硅太陽電池的1/5~1/10.壽命能達(dá)到2O年以上。
但由于此類電池的研究和開發(fā)剛剛起步,估計(jì)不久的將來會(huì)逐步走上市場(chǎng)。
(5)有機(jī)太陽能電池
有機(jī)太陽能電池,顧名思義,就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。大家對(duì)有機(jī)太陽能電池不熟悉,這是情理中的事。如今量產(chǎn)的太陽能電池里,95%以上是硅基的,而剩下的不到5%也是由其它無機(jī)材料制成的。
太陽能電池(組件)生產(chǎn)工藝 組件線又叫封裝線,封裝是太陽能電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟,沒有良好的封裝工藝,多好的電池也生產(chǎn)不出好的組件板。電池的封裝不僅可以使電池的壽命得到保證,而且還增強(qiáng)了電池的抗擊強(qiáng)度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高壽命是贏得可客戶滿意的關(guān)鍵,所以組件板的封裝質(zhì)量非常重要。
流程:
1、電池檢測(cè)——2、正面焊接—檢驗(yàn)—3、背面串接—檢驗(yàn)—4、敷設(shè)(玻璃清洗、材料切割、玻璃預(yù)處理、敷設(shè))——5、層壓——6、去毛邊(去邊、清洗)——7、裝邊框(涂膠、裝角鍵、沖孔、裝框、擦洗余膠)——8、焊接接線盒——9、高壓測(cè)試——10、組件測(cè)試—外觀檢驗(yàn)—11、包裝入庫
組件高效和高壽命如何保證:
1、高轉(zhuǎn)換效率、高質(zhì)量的電池片 ;
2、高質(zhì)量的原材料,例如:高的交聯(lián)度的EVA、高粘結(jié)強(qiáng)度的封裝劑(中性硅酮樹脂膠)、高透光率高強(qiáng)度的鋼化玻璃等;
3、合理的封裝工藝
4、員工嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng);
由于太陽電池屬于高科技產(chǎn)品,生產(chǎn)過程中一些細(xì)節(jié)問題,一些不起眼問題如應(yīng)該戴手套而不戴、應(yīng)該均勻的涂刷試劑而潦草完事等都是影響產(chǎn)品質(zhì)量的大敵,所以除了制定合理的制作工藝外,員工的認(rèn)真和嚴(yán)謹(jǐn)是非常重要的。
太陽電池組裝工藝簡(jiǎn)介:
工藝簡(jiǎn)介:在這里只簡(jiǎn)單的介紹一下工藝的作用,給大家一個(gè)感性的認(rèn)識(shí).
1、 電池測(cè)試:由于電池片制作條件的隨機(jī)性,生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同,所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起,所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類;電池測(cè)試即通過測(cè)試電池的輸出參數(shù)(電流和電壓)的大小對(duì)其進(jìn)行分類。以提高電池的利用率,做出質(zhì)量合格的電池組件。
2、 正面焊接:是將匯流帶焊接到電池正面(負(fù)極)的主柵線上,匯流帶為鍍錫的銅帶,我們使用的焊接機(jī)可以將焊帶以多點(diǎn)的形式點(diǎn)焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個(gè)紅外燈(利用紅外線的熱效應(yīng))。焊帶的長(zhǎng)度約為電池邊長(zhǎng)的2倍。多出的焊帶在背面焊接時(shí)與后面的電池片的背面電極相連
3、 背面串接:背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個(gè)組件串,我們目前采用的工藝是手動(dòng)的,電池的定位主要靠一個(gè)膜具板,上面有36個(gè)放置電池片的凹槽,槽的大小和電池的大小相對(duì)應(yīng),槽的位置已經(jīng)設(shè)計(jì)好,不同規(guī)格的組件使用不同的模板,操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極(負(fù)極)焊接到“后面電池”的背面電極(正極)上,這樣依次將36片串接在一起并在組件串的正負(fù)極焊接出引線。
4、 層壓敷設(shè):背面串接好且經(jīng)過檢驗(yàn)合格后,將組件串、玻璃和切割好的EVA 、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設(shè)好,準(zhǔn)備層壓。玻璃事先涂一層試劑(primer)以增加玻璃和EVA的粘接強(qiáng)度。敷設(shè)時(shí)保證電池串與玻璃等材料的相對(duì)位置,調(diào)整好電池間的距離,為層壓打好基礎(chǔ)。(敷設(shè)層次:由下向上:玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板)。
5、 組件層壓:將敷設(shè)好的電池放入層壓機(jī)內(nèi),通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出,然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起;最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步,層壓溫度層壓時(shí)間根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。我們使用快速固化EVA時(shí),層壓循環(huán)時(shí)間約為25分鐘。固化溫度為150℃。
6、 修邊:層壓時(shí)EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊,所以層壓完畢應(yīng)將其切除。
7、 裝框:類似與給玻璃裝一個(gè)鏡框;給玻璃組件裝鋁框,增加組件的強(qiáng)度,進(jìn)一步的密封電池組件,延長(zhǎng)電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。
8、 焊接接線盒:在組件背面引線處焊接一個(gè)盒子,以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。
9、 高壓測(cè)試:高壓測(cè)試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓,測(cè)試組件的耐壓性和絕緣強(qiáng)度,以保證組件在惡劣的自然條件(雷擊等)下不被損壞。
10、 組件測(cè)試:測(cè)試的目的是對(duì)電池的輸出功率進(jìn)行標(biāo)定,測(cè)試其輸出特性,確定組件的質(zhì)量等級(jí)。
太陽能電池陣列設(shè)計(jì)步驟 1.計(jì)算負(fù)載24h消耗容量P。
P=H/V
V——負(fù)載額定電源
2.選定每天日照時(shí)數(shù)T(H)。
3.計(jì)算太陽能陣列工作電流。
IP=P(1+Q)/T
Q——按陰雨期富余系數(shù),Q=0.21~1.00
4.確定蓄電池浮充電壓VF。
鎘鎳(GN)和鉛酸(CS)蓄電池的單體浮充電壓分別為1.4~1.6V和2.2V。
5.太陽能電池溫度補(bǔ)償電壓VT。
VT=2.1/430(T-25)VF
6.計(jì)算太陽能電池陣列工作電壓VP。
VP=VF+VD+VT
其中VD=0.5~0.7
約等于VF
7.太陽電池陣列輸出功率WP平板式太陽能電板。
WP=IP×UP
8.根據(jù)VP、WP在硅電池平板組合系列表格,確定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的串聯(lián)塊數(shù)和并聯(lián)組數(shù)。
















