1 Основни принцип рада литијум-јонских батерија:
Литијум-јонске батерије складиште и ослобађају енергију кроз кретање литијум јона између позитивне и негативне електроде.
Током процеса пуњења, спољни извор напајања тера литијум јоне да се померају са позитивне електроде на негативну електроду и да буду ускладиштени у материјалу негативне електроде.
Током процеса пражњења, литијум јони се ослобађају из негативне електроде и крећу се до позитивне електроде, ослобађајући енергију за употребу опреме.
2 Варијације напона:
На почетку пуњења, због присуства унутрашњег отпора и ефеката поларизације у батерији, напон ће бити релативно низак.
Како пуњење напредује, хемијске реакције унутар батерије постепено достижу равнотежу, а напон се постепено повећава све док не достигненапон прекида пуњења.
Узимајући за пример тернарне литијумске батерије, њихов процес пуњења се може поделити у четири фазе: пуњење са ниским напоном (нисконапонско претходно пуњење), пуњење константном струјом, пуњење константним напоном и завршетак пуњења.
Током фазе пуњења, ако је напон батерије испод 3В, прво ће се извршити претходно пуњење. У овом тренутку, струја пуњења је 1/10 подешене струје, а напон се полако повећава. Када напон батерије порасте изнад прага пуњења, она улази устепен пуњења константном струјом. У овом тренутку, струја пуњења се повећава, а напон батерије постепено расте са процесом пуњења константном струјом. Генерално, напон подешен за једну батерију је 3.0-4.2В. Када напон батерије порасте на 4,2 В, пуњење константном струјом се завршава ифаза пуњења константног напонапочиње. У овом тренутку, напон пуњења се одржава на 4,2В, а струја пуњења се постепено смањује. Када струја падне на 1/10 подешене струје пуњења, пуњење се завршава.
Током процеса пражњења, тренд промене напона је супротан оном током процеса пуњења. На почетку пражњења напон је релативно висок. Са потрошњом литијум јона и утицајем унутрашњег отпора батерије, напон се постепено смањује док не достигненапон прекида пражњења.
Током пражњења, крива напона литијум-јонских батерија може се поделити у три степена. У почетној фази, напон на терминалу брзо опада, а што је већа брзина пражњења, то брже пада напон. Затим, напон батерије улази у фазу која се полако мења, која се називаплато регион батерије. Што је мања брзина пражњења, то дуже траје област платоа, а што је већи напон платоа, то је спорији пад напона. Коначно, како се ниво батерије приближава пражњењу, напон оптерећења батерије почиње нагло да опада све док не достигненапон прекида пражњења.
3 разлога за флуктуације напона:
1. Унутрашњи отпор батерије:Батерија показује одређени унутрашњи отпор током пуњења и пражњења, што може довести до смањења напона.
2. Ефекат поларизације:Током процеса пуњења и пражњења, позитивни и негативни пол батерије ће доживети поларизацију, што значи да је расподела наелектрисања на површини електроде неуједначена, што доводи до промене напона.
3. Кинетика хемијске реакције:Брзина хемијских реакција унутар батерије такође може утицати на промене напона. Што је бржа брзина реакције, то је бржа промена напона; Напротив, спорије.
Током процеса пуњења и пражњења литијум-јонских батерија, напон може да варира због фактора као што су унутрашњи отпор, ефекти поларизације и кинетика хемијске реакције. Ова промена је нормалан део рада батерије и важан индикатор за процену перформанси батерије и здравственог статуса.
4 Какав је утицај промена напона на перформансе литијум-јонских батерија
1. Однос између напона и капацитета:
Уопштено говорећи, капацитет батерије је директно пропорционалан њеном напону. То значи да како се напон повећава, капацитет батерије ће се такође повећати у складу са тим, омогућавајући јој да складишти више енергије. Због тога, високонапонске литијум-јонске батерије обично имају дужи век трајања.
2. Однос између напона и криве пражњења:
Крива пражњења је крива варијације напона литијум-јонских батерија током времена током употребе. Различити напони могу утицати на облик и нагиб криве пражњења. Уопштено говорећи, крива пражњења литијумских батерија показује стабилан опадајући тренд, али облик и брзина опадања криве могу да варирају са различитим напонима. Ово је веома важно за нормално коришћење електронских уређаја и тачан приказ нивоа батерије.
3. Однос између напона и брзине пуњења/пражњења:
Литијум-јонске батерије већег напона могу се брже пунити и празнити. То значи да ако користимо високонапонске литијумске батерије, можемо брже пунити електронске уређаје и користити их дуже. Међутим, прекомерни напон такође може изазвати прегревање и оштећење батерије, тако да је потребно направити баланс у процесу дизајна и коришћења.
4. Однос између напона и сигурности:
Прекомерно пуњење и прекомерно пражњење литијум-јонских батерија може утицати на њихове безбедносне перформансе, па чак и изазвати озбиљне незгоде као што су пожари. Ограничење напона батерија је један од важних фактора које треба узети у обзир приликом пројектовања контролних кола за пуњење како би се осигурала безбедна употреба батерија. Када напон батерије пређе нормални опсег, може покренути заштитни механизам батерије, као што је заштита од искључивања или кратког споја, како би се спречило оштећење батерије или безбедносне незгоде.
5. Други ефекти промене напона:
Литијум-јонске батерије које су дуго времена у нисконапонском стању могу убрзати штетне хемијске реакције унутар батерије, као што је разлагање електролита и одвајање активних супстанци, што може довести до неповратне деградације капацитета батерије.
Низак напон такође може да изазове микроскопске промене у унутрашњој структури батерије, као што су неравномерно ширење и стезање материјала електроде, што додатно погоршава старење батерије и деградацију перформанси.
Варијације напона литијум-јонских батерија имају значајан утицај на њихове перформансе. Стога, приликом избора и коришћења литијум-јонских батерија, неопходно је у потпуности узети у обзир фактор напона и изабрати одговарајући тип батерије и спецификације на основу стварних потреба и сценарија примене. У међувремену, треба обратити пажњу и на статус напона батерије током употребе како би се осигурала њена сигурност и стабилност.