1 Prinsip kerja asas bateri litium-ion:
Bateri ion litium menyimpan dan membebaskan tenaga melalui pergerakan ion litium antara elektrod positif dan negatif.
Semasa proses pengecasan, sumber kuasa luaran memaksa ion litium bergerak dari elektrod positif ke elektrod negatif dan disimpan dalam bahan elektrod negatif.
Semasa proses pelepasan, ion litium dibebaskan daripada elektrod negatif dan bergerak ke elektrod positif, membebaskan tenaga untuk kegunaan peralatan.
2 Variasi voltan:
Pada permulaan pengecasan, disebabkan oleh kehadiran rintangan dalaman dan kesan polarisasi dalam bateri, voltan akan menjadi agak rendah.
Apabila pengecasan berlangsung, tindak balas kimia di dalam bateri secara beransur-ansur mencapai keseimbangan, dan voltan secara beransur-ansur meningkat sehingga ia mencapaimengecas voltan potong.
Mengambil bateri litium ternary sebagai contoh, proses pengecasannya boleh dibahagikan kepada empat peringkat: pengecasan titisan (pra pengecasan voltan rendah), pengecasan arus malar, pengecasan voltan malar dan penamatan pengecasan.
Semasa peringkat pengecasan trickle, jika voltan bateri di bawah 3V, pra pengecasan akan dilakukan terlebih dahulu. Pada masa ini, arus pengecasan adalah 1/10 daripada arus yang ditetapkan, dan voltan perlahan-lahan meningkat. Apabila voltan bateri meningkat melebihi ambang pengecasan titisan, ia memasukiperingkat pengecasan arus malar. Pada masa ini, arus pengecasan meningkat, dan voltan bateri secara beransur-ansur meningkat dengan proses pengecasan semasa berterusan. Secara amnya, set voltan untuk satu bateri ialah 3.0-4.2V. Apabila voltan bateri meningkat kepada 4.2V, pengecasan arus malar tamat danfasa pengecasan voltan malarbermula. Pada masa ini, voltan pengecasan dikekalkan pada 4.2V, dan arus pengecasan secara beransur-ansur berkurangan. Apabila arus turun kepada 1/10 daripada arus pengecasan yang ditetapkan, pengecasan tamat.
Semasa proses pelepasan, trend perubahan voltan adalah bertentangan dengan itu semasa proses pengecasan. Pada permulaan nyahcas, voltan agak tinggi. Dengan penggunaan ion litium dan pengaruh rintangan dalaman bateri, voltan secara beransur-ansur berkurangan sehingga ia mencapaivoltan pemotongan pelepasan.
Semasa nyahcas, lengkung voltan bateri litium-ion boleh dibahagikan kepada tiga peringkat. Pada peringkat awal, voltan terminal jatuh dengan cepat, dan semakin tinggi kadar nyahcas, semakin cepat voltan jatuh. Kemudian, voltan bateri memasuki peringkat perlahan-lahan berubah, yang dipanggilkawasan dataran tinggi bateri. Semakin kecil kadar nyahcas, semakin lama kawasan dataran tinggi bertahan, dan semakin tinggi voltan dataran tinggi, semakin perlahan penurunan voltan. Akhirnya, apabila paras bateri menghampiri nyahcas, voltan beban bateri mula turun dengan mendadak sehingga ia mencapaivoltan pemotongan pelepasan.
3 Sebab turun naik voltan:
1. Rintangan dalaman bateri:Bateri menunjukkan rintangan dalaman tertentu semasa mengecas dan menyahcas, yang boleh menyebabkan penurunan voltan.
2. Kesan polarisasi:Semasa proses pengecasan dan nyahcas, kutub positif dan negatif bateri akan mengalami polarisasi, yang bermaksud bahawa pengagihan cas pada permukaan elektrod adalah tidak sekata, menyebabkan perubahan voltan.
3. Kinetik tindak balas kimia:Kadar tindak balas kimia di dalam bateri juga boleh menjejaskan perubahan voltan. Lebih cepat kadar tindak balas, lebih cepat perubahan voltan; Sebaliknya, semakin perlahan.
Semasa proses mengecas dan menyahcas bateri litium-ion, voltan mungkin berbeza-beza disebabkan oleh faktor seperti rintangan dalaman, kesan polarisasi dan kinetik tindak balas kimia. Perubahan ini adalah bahagian biasa operasi bateri dan penunjuk penting untuk menilai prestasi bateri dan status kesihatan.
4 Apakah kesan perubahan voltan ke atas prestasi bateri litium-ion
1. Hubungan antara voltan dan kapasiti:
Secara umumnya, kapasiti bateri adalah berkadar terus dengan voltannya. Ini bermakna apabila voltan meningkat, kapasiti bateri juga akan meningkat dengan sewajarnya, membolehkannya menyimpan lebih banyak tenaga. Oleh itu, bateri litium-ion voltan tinggi biasanya mempunyai jangka hayat yang lebih lama.
2. Hubungan antara voltan dan lengkung nyahcas:
Lengkung nyahcas ialah lengkung variasi voltan bateri litium-ion dari semasa ke semasa semasa penggunaan. Voltan yang berbeza boleh menjejaskan bentuk dan cerun lengkung nyahcas. Secara umumnya, lengkung nyahcas bateri litium menunjukkan arah aliran menurun yang stabil, tetapi bentuk dan kadar penurunan lengkung mungkin berbeza dengan voltan yang berbeza. Ini sangat penting untuk penggunaan biasa peranti elektronik dan paparan paras bateri yang tepat.
3. Hubungan antara voltan dan kelajuan pengecasan/penyahcasan:
Bateri litium ion dengan voltan yang lebih tinggi boleh mengecas dan menyahcas lebih cepat. Ini bermakna jika kita menggunakan bateri litium voltan tinggi, kita boleh mengecas sepenuhnya peranti elektronik dengan lebih pantas dan menggunakannya untuk jangka masa yang lebih lama. Walau bagaimanapun, voltan yang berlebihan juga boleh menyebabkan bateri menjadi terlalu panas dan rosak, jadi keseimbangan perlu dibuat dalam proses reka bentuk dan penggunaan.
4. Hubungan antara voltan dan keselamatan:
Pengecasan berlebihan dan pelepasan berlebihan bateri litium-ion boleh menjejaskan prestasi keselamatannya dan malah menyebabkan kemalangan serius seperti kebakaran. Had voltan bateri adalah salah satu faktor penting untuk dipertimbangkan semasa mereka bentuk litar kawalan pengecasan untuk memastikan penggunaan bateri yang selamat. Apabila voltan bateri melebihi julat normal, ia boleh mencetuskan mekanisme perlindungan bateri, seperti perlindungan kuasa mati atau litar pintas, untuk mengelakkan kerosakan bateri atau kemalangan keselamatan.
5. Kesan lain perubahan voltan:
Bateri litium ion yang berada dalam keadaan voltan rendah untuk jangka masa yang lama boleh mempercepatkan tindak balas kimia berbahaya di dalam bateri, seperti penguraian elektrolit dan detasmen bahan aktif, yang boleh menyebabkan kemerosotan kapasiti bateri yang tidak dapat dipulihkan.
Voltan rendah juga boleh menyebabkan perubahan mikroskopik dalam struktur dalaman bateri, seperti pengembangan tidak sekata dan pengecutan bahan elektrod, memburukkan lagi penuaan bateri dan kemerosotan prestasi.
Variasi voltan bateri litium-ion mempunyai kesan yang ketara ke atas prestasinya. Oleh itu, apabila memilih dan menggunakan bateri lithium-ion, adalah perlu untuk mempertimbangkan sepenuhnya faktor voltan dan memilih jenis dan spesifikasi bateri yang sesuai berdasarkan keperluan sebenar dan senario aplikasi. Sementara itu, perhatian juga harus diberikan kepada status voltan bateri semasa digunakan untuk memastikan keselamatan dan kestabilannya.