1 Grundvallarreglan um litíumjónarafhlöður:
Lithium ion rafhlöður geyma og losa orku með hreyfingu litíum jóna á milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna.
Á meðan á hleðslu stendur, utanaðkomandi aflgjafi þvingar litíumjónir til að fara frá jákvæðu rafskautinu yfir í neikvæða rafskautið og geymast í neikvæða rafskautsefninu.
Í útskriftarferlinu, litíumjónir losna úr neikvæðu rafskautinu og fara yfir í jákvæða rafskautið og losa orku til notkunar búnaðar.
2 spennubreyting:
Í upphafi hleðslu, vegna nærveru innri viðnáms og skautunaráhrifa í rafhlöðunni, verður spennan tiltölulega lág.
Þegar líður á hleðsluna ná efnahvörf inni í rafhlöðunni smám saman jafnvægi og spennan eykst smám saman þar til hún nærhleðsluskerðingarspenna.
Með því að taka þrír litíum rafhlöður sem dæmi má skipta hleðsluferli þeirra í fjögur stig: straumhleðslu (lágspennuforhleðslu), stöðug straumhleðslu, stöðug spennuhleðslu og hleðslulok.
Á hraðhleðslustigi, ef rafhlaðan er undir 3V verður forhleðsla fyrst framkvæmd. Á þessum tíma er hleðslustraumurinn 1/10 af innstilltum straumi og spennan eykst hægt. Þegar rafhlaðan spenna hækkar yfir drifhleðslumörkum fer hún inn ístöðugt straumhleðslustig. Á þessum tíma er hleðslustraumurinn aukinn og rafhlaðan eykst smám saman með stöðugu hleðsluferlinu. Almennt er spenna stillt fyrir eina rafhlöðu 3.0-4.2V. Þegar rafhlaðan spenna hækkar í 4,2V, lýkur stöðugri straumhleðslu ogstöðug spennuhleðslufasahefst. Á þessum tíma er hleðsluspennunni haldið við 4,2V og hleðslustraumurinn minnkar smám saman. Þegar straumurinn fellur niður í 1/10 af hleðslustraumi sem stillt er, lýkur hleðslu.
Í útskriftarferlinu, tilhneiging spennubreytinga er öfug við það á meðan á hleðslu stendur. Í upphafi losunar er spennan tiltölulega há. Með neyslu litíumjóna og áhrifum innri viðnáms rafhlöðunnar minnkar spennan smám saman þar til hún nærlosunarskerðingarspenna.
Við afhleðslu er hægt að skipta spennuferli litíumjónarafhlöðu í þrjú stig. Á upphafsstigi lækkar endaspennan hratt og því hærra sem losunarhraði er, því hraðar lækkar spennan. Þá fer rafhlöðuspennan inn í stig sem breytist hægt, sem kallasthálendissvæði rafhlöðunnar. Því minni sem losunarhraði er, því lengur sem hálendissvæðið endist og því hærra sem hásléttuspennan er, því hægar er spennufallið. Að lokum, þegar rafhlaðan nálgast afhleðslu, byrjar álagsspenna rafhlöðunnar að lækka verulega þar til hún nærlosunarskerðingarspenna.
3 ástæður fyrir spennusveiflum:
1. Innri viðnám rafhlöðunnar:Rafhlaðan sýnir ákveðna innri viðnám við hleðslu og afhleðslu, sem getur leitt til lækkunar á spennu.
2. Skautun áhrif:Í hleðslu- og afhleðsluferlinu munu jákvæðir og neikvæðir pólar rafhlöðunnar upplifa pólun, sem þýðir að hleðsludreifingin á yfirborði rafskautsins er ójöfn, sem leiðir til spennubreytinga.
3. Efnafræðileg viðbrögð:Hraði efnahvarfa innan rafhlöðunnar getur einnig haft áhrif á breytingar á spennu. Því hraðar sem viðbragðshraðinn er, því hraðari verður spennubreytingin; Þvert á móti, því hægar.
Meðan á hleðslu- og afhleðsluferli litíumjónarafhlöðu stendur getur spennan verið breytileg vegna þátta eins og innra viðnáms, skautunaráhrifa og efnahvarfahvarfafræði. Þessi breyting er eðlilegur hluti af rafhlöðunotkun og mikilvægur vísir til að meta afköst rafhlöðunnar og heilsufar.
4 Hvaða áhrif hafa spennubreytingar á frammistöðu litíumjónarafhlöðu
1. Samband spennu og afkastagetu:
Almennt séð er afkastageta rafhlöðunnar í réttu hlutfalli við spennu hennar. Þetta þýðir að eftir því sem spennan eykst mun afkastageta rafhlöðunnar einnig aukast sem því nemur, sem gerir henni kleift að geyma meiri orku. Þess vegna hafa háspennu litíumjónarafhlöður venjulega lengri líftíma.
2. Tengsl spennu og losunarferils:
Afhleðsluferillinn er ferill spennubreytinga litíumjónarafhlöðu yfir tíma meðan á notkun stendur. Mismunandi spenna getur haft áhrif á lögun og halla útskriftarferilsins. Almennt séð sýnir afhleðsluferill litíumrafhlöðu stöðuga lækkun, en lögun og lækkunarhraði ferilsins getur verið mismunandi eftir mismunandi spennum. Þetta er mjög mikilvægt fyrir eðlilega notkun rafeindatækja og nákvæma birtingu rafhlöðunnar.
3. Samband spennu og hleðslu/hleðsluhraða:
Lithium ion rafhlöður með hærri spennu geta hleðst og tæmd hraðar. Þetta þýðir að ef við notum háspennu litíum rafhlöður getum við fullhlaðað rafeindatæki hraðar og notað þau í lengri tíma. Hins vegar getur of mikil spenna einnig valdið ofhitnun rafhlöðunnar og skemmdum, þannig að jafnvægi þarf að vera í hönnun og notkunarferli.
4. Samband spennu og öryggis:
Ofhleðsla og ofhleðsla á litíumjónarafhlöðum getur haft áhrif á öryggisafköst þeirra og jafnvel valdið alvarlegum slysum eins og eldsvoða. Spennutakmörkun rafgeyma er einn mikilvægasti þátturinn sem þarf að hafa í huga þegar hleðslustýringarrásir eru hannaðir til að tryggja örugga notkun rafhlöðunnar. Þegar rafhlaðan spenna fer yfir venjulegt svið getur það kveikt á verndarbúnaði rafhlöðunnar, svo sem afleiðslu eða skammhlaupsvörn, til að koma í veg fyrir skemmdir á rafhlöðu eða öryggisslysum.
5. Önnur áhrif spennubreytinga:
Lithium ion rafhlöður sem eru í lágspennu í langan tíma geta flýtt fyrir skaðlegum efnahvörfum inni í rafhlöðunni, svo sem niðurbroti raflausnarinnar og losun virkra efna, sem getur leitt til óafturkræfra niðurbrots rafhlöðunnar.
Lágspenna getur einnig valdið smásæjum breytingum á innri uppbyggingu rafhlöðunnar, svo sem ójafnri stækkun og samdrætti rafskautsefna, sem eykur enn frekar öldrun rafhlöðunnar og skerðingu á frammistöðu.
Spennabreytileiki litíumjónarafhlöðu hefur veruleg áhrif á frammistöðu þeirra. Þess vegna, þegar litíumjónarafhlöður eru valin og notuð, er nauðsynlegt að íhuga spennuþáttinn að fullu og velja viðeigandi rafhlöðutegund og forskriftir út frá raunverulegum þörfum og notkunarsviðum. Á sama tíma ætti einnig að huga að spennustöðu rafhlöðunnar við notkun til að tryggja öryggi hennar og stöðugleika.