Splošno hitro polnjenje za visokozmogljivo enosmerno polnjenje, pol ure lahko napolni 80 % moči, napetost enosmernega polnjenja pri hitrem polnjenju pa je običajno višja od napetosti baterije. Kakšna so torej tveganja hitrega polnjenja litijeve baterije glede tehničnih težav s hitrim polnjenjem litijeve baterije?
Kakšna so tveganja, povezana s hitrim polnjenjem litijevih baterij?
Trije osnovni načini za dosego hitrega polnjenja so: ohranjanje konstantne napetosti in povečanje toka; ohranjanje konstantnega toka in povečanje napetosti; ter hkratno povečanje toka in napetosti. Vendar pa za resnično doseganje hitrega polnjenja ne moremo le izboljšati toka in napetosti, temveč tehnologijo hitrega polnjenja sestavlja celoten sklop sistemov, vključno z adapterjem za hitro polnjenje in inteligentnim sistemom za upravljanje porabe energije.
Dolgotrajno hitro polnjenje vpliva na življenjsko dobo litijevih baterij. Hitro polnjenje litijevih baterij skrajša življenjsko dobo baterije, saj je baterija naprava, ki ustvarja elektriko z elektrokemičnimi reakcijami. Polnjenje je pojav obratne kemične reakcije. Hitro polnjenje pomeni takojšen dovod visokega toka v baterijo. Pogosta uporaba načina hitrega polnjenja zmanjša kapaciteto baterije in število ciklov polnjenja in praznjenja.
Hitro polnjenje litijeve baterije ima tri učinke: toplotni učinek, litijeve izločke in mehanski učinek
1. Pogosto hitro polnjenje pospeši polarizacijo baterijske celice
Ko je neprekinjen polnilni tok velik, se koncentracija ionov na elektrodi poveča, polarizacija se poveča in napetost na priključkih akumulatorja ne more neposredno in linearno ustrezati količini napolnjene električne energije. Hkrati pa pri polnjenju z visokim tokom povečanje notranje upornosti povzroči povečan Joulov segrevalni učinek, ki ga povzročajo stranski učinki, kot so razgradnja elektrolitov, nastajanje plinov in vrsta težav. Nenadoma se poveča dejavnik tveganja, ki vpliva na varnost akumulatorja, in življenjska doba akumulatorja brez napajanja se znatno skrajša.
2. Pogosto hitro polnjenje lahko povzroči kristalizacijo jedra baterije.
Hitro polnjenje litijeve baterije pomeni, da se litijevi ioni hitro izpraznijo in "plavajo" proti anodi, kar zahteva, da ima material anode hitro vgradno kapaciteto litija. Ker sta vgrajeni litijev potencial in potencial litijeve precipitacije skoraj enaka, se lahko pri hitrem polnjenju ali nizkih temperaturah litijevi ioni precipitirajo na površini in tvorijo dendritični litij. Dendritični litij bo prebodel membrano in povzročil sekundarne izgube, s čimer se bo zmanjšala kapaciteta baterije. Ko litijev kristal doseže določeno količino, bo zrasel od negativne elektrode do membrane, kar bo povzročilo nevarnost kratkega stika v bateriji.
3. Pogosto hitro polnjenje skrajša življenjsko dobo baterije
Pogosto polnjenje prav tako pospeši izpraznitev baterije in celo povzroči težave, kot sta zmanjšana aktivnost baterije in krajša življenjska doba. Še posebej po uvedbi tehnologije hitrega polnjenja, čeprav je hitrost polnjenja v zgodnji fazi zelo visoka, se baterija ob izklopu ne napolni do 100 %, kar povzroči večkratno polnjenje in povečanje števila ciklov polnjenja. Dolgotrajna uporaba na tak način zmanjša aktivnost baterije in s tem pospeši njeno staranje.
Visoka temperatura je največji vzrok staranja litijeve baterije. Hitro polnjenje z veliko močjo bo baterijo v kratkem času segrelo. Nehitro polnjenje sicer porabi malo energije in segreje na časovno enoto, vendar potrebuje daljši čas vklopa. Na ta način se bo toplota baterije sčasoma kopičila in razlika v toploti, ki nastane med polnjenjem, ne bo povzročila razlike v hitrosti staranja baterije.
Če povzamemo zgoraj navedeno, lahko sklepamo, da ima hitro polnjenje visoke zahteve glede kakovosti baterije, večjo izgubo življenjske dobe baterije in znatno zmanjšan varnostni faktor, zato ga poskušajte izvajati čim manj, kadar ni potrebno. Pogosto hitro polnjenje baterije bo povzročilo škodo bateriji, vendar zaradi razlik v gostoti baterijskih celic, materialih, temperaturi okolice in sistemu upravljanja baterije baterija utrpi različne stopnje poškodb med hitrim polnjenjem.
Čas objave: 26. oktober 2023