¿Es necesario cargar completamente las baterías de iones de litio?
Batería de litio ternaria y las baterías de litio hierro fosfato son dos tipos de baterías de litio muy utilizadas actualmente en los vehículos de nueva energía. Los manuales de usuario de los vehículos que utilizan baterías de litio ternarias informarán a los usuarios de que, si no recorren largas distancias en el uso diario, procuren no utilizarlas. La batería está totalmente cargada, pero es aconsejable cargarla a 80%.
El manual de usuario de los modelos de litio hierro fosfato dirá a los usuarios que es mejor cargar completamente la batería una vez a la semana. Ambas son baterías de litio, así que ¿por qué hay diferencias de uso tan significativas? En este artículo hablaremos de este tema.
Índice
El principio de la batería de iones de litio
El movimiento dirigido de los electrones forma la corriente eléctrica. La corriente fluye del positivo al negativo, pero es esencialmente el flujo de electrones del negativo al positivo. Y muchas sustancias en la naturaleza tienen electrones, y si podemos controlar artificialmente el movimiento de estos electrones, entonces podemos hacer baterías.
La imagen de arriba es la estructura de la primera pila del mundo, que puede generar corriente eléctrica utilizando láminas de cobre, láminas de zinc y agua salada. Aunque no conocemos el principio específico, podemos imaginar que la razón por la que puede descargarse es que se produce esencialmente el movimiento de electrones. Veamos cómo el zinc y el cobre generan corriente eléctrica.
Todos sabemos que un átomo está compuesto por un núcleo y una capa exterior de electrones. El zinc tiene dos electrones en su capa más externa. Como es muy activo, es más propenso a perder electrones. El cobre tiene un electrón en la capa más externa del núcleo. Aunque es más propenso a perder electrones, no es tan activo como el zinc, por lo que el cobre es más propenso a ganar electrones que el zinc.
Así, cuando conectamos la lámina de cobre y la de zinc con cables, los electrones exteriores del elemento de zinc se desplazarán hacia la lámina de cobre, provocando así el movimiento direccional de los electrones y generando corriente.
Pero estas pilas siguen siendo inservibles. Como el zinc pierde electrones y se convierte en iones de zinc cargados positivamente, las cargas positivas y negativas se atraen entre sí, lo que atrae a los electrones e impide que sigan moviéndose hacia el cobre. Por lo tanto, esta estructura no puede seguir generando corriente.
Entonces, ¿qué se puede hacer para generar una corriente estable? La respuesta es añadir electrolito. Cada vez que un átomo de zinc pierde electrones para producir iones de zinc, los iones de zinc entrarán en el electrolito y fluirán hacia el cobre a través del electrolito. Esto evitará que los electrones se adsorban, permitiendo que los electrones sigan fluyendo para generar corriente.
Sólo que esta batería es desechable y no se puede recargar. El principio de las pilas de litio es el mismo que el anterior: se basan en la migración de electrones para generar corriente. La diferencia es que las baterías de litio pueden recargarse.
El cátodo de una batería de litio es un compuesto de litio, como el litio ternario o el fosfato de hierro y litio, y el ánodo es grafito. Durante la carga, los electrones del cátodo fluyen desde el circuito externo hasta el ánodo atraídos por la tensión positiva de la fuente de alimentación. Al mismo tiempo, los iones de litio generados por el cátodo entran en el grafito del ánodo a través del electrolito.
¿Por qué no se recomienda cargar completamente la batería ternaria de litio?
Esto está relacionado principalmente con las características del material del cátodo. Como ya se ha mencionado, las baterías de litio se basan esencialmente en el movimiento de ida y vuelta de los iones de litio y los electrones para generar corriente y almacenar electricidad. Durante la carga, los electrones y los iones de litio son expulsados del cátodo y llegan al ánodo. Durante la descarga, los iones de litio y los electrones salen del ánodo y llegan al cátodo.
Si los iones de litio fluyen hacia el cátodo durante la carga y el cátodo sigue conservando la posición de los iones de litio durante la descarga, será difícil que la capacidad de la batería decaiga. Si los iones de litio fluyen hacia el cátodo durante la carga, pero las vacantes están ocupadas por otras sustancias, entonces parte de los iones de litio en el cátodo no tendrán a dónde ir durante la descarga, lo que hará que la capacidad de la batería decaiga.
El material del cátodo de la batería ternaria de litio es inestable, y los iones divalentes de níquel y los iones de litio que contiene tienen diámetros similares. Durante la carga, todos los iones de litio corren hacia el ánodo. En ese momento, algunos iones de níquel pueden ocupar la posición de los iones de litio, lo que hace que disminuya la capacidad de la batería.
Por lo tanto, al diseñar la batería, el número de materiales catódicos en las baterías ternarias de litio será mayor que el de materiales anódicos. En pocas palabras, proporciona más iones de litio y espacio para almacenarlos, lo que puede garantizar la estabilidad de la capacidad. Pero esto conlleva un nuevo problema, y es que el ánodo no tiene tanto espacio para alojar todos los iones de litio de la batería durante la carga.
Esto requiere precaución a la hora de cargar. La carga debe detenerse a tiempo después de que el ánodo esté lleno de iones de litio. De lo contrario, los iones de litio seguirán moviéndose hacia el ánodo y éste ya no tendrá espacio para albergarlos.
En este momento, los iones de litio se cristalizarán, lo que puede afectar a la vida útil en el mejor de los casos, o perforar el diafragma y provocar un cortocircuito, causando peligro. Por lo tanto, es útil reducir este riesgo no cargando completamente cada vez.
¿Por qué las baterías LiFePO4 deben cargarse por completo con regularidad?
Dado que el voltaje de la batería es una base importante para que el sistema de gestión de baterías juzgue la potencia del pack de baterías, el rango de voltaje operativo de las baterías de litio hierro fosfato es particularmente estrecho, y su voltaje cambia muy poco con la capacidad dentro de un amplio rango.
Por ejemplo, el voltaje puede ser el mismo cuando la potencia de la batería es 30% y 60%. Esto volverá loco al sistema de gestión de la batería, que no podrá juzgar en absoluto la capacidad de la batería por el voltaje. Por lo tanto, es necesario cargarla por completo con regularidad y dejar que el sistema de gestión de la batería calibre la potencia.
Además, las moléculas del materiales catódicos de las baterías de litio-hierro-fosfato están muy apretadas, lo que las hace muy estables, pero también limita la velocidad de movimiento de los iones de litio, lo que se traduce en una baja densidad energética.
Sin embargo, debido a su gran estabilidad, cuando los iones de litio fluyen hacia el electrodo negativo durante la carga, no habrá otras sustancias ocupando la posición de los iones de litio en el electrodo positivo, por lo que su vida útil es más larga, y no es tan sensible a la sobrecarga como las baterías de litio ternarias.
Así que si compra un bicicleta eléctrica de dos ruedasSi el vehículo no se carga correctamente, debes averiguar qué tipo de batería utiliza el vehículo para la carga. Lo mejor es leer atentamente el manual de usuario y seguir las indicaciones para cargar la batería, a fin de maximizar su vida útil.
Suerte
Hola, soy Lucky, graduado de una universidad muy conocida en China, ahora se dedica principalmente a la edición de artículos sobre las baterías de litio de la motocicleta, y la estación de intercambio de baterías, estoy comprometido a ofrecer servicios y soluciones sobre la estación de intercambio de baterías para diversas industrias.
¿Es necesario cargar completamente las baterías de iones de litio?
Batería de litio ternaria y las baterías de litio hierro fosfato son dos tipos de baterías de litio muy utilizadas actualmente en los vehículos de nueva energía. Los manuales de usuario de los vehículos que utilizan baterías de litio ternarias informarán a los usuarios de que, si no recorren largas distancias en el uso diario, procuren no utilizarlas. La batería está totalmente cargada, pero es aconsejable cargarla a 80%.
El manual de usuario de los modelos de litio hierro fosfato dirá a los usuarios que es mejor cargar completamente la batería una vez a la semana. Ambas son baterías de litio, así que ¿por qué hay diferencias de uso tan significativas? En este artículo hablaremos de este tema.
El principio de la batería de iones de litio
El movimiento dirigido de los electrones forma la corriente eléctrica. La corriente fluye del positivo al negativo, pero es esencialmente el flujo de electrones del negativo al positivo. Y muchas sustancias en la naturaleza tienen electrones, y si podemos controlar artificialmente el movimiento de estos electrones, entonces podemos hacer baterías.
La imagen de arriba es la estructura de la primera pila del mundo, que puede generar corriente eléctrica utilizando láminas de cobre, láminas de zinc y agua salada. Aunque no conocemos el principio específico, podemos imaginar que la razón por la que puede descargarse es que se produce esencialmente el movimiento de electrones. Veamos cómo el zinc y el cobre generan corriente eléctrica.
Todos sabemos que un átomo está compuesto por un núcleo y una capa exterior de electrones. El zinc tiene dos electrones en su capa más externa. Como es muy activo, es más propenso a perder electrones. El cobre tiene un electrón en la capa más externa del núcleo. Aunque es más propenso a perder electrones, no es tan activo como el zinc, por lo que el cobre es más propenso a ganar electrones que el zinc.
Así, cuando conectamos la lámina de cobre y la de zinc con cables, los electrones exteriores del elemento de zinc se desplazarán hacia la lámina de cobre, provocando así el movimiento direccional de los electrones y generando corriente.
Pero estas pilas siguen siendo inservibles. Como el zinc pierde electrones y se convierte en iones de zinc cargados positivamente, las cargas positivas y negativas se atraen entre sí, lo que atrae a los electrones e impide que sigan moviéndose hacia el cobre. Por lo tanto, esta estructura no puede seguir generando corriente.
Entonces, ¿qué se puede hacer para generar una corriente estable? La respuesta es añadir electrolito. Cada vez que un átomo de zinc pierde electrones para producir iones de zinc, los iones de zinc entrarán en el electrolito y fluirán hacia el cobre a través del electrolito. Esto evitará que los electrones se adsorban, permitiendo que los electrones sigan fluyendo para generar corriente.
Sólo que esta batería es desechable y no se puede recargar. El principio de las pilas de litio es el mismo que el anterior: se basan en la migración de electrones para generar corriente. La diferencia es que las baterías de litio pueden recargarse.
El cátodo de una batería de litio es un compuesto de litio, como el litio ternario o el fosfato de hierro y litio, y el ánodo es grafito. Durante la carga, los electrones del cátodo fluyen desde el circuito externo hasta el ánodo atraídos por la tensión positiva de la fuente de alimentación. Al mismo tiempo, los iones de litio generados por el cátodo entran en el grafito del ánodo a través del electrolito.
Durante la descarga, los electrones regresan del ánodo al cátodo a través de un circuito externo, mientras que los iones de litio regresan al cátodo desde el circuito externo. electrolito de batería de iones de litio. Este es el principio de carga y descarga de la batería de iones de litio.
¿Por qué no se recomienda cargar completamente la batería ternaria de litio?
Esto está relacionado principalmente con las características del material del cátodo. Como ya se ha mencionado, las baterías de litio se basan esencialmente en el movimiento de ida y vuelta de los iones de litio y los electrones para generar corriente y almacenar electricidad. Durante la carga, los electrones y los iones de litio son expulsados del cátodo y llegan al ánodo. Durante la descarga, los iones de litio y los electrones salen del ánodo y llegan al cátodo.
Si los iones de litio fluyen hacia el cátodo durante la carga y el cátodo sigue conservando la posición de los iones de litio durante la descarga, será difícil que la capacidad de la batería decaiga. Si los iones de litio fluyen hacia el cátodo durante la carga, pero las vacantes están ocupadas por otras sustancias, entonces parte de los iones de litio en el cátodo no tendrán a dónde ir durante la descarga, lo que hará que la capacidad de la batería decaiga.
El material del cátodo de la batería ternaria de litio es inestable, y los iones divalentes de níquel y los iones de litio que contiene tienen diámetros similares. Durante la carga, todos los iones de litio corren hacia el ánodo. En ese momento, algunos iones de níquel pueden ocupar la posición de los iones de litio, lo que hace que disminuya la capacidad de la batería.
Por lo tanto, al diseñar la batería, el número de materiales catódicos en las baterías ternarias de litio será mayor que el de materiales anódicos. En pocas palabras, proporciona más iones de litio y espacio para almacenarlos, lo que puede garantizar la estabilidad de la capacidad. Pero esto conlleva un nuevo problema, y es que el ánodo no tiene tanto espacio para alojar todos los iones de litio de la batería durante la carga.
Esto requiere precaución a la hora de cargar. La carga debe detenerse a tiempo después de que el ánodo esté lleno de iones de litio. De lo contrario, los iones de litio seguirán moviéndose hacia el ánodo y éste ya no tendrá espacio para albergarlos.
En este momento, los iones de litio se cristalizarán, lo que puede afectar a la vida útil en el mejor de los casos, o perforar el diafragma y provocar un cortocircuito, causando peligro. Por lo tanto, es útil reducir este riesgo no cargando completamente cada vez.
¿Por qué las baterías LiFePO4 deben cargarse por completo con regularidad?
Dado que el voltaje de la batería es una base importante para que el sistema de gestión de baterías juzgue la potencia del pack de baterías, el rango de voltaje operativo de las baterías de litio hierro fosfato es particularmente estrecho, y su voltaje cambia muy poco con la capacidad dentro de un amplio rango.
Por ejemplo, el voltaje puede ser el mismo cuando la potencia de la batería es 30% y 60%. Esto volverá loco al sistema de gestión de la batería, que no podrá juzgar en absoluto la capacidad de la batería por el voltaje. Por lo tanto, es necesario cargarla por completo con regularidad y dejar que el sistema de gestión de la batería calibre la potencia.
Además, las moléculas del materiales catódicos de las baterías de litio-hierro-fosfato están muy apretadas, lo que las hace muy estables, pero también limita la velocidad de movimiento de los iones de litio, lo que se traduce en una baja densidad energética.
Sin embargo, debido a su gran estabilidad, cuando los iones de litio fluyen hacia el electrodo negativo durante la carga, no habrá otras sustancias ocupando la posición de los iones de litio en el electrodo positivo, por lo que su vida útil es más larga, y no es tan sensible a la sobrecarga como las baterías de litio ternarias.
Así que si compra un bicicleta eléctrica de dos ruedasSi el vehículo no se carga correctamente, debes averiguar qué tipo de batería utiliza el vehículo para la carga. Lo mejor es leer atentamente el manual de usuario y seguir las indicaciones para cargar la batería, a fin de maximizar su vida útil.