Pengisian dan pengosongan baterai lithium ion - 12 metode pengisian/pengosongan
Daftar Isi
Sebagai semacam perangkat energi konversi timbal balik "energi kimia - energi listrik", baterai lithium terikat untuk mengisi dan melepaskan dalam proses penggunaan. Metode pengisian dan pengosongan yang wajar tidak hanya dapat mengurangi tingkat kerusakan baterai lithium, tetapi juga memberikan performa penuh pada kinerja baterai lithium.
Apa itu Pengisian dan pengosongan baterai lithium ion
Baterai litium terdiri dari katoda, anoda, pemisah, dan elektrolit. The pemisah baterai lithium memungkinkan ion litium melewatinya, tetapi tidak untuk elektron.
Saat mengisi daya, di bawah aksi sumber daya eksternal, atom litium pada katoda terurai menjadi elektron dan ion litium sehingga ion litium akan bergerak melalui pemisah ke anoda baterai lithium iondan elektron akan bergerak melalui sirkuit luar ke anoda. Saat pengosongan, atom lithium pada anoda baterai ion lithium terurai menjadi elektron dan ion lithium, yang melewati sirkuit luar ke ujung positif dan melalui pemisah ke katoda. Proses ini disebut proses pengisian dan pengosongan baterai lithium ion.
Metode pengisian daya baterai lithium ion
Baik itu baterai daya atau baterai konsumen, metode pengisian daya yang direkomendasikan oleh industri dan standar pengisian daya baterai lithium adalah pengisian daya tegangan konstan arus konstan (CC-CV). Selain mode pengisian CC-CV standar, baterai lithium juga dapat diisi CC, diisi CV, diisi CP, diisi CP-CV, dan sebagainya.
Pengisian daya arus konstan
CC charge adalah kependekan dari constant current charge (pengisian arus konstan). Selama seluruh proses pengisian daya, arus konstan dan voltase meningkat secara bertahap. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva muatan CC
Pengisian daya tegangan konstan
Pengisian CV adalah kependekan dari pengisian tegangan konstan. Tegangan pada saat pengisian mencapai nilai yang ditetapkan dan arus berada dalam kondisi puncak. Seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini, setelah pengosongan baterai lithium mencapai 3,0V, arus pengisian seketika dari tegangan konstan 4,2V mencapai sekitar 17,5C, dan kemudian arus secara bertahap menurun hingga pengisian berakhir setelah mencapai nilai yang ditetapkan. Saran: Jangan gunakan metode ini.
Kurva biaya CV
Arus konstan dan muatan tegangan konstan
Pengisian daya CC-CV adalah kependekan dari pengisian daya arus konstan dan tegangan konstan. Mode pengisian daya ini adalah kombinasi pengisian daya CC dan pengisian daya CV. Selama proses pengisian daya, arus pertama tetap konstan, dan ketika tegangan diisi ke tegangan batas atas, tegangan tetap konstan dan tidak berubah. Terakhir, pengisian daya berakhir setelah arus secara bertahap menurun ke nilai yang ditetapkan. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva muatan CC-CV
Pengisian daya konstan
CP charge adalah kependekan dari constant power charge (pengisian daya konstan). Daya dijaga konstan selama proses pengisian daya, dan arus akan berkurang secara bertahap seiring dengan meningkatnya voltase selama pengisian daya. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva muatan CP
Daya konstan dan pengisian tegangan konstan
Pengisian daya CP-CV adalah kependekan dari daya konstan dan pengisian tegangan konstan. Ini adalah kombinasi pengisian daya konstan dan pengisian tegangan konstan. Pertama, pengisian daya konstan ke tegangan terminasi, dan kemudian menjaga tegangan tetap konstan. Apabila arus menurun ke nilai yang ditetapkan, pengisian daya berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva muatan CP-CV
Metode pemakaian baterai lithium ion
Selain mode pengosongan CC yang disyaratkan oleh standar, baterai lithium juga dapat melakukan pengosongan CV, pengosongan CC-CV, pengosongan CP, pengosongan CP-CC-CV, pengosongan CR, pengosongan CR-CV, dan sebagainya.
Debit arus konstan
Pengosongan CC adalah kependekan dari pengosongan arus konstan. Ini adalah mode pengosongan yang paling umum dari baterai lithium. Selama seluruh proses pengosongan, arus tetap konstan, tegangan secara bertahap menurun ke tegangan terminasi, dan pengosongan berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva debit CC
Pelepasan tegangan konstan
Pelepasan CV adalah kependekan dari pelepasan tegangan konstan. Tegangan mencapai nilai yang ditetapkan dan arus berada dalam kondisi puncak. Seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini, tetapkan pengosongan tegangan konstan baterai lithium ke 3.0V, dan arus pengosongan instan mencapai 30C-35C, kemudian arus secara bertahap berkurang, dan pengosongan berakhir ketika mencapai nilai yang ditetapkan. Saran: Jangan gunakan metode ini.
Kurva debit CV
Pengosongan arus konstan dan tegangan konstan
Pelepasan CC-CV adalah kependekan dari pelepasan arus konstan dan tegangan konstan. Ini adalah kombinasi dari pelepasan CC dan pelepasan CV. Pertama, lepaskan dengan arus konstan ke tegangan terminasi, jaga agar tegangan tidak berubah, dan kemudian arus secara bertahap menurun ke nilai yang ditetapkan, pelepasan berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva debit CC-CV
Pelepasan daya yang konstan
Pelepasan CP adalah kependekan dari pelepasan daya konstan. Daya dijaga konstan selama pelepasan. Saat tegangan menurun selama pengosongan, arus meningkat secara bertahap. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva pelepasan CP
Daya konstan dan arus konstan serta pelepasan tegangan konstan
Pelepasan CP-CC-CV adalah kependekan dari daya konstan dan arus konstan serta pelepasan tegangan konstan. Ini adalah metode pelepasan kombinasi CP, CC dan CV, Daya konstan dilepaskan ke tegangan terminasi terlebih dahulu. Ketika arus pada akhir CP lebih besar dari arus CC pada tahap berikutnya, tegangan pelepasan CC pertama-tama akan naik dan kemudian turun ke tegangan terminasi, dan kemudian tegangan konstan sampai arus berkurang ke nilai yang ditetapkan, dan pengosongan berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva debit CP-CC-CV
Pelepasan resistansi konstan
Pelepasan CR adalah kependekan dari pelepasan resistansi konstan. Ini setara dengan resistansi eksternal. Menurut U = I* (R eksternal + DCR), karena resistansi eksternal cukup besar, maka nilai arus secara bertahap akan menurun dengan penurunan tegangan dalam proses pelepasan resistansi konstan. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva debit CR
Resistansi konstan dan pelepasan tegangan konstan
Pelepasan CR-CV adalah kependekan dari resistansi konstan dan pelepasan tegangan konstan. Ini adalah kombinasi pelepasan CR dan pelepasan CV, yaitu pelepasan pertama ke tegangan terminasi dengan resistansi konstan, dan kemudian menjaga tegangan tetap konstan dan tidak berubah. Apabila arus menurun ke nilai yang ditetapkan, pelepasan berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Kurva debit CR-CV
Singkatnya, ada berbagai metode untuk pengisian dan pengosongan baterai lithium ion, tetapi dalam analisis akhir, mereka adalah proses satu langkah atau gabungan berdasarkan CC (arus konstan), CV (tegangan konstan), CP (daya konstan) atau CR (resistansi konstan). Perubahan arus dan tegangan dari metode pengisian dan pengosongan ini dirujuk ke tabel berikut.
Perubahan arus dan tegangan
Saat ini, mode pengisian daya utama baterai lithium masih CC-CV, yang disebabkan oleh fenomena polarisasi yang ada pada baterai lithium (tegangan langsung bukan tegangan kondisi tunak). Pada tahap CC, arusnya besar dan kecepatan pengisian cepat. Setelah tegangan naik ke tegangan atas, potensi konstan dipertahankan, dan elektron sirkuit eksternal serta Li+ bereaksi bersama pada elektroda negatif. Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi berkurang dan arus berkurang secara bertahap. Ketika arus berkurang hingga 0 (idealnya), polarisasi sepenuhnya dihilangkan dan baterai lithium terisi penuh.
Namun demikian, mode CC biasanya diadopsi dalam proses pengosongan baterai lithium, yang mungkin untuk memfasilitasi perhitungan kapasitas atau estimasi SOC. Dalam kondisi aktual, pengosongan daya konstan sebagian besar digunakan.
Ringkasan
Pilihan pengisian dan pengosongan baterai lithium ion harus mempertimbangkan kenyamanan pemrosesan data, efisiensi pengisian/pengosongan, dan risiko kerusakan internal pada baterai lithium, yang seharusnya tidak hanya memberikan kinerja penuh pada kinerja baterai lithium, tetapi juga deteksi yang cepat dan akurat. Saat ini, deteksi baterai lithium terutama didasarkan pada mode pengisian CC-CV dan mode pengosongan CC, tetapi dalam kondisi penggunaan terminal yang sebenarnya, mode CP terutama digunakan.
Pengisian dan pengosongan baterai lithium ion - 12 metode pengisian/pengosongan
Daftar Isi
Sebagai semacam perangkat energi konversi timbal balik "energi kimia - energi listrik", baterai lithium terikat untuk mengisi dan melepaskan dalam proses penggunaan. Metode pengisian dan pengosongan yang wajar tidak hanya dapat mengurangi tingkat kerusakan baterai lithium, tetapi juga memberikan performa penuh pada kinerja baterai lithium.
Apa itu Pengisian dan pengosongan baterai lithium ion
Baterai litium terdiri dari katoda, anoda, pemisah, dan elektrolit. The pemisah baterai lithium memungkinkan ion litium melewatinya, tetapi tidak untuk elektron.
Saat mengisi daya, di bawah aksi sumber daya eksternal, atom litium pada katoda terurai menjadi elektron dan ion litium sehingga ion litium akan bergerak melalui pemisah ke anoda baterai lithium iondan elektron akan bergerak melalui sirkuit luar ke anoda.
Saat pengosongan, atom lithium pada anoda baterai ion lithium terurai menjadi elektron dan ion lithium, yang melewati sirkuit luar ke ujung positif dan melalui pemisah ke katoda.
Proses ini disebut proses pengisian dan pengosongan baterai lithium ion.
Metode pengisian daya baterai lithium ion
Baik itu baterai daya atau baterai konsumen, metode pengisian daya yang direkomendasikan oleh industri dan standar pengisian daya baterai lithium adalah pengisian daya tegangan konstan arus konstan (CC-CV). Selain mode pengisian CC-CV standar, baterai lithium juga dapat diisi CC, diisi CV, diisi CP, diisi CP-CV, dan sebagainya.
Pengisian daya arus konstan
CC charge adalah kependekan dari constant current charge (pengisian arus konstan). Selama seluruh proses pengisian daya, arus konstan dan voltase meningkat secara bertahap. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Pengisian daya tegangan konstan
Pengisian CV adalah kependekan dari pengisian tegangan konstan. Tegangan pada saat pengisian mencapai nilai yang ditetapkan dan arus berada dalam kondisi puncak. Seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini, setelah pengosongan baterai lithium mencapai 3,0V, arus pengisian seketika dari tegangan konstan 4,2V mencapai sekitar 17,5C, dan kemudian arus secara bertahap menurun hingga pengisian berakhir setelah mencapai nilai yang ditetapkan. Saran: Jangan gunakan metode ini.
Arus konstan dan muatan tegangan konstan
Pengisian daya CC-CV adalah kependekan dari pengisian daya arus konstan dan tegangan konstan. Mode pengisian daya ini adalah kombinasi pengisian daya CC dan pengisian daya CV. Selama proses pengisian daya, arus pertama tetap konstan, dan ketika tegangan diisi ke tegangan batas atas, tegangan tetap konstan dan tidak berubah. Terakhir, pengisian daya berakhir setelah arus secara bertahap menurun ke nilai yang ditetapkan. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Pengisian daya konstan
CP charge adalah kependekan dari constant power charge (pengisian daya konstan). Daya dijaga konstan selama proses pengisian daya, dan arus akan berkurang secara bertahap seiring dengan meningkatnya voltase selama pengisian daya. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Daya konstan dan pengisian tegangan konstan
Pengisian daya CP-CV adalah kependekan dari daya konstan dan pengisian tegangan konstan. Ini adalah kombinasi pengisian daya konstan dan pengisian tegangan konstan. Pertama, pengisian daya konstan ke tegangan terminasi, dan kemudian menjaga tegangan tetap konstan. Apabila arus menurun ke nilai yang ditetapkan, pengisian daya berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Metode pemakaian baterai lithium ion
Selain mode pengosongan CC yang disyaratkan oleh standar, baterai lithium juga dapat melakukan pengosongan CV, pengosongan CC-CV, pengosongan CP, pengosongan CP-CC-CV, pengosongan CR, pengosongan CR-CV, dan sebagainya.
Debit arus konstan
Pengosongan CC adalah kependekan dari pengosongan arus konstan. Ini adalah mode pengosongan yang paling umum dari baterai lithium. Selama seluruh proses pengosongan, arus tetap konstan, tegangan secara bertahap menurun ke tegangan terminasi, dan pengosongan berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Pelepasan tegangan konstan
Pelepasan CV adalah kependekan dari pelepasan tegangan konstan. Tegangan mencapai nilai yang ditetapkan dan arus berada dalam kondisi puncak. Seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini, tetapkan pengosongan tegangan konstan baterai lithium ke 3.0V, dan arus pengosongan instan mencapai 30C-35C, kemudian arus secara bertahap berkurang, dan pengosongan berakhir ketika mencapai nilai yang ditetapkan. Saran: Jangan gunakan metode ini.
Pengosongan arus konstan dan tegangan konstan
Pelepasan CC-CV adalah kependekan dari pelepasan arus konstan dan tegangan konstan. Ini adalah kombinasi dari pelepasan CC dan pelepasan CV. Pertama, lepaskan dengan arus konstan ke tegangan terminasi, jaga agar tegangan tidak berubah, dan kemudian arus secara bertahap menurun ke nilai yang ditetapkan, pelepasan berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Pelepasan daya yang konstan
Pelepasan CP adalah kependekan dari pelepasan daya konstan. Daya dijaga konstan selama pelepasan. Saat tegangan menurun selama pengosongan, arus meningkat secara bertahap. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Daya konstan dan arus konstan serta pelepasan tegangan konstan
Pelepasan CP-CC-CV adalah kependekan dari daya konstan dan arus konstan serta pelepasan tegangan konstan. Ini adalah metode pelepasan kombinasi CP, CC dan CV, Daya konstan dilepaskan ke tegangan terminasi terlebih dahulu. Ketika arus pada akhir CP lebih besar dari arus CC pada tahap berikutnya, tegangan pelepasan CC pertama-tama akan naik dan kemudian turun ke tegangan terminasi, dan kemudian tegangan konstan sampai arus berkurang ke nilai yang ditetapkan, dan pengosongan berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Pelepasan resistansi konstan
Pelepasan CR adalah kependekan dari pelepasan resistansi konstan. Ini setara dengan resistansi eksternal. Menurut U = I* (R eksternal + DCR), karena resistansi eksternal cukup besar, maka nilai arus secara bertahap akan menurun dengan penurunan tegangan dalam proses pelepasan resistansi konstan. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Resistansi konstan dan pelepasan tegangan konstan
Pelepasan CR-CV adalah kependekan dari resistansi konstan dan pelepasan tegangan konstan. Ini adalah kombinasi pelepasan CR dan pelepasan CV, yaitu pelepasan pertama ke tegangan terminasi dengan resistansi konstan, dan kemudian menjaga tegangan tetap konstan dan tidak berubah. Apabila arus menurun ke nilai yang ditetapkan, pelepasan berakhir. Saran: Izinkan untuk menggunakan metode ini.
Singkatnya, ada berbagai metode untuk pengisian dan pengosongan baterai lithium ion, tetapi dalam analisis akhir, mereka adalah proses satu langkah atau gabungan berdasarkan CC (arus konstan), CV (tegangan konstan), CP (daya konstan) atau CR (resistansi konstan). Perubahan arus dan tegangan dari metode pengisian dan pengosongan ini dirujuk ke tabel berikut.
Saat ini, mode pengisian daya utama baterai lithium masih CC-CV, yang disebabkan oleh fenomena polarisasi yang ada pada baterai lithium (tegangan langsung bukan tegangan kondisi tunak).
Pada tahap CC, arusnya besar dan kecepatan pengisian cepat. Setelah tegangan naik ke tegangan atas, potensi konstan dipertahankan, dan elektron sirkuit eksternal serta Li+ bereaksi bersama pada elektroda negatif. Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi berkurang dan arus berkurang secara bertahap. Ketika arus berkurang hingga 0 (idealnya), polarisasi sepenuhnya dihilangkan dan baterai lithium terisi penuh.
Namun demikian, mode CC biasanya diadopsi dalam proses pengosongan baterai lithium, yang mungkin untuk memfasilitasi perhitungan kapasitas atau estimasi SOC. Dalam kondisi aktual, pengosongan daya konstan sebagian besar digunakan.
Ringkasan
Pilihan pengisian dan pengosongan baterai lithium ion harus mempertimbangkan kenyamanan pemrosesan data, efisiensi pengisian/pengosongan, dan risiko kerusakan internal pada baterai lithium, yang seharusnya tidak hanya memberikan kinerja penuh pada kinerja baterai lithium, tetapi juga deteksi yang cepat dan akurat. Saat ini, deteksi baterai lithium terutama didasarkan pada mode pengisian CC-CV dan mode pengosongan CC, tetapi dalam kondisi penggunaan terminal yang sebenarnya, mode CP terutama digunakan.