Carregamento e descarregamento da bateria de iões de lítio - 12 métodos de carregamento/descarregamento
Índice
Como uma espécie de dispositivo de conversão mútua "energia química - energia eléctrica", as baterias de lítio são obrigadas a carregar e descarregar no processo de utilização. Um método razoável de carga e descarga pode não só reduzir o grau de danos da pilha de lítio, mas também dar pleno desempenho à pilha de lítio.
O que é o carregamento e o descarregamento da bateria de iões de lítio
A bateria de lítio é composta por cátodo, ânodo, separador e eletrólito. O separador de baterias de lítio permite a passagem de iões de lítio, mas não de electrões.
Durante o carregamento, sob a ação de uma fonte de energia externa, os átomos de lítio no cátodo decompõem-se em electrões e iões de lítio, pelo que os iões de lítio se deslocam através do separador para o ânodo de bateria de iões de lítioe os electrões deslocam-se através do circuito externo para o ânodo. Ao descarregar, os átomos de lítio no ânodo da bateria de iões de lítio decompõem-se em electrões e iões de lítio, que passam através de um circuito externo para a extremidade positiva e através de um separador para o cátodo. Este processo é designado por carga e descarga da bateria de iões de lítio.
Método de carregamento de uma bateria de iões de lítio
Quer se trate de uma bateria eléctrica ou de uma bateria de consumo, o método de carregamento recomendado pela indústria e pela norma para as baterias de lítio é o carregamento com corrente constante e tensão constante (CC-CV). Para além do modo de carregamento CC-CV padrão, a bateria de lítio também pode ser carregada com CC, CV, CP, CP-CV e assim por diante.
Carga de corrente constante
Carga CC é a abreviatura de carga de corrente constante. Durante todo o processo de carregamento, a corrente é constante e a tensão aumenta gradualmente. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de carga CC
Carga de tensão constante
Carga CV é a abreviatura de carga de tensão constante. A tensão no momento do carregamento atinge o valor definido e a corrente está no estado de pico. Como mostra a figura abaixo, após a descarga da bateria de lítio atingir 3,0V, a corrente de carga instantânea de tensão constante de 4,2V atinge cerca de 17,5C e, em seguida, a corrente diminui gradualmente até o carregamento terminar após atingir o valor definido. Sugestão: Não utilizar este método.
Curva de carga CV
Corrente constante e carga de tensão constante
Carregamento CC-CV é a abreviatura de carregamento com corrente constante e tensão constante. Este modo de carregamento é a combinação do carregamento CC e do carregamento CV. Durante o processo de carga, a corrente mantém-se primeiro constante e, quando a tensão é carregada até à tensão limite superior, a tensão mantém-se constante e inalterada. Finalmente, o carregamento termina depois de a corrente diminuir gradualmente para o valor definido. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de carga CC-CV
Carga de energia constante
O carregamento CP é a abreviatura de carregamento de potência constante. A potência é mantida constante durante o processo de carregamento e a corrente diminui gradualmente à medida que a tensão aumenta durante o carregamento. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de carga CP
Potência constante e carga de tensão constante
A carga CP-CV é a abreviatura de carga de potência constante e tensão constante. É uma combinação de carregamento de potência constante e carregamento de tensão constante. Primeiro, o carregamento de potência constante até à tensão de terminação e, em seguida, mantém a tensão constante. Quando a corrente diminui para o valor definido, o carregamento termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de carga CP-CV
Método de descarga de uma bateria de iões de lítio
Para além do modo de descarga CC exigido pela norma, as baterias de lítio também podem efetuar descarga CV, descarga CC-CV, descarga CP, descarga CP-CC-CV, descarga CR, descarga CR-CV, etc.
Descarga de corrente constante
A descarga CC é a abreviatura de descarga de corrente constante. É o modo de descarga mais comum da bateria de lítio. Durante todo o processo de descarga, a corrente permanece constante, a tensão diminui gradualmente até à tensão de terminação e a descarga termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de descarga CC
Descarga de tensão constante
Descarga CV é a abreviatura de descarga de tensão constante. A tensão atinge o valor definido e a corrente está no estado de pico. Como mostra a figura abaixo, defina a descarga de tensão constante da bateria de lítio para 3,0V, e a corrente de descarga instantânea atinge 30C-35C, depois a corrente diminui gradualmente e a descarga termina quando atinge o valor definido. Sugestão: Não utilizar este método.
Curva de descarga CV
Descarga com corrente constante e tensão constante
A descarga CC-CV é a abreviatura de descarga a corrente constante e tensão constante. É uma combinação de descarga CC e descarga CV. Primeiro, descarrega com uma corrente constante para a tensão de terminação, mantém a tensão inalterada e, em seguida, a corrente diminui gradualmente para o valor definido, a descarga termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de descarga CC-CV
Descarga de energia constante
Descarga CP é a abreviatura de descarga de potência constante. A potência é mantida constante durante a descarga. À medida que a tensão diminui durante a descarga, a corrente aumenta gradualmente. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de descarga CP
Potência constante, corrente constante e descarga de tensão constante
A descarga CP-CC-CV é a abreviatura de descarga de potência constante, corrente constante e tensão constante. É um método de descarga combinado de CP, CC e CV. A potência constante é descarregada primeiro para a tensão de terminação. Quando a corrente no final do CP é maior do que a corrente CC na fase seguinte, a tensão de descarga CC aumenta primeiro e depois diminui para a tensão de terminação e, em seguida, a tensão é constante até que a corrente diminua para o valor definido e a descarga termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de descarga CP-CC-CV
Descarga de resistência constante
Descarga CR é a abreviatura de descarga de resistência constante. É equivalente a uma resistência externa. De acordo com U=I* (R externo +DCR), uma vez que a resistência externa é suficientemente grande, o valor da corrente diminuirá gradualmente com a diminuição da tensão no processo de descarga de resistência constante. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de descarga CR
Resistência constante e descarga de tensão constante
A descarga CR-CV é a abreviatura de resistência constante e descarga de tensão constante. É uma combinação de descarga CR e descarga CV, ou seja, primeiro descarrega para a tensão de terminação com resistência constante e, em seguida, mantém a tensão constante e inalterada. Quando a corrente diminui para o valor definido, a descarga termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Curva de descarga CR-CV
Em suma, existem vários métodos para carregar e descarregar a bateria de iões de lítio, mas, em última análise, são processos de um único passo ou combinados com base em CC (corrente constante), CV (tensão constante), CP (potência constante) ou CR (resistência constante). As alterações de corrente e tensão destes métodos de carga e descarga são referidas na tabela seguinte.
Variação da corrente e da tensão
Atualmente, o modo de carregamento mais comum das baterias de lítio continua a ser o CC-CV, o que se deve ao facto de existir um fenómeno de polarização nas baterias de lítio (a tensão imediata não é a tensão em estado estacionário). Na fase CC, a corrente é grande e a velocidade de carregamento é rápida. Depois de a tensão subir para a tensão superior, o potencial constante é mantido e os electrões do circuito externo e o Li+ reagem em conjunto no elétrodo negativo. O número de electrões envolvidos na reação diminui e a corrente diminui gradualmente. Quando a corrente diminui para 0 (idealmente), a polarização é completamente eliminada e a bateria de lítio está totalmente carregada.
No entanto, o modo CC é normalmente adotado no processo de descarga das baterias de lítio, que pode ser para facilitar o cálculo da capacidade ou a estimativa do SOC. Em condições reais, a descarga de potência constante é mais utilizada.
Resumo
A escolha do carregamento e descarregamento da bateria de iões de lítio deve ter em conta a conveniência do processamento de dados, a eficiência do carregamento/descarregamento e o risco de danos internos na bateria de lítio, o que deve não só dar pleno desempenho à bateria de lítio, mas também uma deteção rápida e precisa. Atualmente, a deteção da bateria de lítio baseia-se principalmente no modo de carga CC-CV e no modo de descarga CC, mas nas condições reais de utilização do terminal, o modo CP é utilizado principalmente.
Carregamento e descarregamento da bateria de iões de lítio - 12 métodos de carregamento/descarregamento
Índice
Como uma espécie de dispositivo de conversão mútua "energia química - energia eléctrica", as baterias de lítio são obrigadas a carregar e descarregar no processo de utilização. Um método razoável de carga e descarga pode não só reduzir o grau de danos da pilha de lítio, mas também dar pleno desempenho à pilha de lítio.
O que é o carregamento e o descarregamento da bateria de iões de lítio
A bateria de lítio é composta por cátodo, ânodo, separador e eletrólito. O separador de baterias de lítio permite a passagem de iões de lítio, mas não de electrões.
Durante o carregamento, sob a ação de uma fonte de energia externa, os átomos de lítio no cátodo decompõem-se em electrões e iões de lítio, pelo que os iões de lítio se deslocam através do separador para o ânodo de bateria de iões de lítioe os electrões deslocam-se através do circuito externo para o ânodo.
Ao descarregar, os átomos de lítio no ânodo da bateria de iões de lítio decompõem-se em electrões e iões de lítio, que passam através de um circuito externo para a extremidade positiva e através de um separador para o cátodo.
Este processo é designado por carga e descarga da bateria de iões de lítio.
Método de carregamento de uma bateria de iões de lítio
Quer se trate de uma bateria eléctrica ou de uma bateria de consumo, o método de carregamento recomendado pela indústria e pela norma para as baterias de lítio é o carregamento com corrente constante e tensão constante (CC-CV). Para além do modo de carregamento CC-CV padrão, a bateria de lítio também pode ser carregada com CC, CV, CP, CP-CV e assim por diante.
Carga de corrente constante
Carga CC é a abreviatura de carga de corrente constante. Durante todo o processo de carregamento, a corrente é constante e a tensão aumenta gradualmente. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Carga de tensão constante
Carga CV é a abreviatura de carga de tensão constante. A tensão no momento do carregamento atinge o valor definido e a corrente está no estado de pico. Como mostra a figura abaixo, após a descarga da bateria de lítio atingir 3,0V, a corrente de carga instantânea de tensão constante de 4,2V atinge cerca de 17,5C e, em seguida, a corrente diminui gradualmente até o carregamento terminar após atingir o valor definido. Sugestão: Não utilizar este método.
Corrente constante e carga de tensão constante
Carregamento CC-CV é a abreviatura de carregamento com corrente constante e tensão constante. Este modo de carregamento é a combinação do carregamento CC e do carregamento CV. Durante o processo de carga, a corrente mantém-se primeiro constante e, quando a tensão é carregada até à tensão limite superior, a tensão mantém-se constante e inalterada. Finalmente, o carregamento termina depois de a corrente diminuir gradualmente para o valor definido. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Carga de energia constante
O carregamento CP é a abreviatura de carregamento de potência constante. A potência é mantida constante durante o processo de carregamento e a corrente diminui gradualmente à medida que a tensão aumenta durante o carregamento. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Potência constante e carga de tensão constante
A carga CP-CV é a abreviatura de carga de potência constante e tensão constante. É uma combinação de carregamento de potência constante e carregamento de tensão constante. Primeiro, o carregamento de potência constante até à tensão de terminação e, em seguida, mantém a tensão constante. Quando a corrente diminui para o valor definido, o carregamento termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Método de descarga de uma bateria de iões de lítio
Para além do modo de descarga CC exigido pela norma, as baterias de lítio também podem efetuar descarga CV, descarga CC-CV, descarga CP, descarga CP-CC-CV, descarga CR, descarga CR-CV, etc.
Descarga de corrente constante
A descarga CC é a abreviatura de descarga de corrente constante. É o modo de descarga mais comum da bateria de lítio. Durante todo o processo de descarga, a corrente permanece constante, a tensão diminui gradualmente até à tensão de terminação e a descarga termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Descarga de tensão constante
Descarga CV é a abreviatura de descarga de tensão constante. A tensão atinge o valor definido e a corrente está no estado de pico. Como mostra a figura abaixo, defina a descarga de tensão constante da bateria de lítio para 3,0V, e a corrente de descarga instantânea atinge 30C-35C, depois a corrente diminui gradualmente e a descarga termina quando atinge o valor definido. Sugestão: Não utilizar este método.
Descarga com corrente constante e tensão constante
A descarga CC-CV é a abreviatura de descarga a corrente constante e tensão constante. É uma combinação de descarga CC e descarga CV. Primeiro, descarrega com uma corrente constante para a tensão de terminação, mantém a tensão inalterada e, em seguida, a corrente diminui gradualmente para o valor definido, a descarga termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Descarga de energia constante
Descarga CP é a abreviatura de descarga de potência constante. A potência é mantida constante durante a descarga. À medida que a tensão diminui durante a descarga, a corrente aumenta gradualmente. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Potência constante, corrente constante e descarga de tensão constante
A descarga CP-CC-CV é a abreviatura de descarga de potência constante, corrente constante e tensão constante. É um método de descarga combinado de CP, CC e CV. A potência constante é descarregada primeiro para a tensão de terminação. Quando a corrente no final do CP é maior do que a corrente CC na fase seguinte, a tensão de descarga CC aumenta primeiro e depois diminui para a tensão de terminação e, em seguida, a tensão é constante até que a corrente diminua para o valor definido e a descarga termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Descarga de resistência constante
Descarga CR é a abreviatura de descarga de resistência constante. É equivalente a uma resistência externa. De acordo com U=I* (R externo +DCR), uma vez que a resistência externa é suficientemente grande, o valor da corrente diminuirá gradualmente com a diminuição da tensão no processo de descarga de resistência constante. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Resistência constante e descarga de tensão constante
A descarga CR-CV é a abreviatura de resistência constante e descarga de tensão constante. É uma combinação de descarga CR e descarga CV, ou seja, primeiro descarrega para a tensão de terminação com resistência constante e, em seguida, mantém a tensão constante e inalterada. Quando a corrente diminui para o valor definido, a descarga termina. Sugestão: Permitir a utilização deste método.
Em suma, existem vários métodos para carregar e descarregar a bateria de iões de lítio, mas, em última análise, são processos de um único passo ou combinados com base em CC (corrente constante), CV (tensão constante), CP (potência constante) ou CR (resistência constante). As alterações de corrente e tensão destes métodos de carga e descarga são referidas na tabela seguinte.
Atualmente, o modo de carregamento mais comum das baterias de lítio continua a ser o CC-CV, o que se deve ao facto de existir um fenómeno de polarização nas baterias de lítio (a tensão imediata não é a tensão em estado estacionário).
Na fase CC, a corrente é grande e a velocidade de carregamento é rápida. Depois de a tensão subir para a tensão superior, o potencial constante é mantido e os electrões do circuito externo e o Li+ reagem em conjunto no elétrodo negativo. O número de electrões envolvidos na reação diminui e a corrente diminui gradualmente. Quando a corrente diminui para 0 (idealmente), a polarização é completamente eliminada e a bateria de lítio está totalmente carregada.
No entanto, o modo CC é normalmente adotado no processo de descarga das baterias de lítio, que pode ser para facilitar o cálculo da capacidade ou a estimativa do SOC. Em condições reais, a descarga de potência constante é mais utilizada.
Resumo
A escolha do carregamento e descarregamento da bateria de iões de lítio deve ter em conta a conveniência do processamento de dados, a eficiência do carregamento/descarregamento e o risco de danos internos na bateria de lítio, o que deve não só dar pleno desempenho à bateria de lítio, mas também uma deteção rápida e precisa. Atualmente, a deteção da bateria de lítio baseia-se principalmente no modo de carga CC-CV e no modo de descarga CC, mas nas condições reais de utilização do terminal, o modo CP é utilizado principalmente.