As baterias de iões de lítio precisam de ser totalmente carregadas?
Bateria ternária de lítio e as baterias de fosfato de ferro e lítio são dois tipos de baterias de lítio atualmente muito utilizadas nos veículos movidos a novas energias. Os manuais de utilização dos veículos que utilizam baterias de lítio ternárias informam os utilizadores de que, se não percorrerem longas distâncias no uso diário, devem tentar não as utilizar. A bateria está totalmente carregada, mas é aconselhável carregá-la até 80%.
O manual do utilizador dos modelos de fosfato de ferro-lítio dirá aos utilizadores que é melhor carregar totalmente a bateria uma vez por semana. São ambas baterias de lítio, então porque é que existem diferenças tão significativas na sua utilização? Neste artigo, falaremos sobre este assunto.
Índice
O princípio da bateria de iões de lítio
O movimento direcionado dos electrões forma a corrente eléctrica. A corrente flui do positivo para o negativo, mas é essencialmente o fluxo de electrões do negativo para o positivo. E muitas substâncias na natureza têm electrões, e se pudermos controlar artificialmente o movimento desses electrões, então podemos fazer baterias.
A imagem acima é a estrutura da primeira bateria do mundo, que pode gerar corrente eléctrica utilizando folhas de cobre, folhas de zinco e água salgada. Embora não conheçamos o princípio específico, podemos definitivamente imaginar que a razão pela qual se pode descarregar é que ocorre essencialmente o movimento dos electrões. Vejamos como o zinco e o cobre geram corrente eléctrica.
Todos sabemos que um átomo é composto por um núcleo e uma camada exterior de electrões. O zinco tem dois electrões na sua camada mais externa. Como é muito ativo, é mais propenso a perder electrões. O elemento cobre tem um eletrão na camada mais externa do núcleo. Embora seja mais propenso a perder electrões, não é tão ativo como o zinco, pelo que o cobre é mais propenso a ganhar electrões do que o zinco.
Assim, quando ligamos a chapa de cobre e a chapa de zinco com fios, os electrões exteriores do elemento zinco deslocam-se para a chapa de cobre, provocando assim um movimento direcional dos electrões e gerando corrente.
Mas estas pilhas continuam a ser inutilizáveis. Como o zinco perde electrões e se transforma em iões de zinco com carga positiva, as cargas positivas e negativas atraem-se mutuamente, o que atrai os electrões e os impede de se deslocarem para o cobre. Por isso, esta estrutura não pode continuar a gerar corrente.
Então, o que pode ser feito para gerar uma corrente estável? A resposta é adicionar eletrólito. Sempre que um átomo de zinco perde electrões para produzir iões de zinco, os iões de zinco entram no eletrólito e fluem para o cobre através do eletrólito. Isto evitará que os electrões sejam adsorvidos, permitindo que os electrões continuem a fluir para gerar corrente.
Só que esta pilha é descartável e não pode ser recarregada. O princípio das baterias de lítio é o mesmo que o anterior, baseando-se na migração de electrões para gerar corrente. A diferença é que as pilhas de lítio podem ser recarregadas.
O cátodo de uma bateria de lítio é um composto de lítio, como o lítio ternário ou o fosfato de ferro-lítio, e o ânodo é grafite. Durante o carregamento, os electrões do cátodo fluem do circuito externo para o ânodo sob a atração da tensão positiva da fonte de alimentação. Ao mesmo tempo, os iões de lítio gerados pelo cátodo entram na grafite do ânodo através do eletrólito.
Porque é que não é recomendado carregar totalmente a pilha de lítio ternária?
Este facto está principalmente relacionado com as características do material do cátodo. Como já foi referido, as baterias de lítio baseiam-se essencialmente no movimento de vaivém dos iões de lítio e dos electrões para gerar corrente e armazenar eletricidade. Durante o carregamento, os electrões e os iões de lítio são ejectados do cátodo e chegam ao ânodo. Durante a descarga, os iões de lítio e os electrões são libertados do ânodo e vão para o cátodo.
Se os iões de lítio fluírem para o cátodo durante o carregamento e o cátodo ainda mantiver a posição dos iões de lítio durante a descarga, então a capacidade da bateria será difícil de decair. Se os iões de lítio fluírem para o cátodo durante o carregamento, mas as vagas forem ocupadas por outras substâncias, então parte dos iões de lítio no cátodo não terão para onde ir durante a descarga, o que fará com que a capacidade da bateria diminua.
O material catódico da pilha de lítio ternária é instável e os iões de níquel divalente e os iões de lítio nela contidos têm diâmetros semelhantes. Durante o carregamento, os iões de lítio correm todos para o ânodo. Neste momento, alguns iões de níquel podem ocupar a posição dos iões de lítio, fazendo com que a capacidade da bateria diminua.
Por conseguinte, ao conceber a bateria, o número de materiais catódicos nas baterias de lítio ternárias será superior ao dos materiais anódicos. Em termos simples, fornece mais iões de lítio e espaço para armazenar iões de lítio, o que pode garantir a estabilidade da capacidade. Mas isto traz um novo problema, ou seja, o ânodo não tem tanto espaço para acomodar todos os iões de lítio na bateria durante o carregamento.
Este facto exige cautela durante o carregamento. O carregamento deve ser interrompido a tempo depois de o ânodo estar cheio de iões de lítio. Caso contrário, os iões de lítio continuarão a mover-se em direção ao ânodo e este deixará de ter espaço para os acomodar.
Neste momento, os iões de lítio cristalizarão, o que pode afetar a vida útil, na melhor das hipóteses, ou perfurar o diafragma e provocar um curto-circuito, causando perigo. Por conseguinte, é útil reduzir este risco não carregando totalmente a bateria de cada vez.
Porque é que a bateria LiFePO4 precisa de ser totalmente carregada regularmente?
Uma vez que a tensão da bateria é uma base importante para o sistema de gestão da bateria avaliar a potência do conjunto de baterias, a gama de tensão de funcionamento das baterias de fosfato de ferro-lítio é particularmente estreita e a sua tensão muda muito pouco com a capacidade dentro de uma vasta gama.
Por exemplo, a tensão pode ser a mesma quando a energia da bateria é 30% e 60%. Esta caraterística enlouquece o sistema de gestão da bateria, que não consegue avaliar a capacidade da bateria através da tensão. Por conseguinte, tem de ser totalmente carregada regularmente e deixar o sistema de gestão da bateria calibrar a potência.
Além disso, as moléculas do materiais catódicos das baterias de fosfato de ferro e lítio estão muito bem organizados, o que os torna altamente estáveis, mas também limita a velocidade de movimento dos iões de lítio, resultando numa baixa densidade energética.
No entanto, devido à sua elevada estabilidade, quando os iões de lítio fluem para o elétrodo negativo durante o carregamento, não haverá outras substâncias a ocupar a posição dos iões de lítio no elétrodo positivo, pelo que o seu tempo de vida é mais longo e não é tão sensível a sobrecargas como as baterias de lítio ternárias.
Assim, se comprar um bicicleta eléctrica de duas rodasPara saber qual é o tipo de bateria que o veículo utiliza para o carregamento, é necessário saber qual é o tipo de bateria que o veículo utiliza para o carregamento. É preferível ler atentamente o manual do utilizador e seguir as instruções para carregar a bateria, de modo a maximizar a vida útil da mesma.
Sorte
Olá, eu sou o Lucky, licenciado por uma universidade bem conhecida na China, agora principalmente envolvido na edição de artigos sobre baterias de lítio para motociclos e a estação de troca de baterias, estou empenhado em oferecer serviços e soluções sobre a estação de troca de baterias para várias indústrias.
As baterias de iões de lítio precisam de ser totalmente carregadas?
Bateria ternária de lítio e as baterias de fosfato de ferro e lítio são dois tipos de baterias de lítio atualmente muito utilizadas nos veículos movidos a novas energias. Os manuais de utilização dos veículos que utilizam baterias de lítio ternárias informam os utilizadores de que, se não percorrerem longas distâncias no uso diário, devem tentar não as utilizar. A bateria está totalmente carregada, mas é aconselhável carregá-la até 80%.
O manual do utilizador dos modelos de fosfato de ferro-lítio dirá aos utilizadores que é melhor carregar totalmente a bateria uma vez por semana. São ambas baterias de lítio, então porque é que existem diferenças tão significativas na sua utilização? Neste artigo, falaremos sobre este assunto.
O princípio da bateria de iões de lítio
O movimento direcionado dos electrões forma a corrente eléctrica. A corrente flui do positivo para o negativo, mas é essencialmente o fluxo de electrões do negativo para o positivo. E muitas substâncias na natureza têm electrões, e se pudermos controlar artificialmente o movimento desses electrões, então podemos fazer baterias.
A imagem acima é a estrutura da primeira bateria do mundo, que pode gerar corrente eléctrica utilizando folhas de cobre, folhas de zinco e água salgada. Embora não conheçamos o princípio específico, podemos definitivamente imaginar que a razão pela qual se pode descarregar é que ocorre essencialmente o movimento dos electrões. Vejamos como o zinco e o cobre geram corrente eléctrica.
Todos sabemos que um átomo é composto por um núcleo e uma camada exterior de electrões. O zinco tem dois electrões na sua camada mais externa. Como é muito ativo, é mais propenso a perder electrões. O elemento cobre tem um eletrão na camada mais externa do núcleo. Embora seja mais propenso a perder electrões, não é tão ativo como o zinco, pelo que o cobre é mais propenso a ganhar electrões do que o zinco.
Assim, quando ligamos a chapa de cobre e a chapa de zinco com fios, os electrões exteriores do elemento zinco deslocam-se para a chapa de cobre, provocando assim um movimento direcional dos electrões e gerando corrente.
Mas estas pilhas continuam a ser inutilizáveis. Como o zinco perde electrões e se transforma em iões de zinco com carga positiva, as cargas positivas e negativas atraem-se mutuamente, o que atrai os electrões e os impede de se deslocarem para o cobre. Por isso, esta estrutura não pode continuar a gerar corrente.
Então, o que pode ser feito para gerar uma corrente estável? A resposta é adicionar eletrólito. Sempre que um átomo de zinco perde electrões para produzir iões de zinco, os iões de zinco entram no eletrólito e fluem para o cobre através do eletrólito. Isto evitará que os electrões sejam adsorvidos, permitindo que os electrões continuem a fluir para gerar corrente.
Só que esta pilha é descartável e não pode ser recarregada. O princípio das baterias de lítio é o mesmo que o anterior, baseando-se na migração de electrões para gerar corrente. A diferença é que as pilhas de lítio podem ser recarregadas.
O cátodo de uma bateria de lítio é um composto de lítio, como o lítio ternário ou o fosfato de ferro-lítio, e o ânodo é grafite. Durante o carregamento, os electrões do cátodo fluem do circuito externo para o ânodo sob a atração da tensão positiva da fonte de alimentação. Ao mesmo tempo, os iões de lítio gerados pelo cátodo entram na grafite do ânodo através do eletrólito.
Durante a descarga, os electrões regressam do ânodo para o cátodo através de um circuito externo, enquanto os iões de lítio regressam ao cátodo a partir do eletrólito de bateria de iões de lítio. Este é o princípio de carga e descarga da bateria de iões de lítio.
Porque é que não é recomendado carregar totalmente a pilha de lítio ternária?
Este facto está principalmente relacionado com as características do material do cátodo. Como já foi referido, as baterias de lítio baseiam-se essencialmente no movimento de vaivém dos iões de lítio e dos electrões para gerar corrente e armazenar eletricidade. Durante o carregamento, os electrões e os iões de lítio são ejectados do cátodo e chegam ao ânodo. Durante a descarga, os iões de lítio e os electrões são libertados do ânodo e vão para o cátodo.
Se os iões de lítio fluírem para o cátodo durante o carregamento e o cátodo ainda mantiver a posição dos iões de lítio durante a descarga, então a capacidade da bateria será difícil de decair. Se os iões de lítio fluírem para o cátodo durante o carregamento, mas as vagas forem ocupadas por outras substâncias, então parte dos iões de lítio no cátodo não terão para onde ir durante a descarga, o que fará com que a capacidade da bateria diminua.
O material catódico da pilha de lítio ternária é instável e os iões de níquel divalente e os iões de lítio nela contidos têm diâmetros semelhantes. Durante o carregamento, os iões de lítio correm todos para o ânodo. Neste momento, alguns iões de níquel podem ocupar a posição dos iões de lítio, fazendo com que a capacidade da bateria diminua.
Por conseguinte, ao conceber a bateria, o número de materiais catódicos nas baterias de lítio ternárias será superior ao dos materiais anódicos. Em termos simples, fornece mais iões de lítio e espaço para armazenar iões de lítio, o que pode garantir a estabilidade da capacidade. Mas isto traz um novo problema, ou seja, o ânodo não tem tanto espaço para acomodar todos os iões de lítio na bateria durante o carregamento.
Este facto exige cautela durante o carregamento. O carregamento deve ser interrompido a tempo depois de o ânodo estar cheio de iões de lítio. Caso contrário, os iões de lítio continuarão a mover-se em direção ao ânodo e este deixará de ter espaço para os acomodar.
Neste momento, os iões de lítio cristalizarão, o que pode afetar a vida útil, na melhor das hipóteses, ou perfurar o diafragma e provocar um curto-circuito, causando perigo. Por conseguinte, é útil reduzir este risco não carregando totalmente a bateria de cada vez.
Porque é que a bateria LiFePO4 precisa de ser totalmente carregada regularmente?
Uma vez que a tensão da bateria é uma base importante para o sistema de gestão da bateria avaliar a potência do conjunto de baterias, a gama de tensão de funcionamento das baterias de fosfato de ferro-lítio é particularmente estreita e a sua tensão muda muito pouco com a capacidade dentro de uma vasta gama.
Por exemplo, a tensão pode ser a mesma quando a energia da bateria é 30% e 60%. Esta caraterística enlouquece o sistema de gestão da bateria, que não consegue avaliar a capacidade da bateria através da tensão. Por conseguinte, tem de ser totalmente carregada regularmente e deixar o sistema de gestão da bateria calibrar a potência.
Além disso, as moléculas do materiais catódicos das baterias de fosfato de ferro e lítio estão muito bem organizados, o que os torna altamente estáveis, mas também limita a velocidade de movimento dos iões de lítio, resultando numa baixa densidade energética.
No entanto, devido à sua elevada estabilidade, quando os iões de lítio fluem para o elétrodo negativo durante o carregamento, não haverá outras substâncias a ocupar a posição dos iões de lítio no elétrodo positivo, pelo que o seu tempo de vida é mais longo e não é tão sensível a sobrecargas como as baterias de lítio ternárias.
Assim, se comprar um bicicleta eléctrica de duas rodasPara saber qual é o tipo de bateria que o veículo utiliza para o carregamento, é necessário saber qual é o tipo de bateria que o veículo utiliza para o carregamento. É preferível ler atentamente o manual do utilizador e seguir as instruções para carregar a bateria, de modo a maximizar a vida útil da mesma.