Lityum iyon pilin şarj ve deşarjı - 12 şarj/deşarj yöntemi

Bir tür "kimyasal enerji - elektrik enerjisi" karşılıklı dönüşüm enerji cihazı olan lityum piller, kullanım sürecinde şarj ve deşarj olmak zorundadır. Makul şarj ve deşarj yöntemi sadece lityum pilin hasar derecesini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda lityum pilin performansına da tam anlamıyla katkıda bulunur.

Lityum iyon pilin şarj ve deşarjı nedir

Lityum pil katot, anot, ayırıcı ve elektrolitten oluşur. Elektrolit lityum pil ayırıcı lityum iyonlarının geçmesine izin verir, ancak elektronların geçmesine izin vermez.

Şarj olurken, harici bir güç kaynağının etkisi altında, katot üzerindeki lityum atomları elektronlara ve lityum iyonlarına ayrılır, böylece lityum iyonları ayırıcıdan geçerek lityum iyon pil anotuve elektronlar dış devreden anoda doğru hareket edecektir.
Deşarj sırasında, lityum iyon pil anodundaki lityum atomları elektronlara ve lityum iyonlarına ayrılır, bunlar bir dış devreden pozitif uca ve bir ayırıcıdan katoda geçer.
Bu süreç şu şekilde adlandırılır lityum iyon pilin şarj edilmesi ve boşaltılması.

Lityum iyon pil şarj yöntemi

İster güç bataryası ister tüketici bataryası olsun, lityum batarya için endüstri ve standart olarak önerilen şarj yöntemi sabit akım sabit voltaj (CC-CV) şarjıdır. Standart CC-CV şarj moduna ek olarak, lityum pil CC şarjlı, CV şarjlı, CP şarjlı, CP-CV şarjlı vb. de olabilir.

Sabit akım şarjı

CC şarjı, sabit akım şarjının kısaltmasıdır. Tüm şarj işlemi sırasında akım sabittir ve voltaj kademeli olarak artar. Öneri: Bu yöntemi kullanmanıza izin verin.

Sabit voltaj şarjı

CV şarjı, sabit voltaj şarjının kısaltmasıdır. Şarj anındaki voltaj ayarlanan değere ulaşır ve akım tepe durumundadır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, lityum pilin deşarjı 3.0V'a ulaştıktan sonra, 4.2V sabit voltajın anlık şarj akımı yaklaşık 17.5C'ye ulaşır ve ardından ayarlanan değere ulaştıktan sonra şarj sona erene kadar akım kademeli olarak azalır. Öneri: Bu yöntemi kullanmayın.

Sabit akım ve sabit voltaj şarjı

CC-CV şarjı, sabit akım ve sabit voltaj şarjının kısaltmasıdır. Bu şarj modu, CC şarjı ve CV şarjının birleşimidir. Şarj işlemi sırasında önce akım sabit kalır ve voltaj üst sınır voltajına şarj edildiğinde voltaj sabit kalır ve değişmez. Son olarak, akım kademeli olarak ayarlanan değere düştükten sonra şarj sona erer. Öneri: Bu yöntemin kullanılmasına izin verin.

Sabit güç şarjı

CP şarjı, sabit güç şarjının kısaltmasıdır. Şarj işlemi sırasında güç sabit tutulur ve şarj sırasında voltaj arttıkça akım kademeli olarak azalır. Öneri: Bu yöntemi kullanmanıza izin verin.

Sabit güç ve sabit voltaj şarjı

CP-CV şarjı, sabit güç ve sabit voltaj şarjının kısaltmasıdır. Sabit güç şarjı ve sabit voltaj şarjının bir kombinasyonudur. İlk olarak, sonlandırma voltajına kadar sabit güç şarjı ve ardından voltajı sabit tutun. Akım ayarlanan değere düştüğünde şarj sona erer. Öneri: Bu yöntemin kullanılmasına izin verin.

Lityum iyon pilin deşarj yöntemi

Standardın gerektirdiği CC deşarj moduna ek olarak, lityum piller CV deşarj, CC-CV deşarj, CP deşarj, CP-CC-CV deşarj, CR deşarj, CR-CV deşarj ve benzerlerini de gerçekleştirebilir.

Sabit akım deşarjı

CC deşarjı, sabit akım deşarjının kısaltmasıdır. Lityum pilin en yaygın deşarj modudur. Tüm deşarj süreci boyunca akım sabit kalır, voltaj kademeli olarak sonlandırma voltajına düşer ve deşarj sona erer. Öneri: Bu yöntemi kullanmanıza izin verin.

Sabit voltaj deşarjı

CV deşarjı, sabit voltaj deşarjının kısaltmasıdır. Voltaj ayarlanan değere ulaşır ve akım tepe durumundadır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, lityum pilin sabit voltaj deşarjını 3.0V'a ayarlayın ve anlık deşarj akımı 30C-35C'ye ulaşır, ardından akım kademeli olarak azalır ve ayarlanan değere ulaştığında deşarj sona erer. Öneri: Bu yöntemi kullanmayın.

Sabit akım ve sabit voltaj deşarjı

CC-CV deşarjı, sabit akım ve sabit voltaj deşarjının kısaltmasıdır. CC deşarj ve CV deşarjın bir kombinasyonudur. İlk olarak, sonlandırma gerilimine kadar sabit bir akımla deşarj edin, gerilimi değişmeden tutun ve ardından akım kademeli olarak ayarlanan değere düşer, deşarj sona erer. Öneri: Bu yöntemin kullanılmasına izin verin.

Sabit güç deşarjı

CP deşarjı, sabit güç deşarjının kısaltmasıdır. Deşarj sırasında güç sabit tutulur. Deşarj sırasında voltaj azaldıkça akım kademeli olarak artar. Öneri: Bu yöntemin kullanılmasına izin verin.

Sabit güç ve sabit akım ve sabit voltaj deşarjı

CP-CC-CV deşarjı, sabit güç ve sabit akım ve sabit voltaj deşarjının kısaltmasıdır. CP, CC ve CV'nin bir kombinasyon deşarj yöntemidir, Sabit güç önce sonlandırma voltajına boşaltılır. CP'nin sonundaki akım, bir sonraki aşamadaki CC akımından daha büyük olduğunda, CC deşarj voltajı önce yükselir ve ardından sonlandırma voltajına düşer ve ardından akım ayarlanan değere düşene kadar voltaj sabit kalır ve deşarj sona erer. Öneri: Bu yöntemin kullanılmasına izin verin.

Sabit dirençli deşarj

CR deşarjı, sabit direnç deşarjının kısaltmasıdır. Harici bir dirence eşdeğerdir. U=I* (R harici +DCR)'ye göre, harici direnç yeterince büyük olduğu için, sabit direnç deşarjı sürecinde voltajın düşmesiyle akım değeri kademeli olarak azalacaktır. Öneri: Bu yöntemin kullanılmasına izin verin.

Sabit direnç ve sabit voltaj deşarjı

CR-CV deşarjı, sabit direnç ve sabit voltaj deşarjının kısaltmasıdır. CR deşarjı ve CV deşarjının bir kombinasyonudur, yani önce sabit dirençle sonlandırma voltajına deşarj olur ve ardından voltajı sabit ve değişmeden tutar. Akım ayarlanan değere düştüğünde deşarj sona erer. Öneri: Bu yöntemin kullanılmasına izin verin.

Özetle, lityum iyon pilin şarj ve deşarjı için çeşitli yöntemler vardır, ancak son tahlilde bunlar CC (sabit akım), CV (sabit voltaj), CP (sabit güç) veya CR (sabit direnç) temelli tek adımlı veya birleşik süreçlerdir. Bu şarj ve deşarj yöntemlerinin akım ve voltaj değişimleri aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

Şu anda, lityum pilin ana şarj modu hala CC-CV'dir, bunun nedeni lityum pilde polarizasyon fenomeninin var olmasıdır (anlık voltaj, kararlı durum voltajı değildir).
CC aşamasında akım büyüktür ve şarj hızı hızlıdır. Voltaj üst voltaja yükseldikten sonra, sabit potansiyel korunur ve dış devre elektronları ve Li+ negatif elektrotta birlikte reaksiyona girer. Reaksiyona katılan elektronların sayısı azalır ve akım kademeli olarak düşer. Akım 0'a düştüğünde (ideal olarak), polarizasyon tamamen ortadan kalkar ve lityum pil tamamen şarj olur.

Bununla birlikte, CC modu genellikle lityum pillerin deşarj sürecinde benimsenir, bu da kapasite hesaplamasını veya SOC tahminini kolaylaştırmak için olabilir. Gerçek koşullarda, çoğunlukla sabit güç deşarjı kullanılır.

Özet

Lityum iyon pilin şarj ve deşarj seçimi, veri işleme kolaylığını, şarj/deşarj verimliliğini ve lityum pilin dahili hasar riskini göz önünde bulundurmalıdır; bu, yalnızca lityum pilin performansına tam anlamıyla katkıda bulunmakla kalmamalı, aynı zamanda hızlı ve doğru tespit de sağlamalıdır. Şu anda, lityum pilin tespiti esas olarak CC-CV şarj moduna ve CC deşarj moduna dayanmaktadır, ancak gerçek terminal kullanım koşullarında esas olarak CP modu kullanılmaktadır.