Зарядка і розрядка літій-іонного акумулятора - 12 способів зарядки/розрядки

Як різновид енергетичного пристрою взаємного перетворення "хімічна енергія - електрична енергія", літієві батареї обов'язково заряджаються і розряджаються в процесі використання. Розумний метод заряду і розряду може не тільки зменшити ступінь пошкодження літієвої батареї, але і дати повну віддачу від продуктивності літієвої батареї.

Що таке заряджання та розряджання літій-іонного акумулятора

Літієва батарея складається з катода, анода, сепаратора та електроліту. У літієвому акумуляторі є катод і сепаратор. сепаратор літієвих батарей пропускає іони літію, але не електрони.

Під час заряджання, під дією зовнішнього джерела живлення, атоми літію на катоді розпадаються на електрони та іони літію, тому іони літію будуть рухатися через сепаратор до анод літій-іонного акумулятораі електрони рухатимуться по зовнішньому ланцюгу до анода.
При розряді атоми літію на аноді літій-іонної батареї розпадаються на електрони та іони літію, які проходять через зовнішній ланцюг до позитивного кінця і через сепаратор до катода.
Цей процес називається заряджання та розряджання літій-іонного акумулятора.

Спосіб зарядки літій-іонного акумулятора

Незалежно від того, чи це акумуляторна батарея, чи споживча батарея, рекомендований галузевий та стандартний метод заряджання літієвих батарей - це заряджання постійним струмом постійної напруги (CC-CV). На додаток до стандартного режиму зарядки CC-CV, літієву батарею також можна заряджати CC, CV, CP, CP-CV і так далі.

Заряд постійним струмом

Заряд постійним струмом - це скорочення від "заряд постійним струмом". Протягом усього процесу заряджання струм постійний, а напруга зростає поступово. Пропозиція: Дозволити використання цього методу.

Заряд постійної напруги

Заряд постійною напругою - це скорочення від заряду постійною напругою. Напруга в момент заряду досягає заданого значення, а струм знаходиться в піковому стані. Як показано на малюнку нижче, після того, як розряд літієвої батареї досягає 3,0 В, миттєвий зарядний струм постійної напруги 4,2 В досягає приблизно 17,5 С, а потім струм поступово зменшується, поки зарядка не закінчиться після досягнення заданого значення. Порада: Не використовуйте цей метод.

Заряд постійним струмом і постійною напругою

Заряд постійним струмом і постійною напругою - це скорочення від зарядки постійним струмом і постійною напругою. Цей режим заряджання є комбінацією заряджання CC і заряджання CV. Під час процесу заряджання струм спочатку залишається постійним, а коли напруга заряджається до верхньої граничної напруги, напруга залишається постійною і незмінною. Нарешті, зарядка закінчується після того, як струм поступово зменшується до встановленого значення. Пропозиція: Дозволити використання цього методу.

Постійний заряд енергії

Заряд постійної потужності - це скорочення від "заряд постійної потужності". Під час заряджання потужність підтримується постійною, а струм буде поступово зменшуватися зі збільшенням напруги під час заряджання. Пропозиція: Дозволити використання цього методу.

Постійна потужність і постійна напруга заряду

Заряд CP-CV - це скорочення від постійної потужності та постійної напруги. Це поєднання зарядки постійною потужністю і зарядки постійною напругою. Спочатку заряджається постійним струмом до кінцевої напруги, а потім підтримується постійна напруга. Коли струм зменшується до встановленого значення, зарядка закінчується. Пропозиція: Дозволити використовувати цей метод.

Спосіб розрядки літій-іонного акумулятора

На додаток до стандартного режиму розряду CC, літієві батареї також можуть виконувати розряд CV, CC-CV, CP, CP-CC-CV, CR, CR-CV і так далі.

Розряд постійним струмом

Розряд постійним струмом - це скорочення від розряду постійним струмом. Це найпоширеніший режим розряду літієвих батарей. Протягом усього процесу розряду струм залишається постійним, напруга поступово знижується до кінцевої напруги, і розряд закінчується. Пропозиція: Дозволити використовувати цей метод.

Розряд постійної напруги

CV-розряд - це скорочення від розряду постійною напругою. Напруга досягає встановленого значення, а струм знаходиться в піковому стані. Як показано на малюнку нижче, встановіть постійну напругу розряду літієвої батареї на 3,0 В, а миттєвий струм розряду досягає 30C-35C, потім струм поступово зменшується, і розряд закінчується, коли він досягає заданого значення. Пропозиція: Не використовуйте цей метод.

Розряд постійним струмом і постійною напругою

CC-CV розряд - це скорочення від розряду постійним струмом і постійною напругою. Це комбінація розряду постійного струму і розряду постійної напруги. Спочатку розряджають постійним струмом до кінцевої напруги, тримають напругу незмінною, а потім струм поступово зменшується до заданого значення, розряд закінчується. Пропозиція: Дозволити використовувати цей метод.

Постійний розряд енергії

Розряд постійної потужності - це скорочення від розряду постійної потужності. Під час розряду потужність підтримується постійною. Коли напруга зменшується під час розряду, струм поступово зростає. Пропозиція: Дозволити використання цього методу.

Постійна потужність і постійний струм і постійна напруга розряду

Розряд CP-CC-CV - це скорочення від розряду постійної потужності, постійного струму і постійної напруги. Це комбінований метод розряду CP, CC і CV, постійна потужність спочатку розряджається до кінцевої напруги. Коли струм в кінці CP перевищує струм CC на наступному етапі, напруга розряду CC спочатку зростає, а потім зменшується до напруги припинення, а потім напруга залишається постійною, поки струм не зменшиться до заданого значення, і розряд не закінчиться. Пропозиція: Дозволити використання цього методу.

Розряд постійного опору

CR-розряд - це скорочення від розряду постійного опору. Він еквівалентний зовнішньому опору. Відповідно до U=I* (R зовн. +DCR), оскільки зовнішній опір досить великий, значення струму буде поступово зменшуватися зі зменшенням напруги в процесі розряду постійного опору. Пропозиція: Дозволити використання цього методу.

Постійний опір і постійна напруга розряду

CR-CV розряд - це скорочення від розряду з постійним опором і постійною напругою. Це комбінація CR-розряду і CV-розряду, тобто спочатку розряд до кінцевої напруги з постійним опором, а потім підтримується постійна і незмінна напруга. Коли струм зменшується до заданого значення, розряд закінчується. Пропозиція: Дозволити використовувати цей метод.

Підсумовуючи, можна сказати, що існують різні методи заряджання і розряджання літій-іонних акумуляторів, але в кінцевому підсумку це одноступеневі або комбіновані процеси, засновані на постійному струмі (CC), постійній напрузі (CV), постійній потужності (CP) або постійному опорі (CR). Зміни струму і напруги при цих методах заряджання і розряджання наведені в наступній таблиці.

В даний час основним режимом зарядки літієвої батареї все ще є CC-CV, оскільки в літієвій батареї існує явище поляризації (миттєва напруга не є стаціонарною напругою).
На стадії CC струм великий, а швидкість заряджання висока. Після того, як напруга піднімається до верхньої межі, підтримується постійний потенціал, і електрони зовнішнього ланцюга і Li+ реагують разом на негативному електроді. Кількість електронів, що беруть участь у реакції, зменшується, і струм поступово зменшується. Коли струм зменшується до 0 (в ідеалі), поляризація повністю зникає і літієва батарея повністю заряджається.

Однак режим CC зазвичай застосовується в процесі розряду літієвих батарей, що може бути пов'язано з необхідністю полегшити розрахунок ємності або оцінку SOC. У реальних умовах здебільшого використовується розряд постійної потужності.

Підсумок

Вибір способу заряджання та розряджання літій-іонного акумулятора повинен враховувати зручність обробки даних, ефективність заряджання/розряджання та ризик внутрішнього пошкодження літієвого акумулятора, що має не лише забезпечити повну продуктивність літієвого акумулятора, а й швидке та точне виявлення. В даний час виявлення літієвої батареї в основному базується на режимі зарядки CC-CV та режимі розрядки CC, але в реальних умовах використання терміналу в основному використовується режим CP.