1 Litiumioniakkujen toimintaperiaate:
Litiumioniakut varastoivat ja vapauttavat energiaa litiumionien liikkuessa positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä.
Latausprosessin aikana, ulkoinen virtalähde pakottaa litiumionit siirtymään positiivisesta elektrodista negatiiviselle elektrodille ja varastoimaan negatiivisen elektrodin materiaaliin.
Purkamisprosessin aikana, litiumionit vapautuvat negatiivisesta elektrodista ja siirtyvät positiiviselle elektrodille vapauttaen energiaa laitteiden käyttöön.
2 Jännitteen vaihtelu:
Latauksen alussa, akun sisäisen vastuksen ja polarisaatiovaikutusten vuoksi jännite on suhteellisen alhainen.
Latauksen edetessä akun sisällä olevat kemialliset reaktiot saavuttavat vähitellen tasapainon ja jännite nousee vähitellen, kunnes se saavuttaalatauksen katkaisujännite.
Esimerkkinä kolmiosaisista litiumakuista, niiden latausprosessi voidaan jakaa neljään vaiheeseen: pisaralataus (pienjännitteinen esilataus), vakiovirtalataus, vakiojännitelataus ja latauksen päättäminen.
Pisaralatausvaiheen aikana, jos akun jännite on alle 3 V, esilataus suoritetaan ensin. Tällä hetkellä latausvirta on 1/10 asetetusta virrasta ja jännite kasvaa hitaasti. Kun akun jännite nousee yli virtauslatauksen kynnyksen, se siirtyyvakiovirtalatausvaihe. Tällä hetkellä latausvirta kasvaa ja akun jännite kasvaa vähitellen jatkuvan virran latausprosessin myötä. Yleensä yhdelle akulle asetettu jännite on 3.0-4.2V. Kun akun jännite nousee 4,2 V:iin, jatkuva lataus päättyy jajatkuvan jännitteen latausvaihealkaa. Tällä hetkellä latausjännite pidetään 4,2 V:ssa ja latausvirta pienenee vähitellen. Kun virta laskee 1/10 asetetusta latausvirrasta, lataus päättyy.
Purkamisprosessin aikana, jännitteen muutostrendi on päinvastainen kuin latausprosessin aikana. Purkauksen alussa jännite on suhteellisen korkea. Litiumionien kulutuksen ja akun sisäisen resistanssin vaikutuksesta jännite laskee vähitellen, kunnes se saavuttaapurkauksen katkaisujännite.
Purkauksen aikana litiumioniakkujen jännitekäyrä voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen. Alkuvaiheessa liittimen jännite laskee nopeasti, ja mitä suurempi purkausnopeus, sitä nopeammin jännite putoaa. Sitten akun jännite siirtyy hitaasti muuttuvaan vaiheeseen, jota kutsutaan nimelläakun tasannealue. Mitä pienempi purkausnopeus, sitä kauemmin tasannealue kestää, ja mitä korkeampi tasannejännite, sitä hitaampi jännitehäviö. Lopuksi akun tason lähestyessä purkautumista akun kuormitusjännite alkaa laskea jyrkästi, kunnes se saavuttaapurkauksen katkaisujännite.
3 syytä jännitteen vaihteluille:
1. Akun sisäinen vastus:Akulla on tietty sisäinen vastus latauksen ja purkamisen aikana, mikä voi johtaa jännitteen laskuun.
2. Polarisaatiovaikutus:Lataus- ja purkausprosessin aikana akun positiiviset ja negatiiviset navat polarisoituvat, mikä tarkoittaa, että varauksen jakautuminen elektrodin pinnalla on epätasainen, mikä johtaa jännitteen muutoksiin.
3. Kemiallisen reaktion kinetiikka:Kemiallisten reaktioiden nopeus akun sisällä voi myös vaikuttaa jännitteen muutoksiin. Mitä nopeampi reaktionopeus, sitä nopeampi jännitteen muutos; Päinvastoin, mitä hitaammin.
Litiumioniakkujen lataus- ja purkuprosessin aikana jännite voi vaihdella johtuen sellaisista tekijöistä kuin sisäinen vastus, polarisaatiovaikutukset ja kemiallinen reaktiokinetiikka. Tämä muutos on normaali osa akun toimintaa ja tärkeä indikaattori akun suorituskyvyn ja terveydentilan arvioinnissa.
4 Mikä vaikutus jännitteen muutoksilla on litiumioniakkujen suorituskykyyn?
1. Jännitteen ja kapasiteetin välinen suhde:
Yleisesti ottaen akun kapasiteetti on suoraan verrannollinen sen jännitteeseen. Tämä tarkoittaa, että jännitteen kasvaessa akun kapasiteetti kasvaa vastaavasti, jolloin se pystyy varastoimaan enemmän energiaa. Siksi korkeajännitteisten litiumioniakkujen käyttöikä on yleensä pidempi.
2. Jännitteen ja purkauskäyrän välinen suhde:
Purkauskäyrä on litiumioniakkujen jännitteen vaihtelukäyrä ajan kuluessa käytön aikana. Erilaiset jännitteet voivat vaikuttaa purkauskäyrän muotoon ja kaltevuuteen. Yleisesti ottaen litiumakkujen purkauskäyrä näyttää tasaisesti laskevan trendin, mutta käyrän muoto ja laskunopeus voivat vaihdella eri jännitteiden mukaan. Tämä on erittäin tärkeää elektronisten laitteiden normaalille käytölle ja tarkalle akun varaustason näytölle.
3. Jännitteen ja lataus-/purkausnopeuden välinen suhde:
Korkeamman jännitteen litiumioniakut voivat ladata ja purkaa nopeammin. Tämä tarkoittaa, että jos käytämme korkeajännitteisiä litiumakkuja, voimme ladata elektroniset laitteet täyteen nopeammin ja käyttää niitä pidempään. Liiallinen jännite voi kuitenkin myös aiheuttaa akun ylikuumenemista ja vaurioita, joten suunnittelu- ja käyttöprosessissa on oltava tasapaino.
4. Jännitteen ja turvallisuuden suhde:
Litiumioniakkujen ylilataus ja purkautuminen voivat vaikuttaa niiden turvallisuuteen ja jopa aiheuttaa vakavia onnettomuuksia, kuten tulipaloja. Akkujen jännitteen rajoitus on yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka on otettava huomioon suunniteltaessa latauksen ohjauspiirejä akkujen turvallisen käytön varmistamiseksi. Kun akun jännite ylittää normaalin alueen, se voi laukaista akun suojamekanismin, kuten virrankatkaisun tai oikosulkusuojan akun vaurioiden tai turvallisuusonnettomuuksien estämiseksi.
5. Muut jännitteen muutosten vaikutukset:
Pitkään matalajännitetilassa olevat litiumioniakut voivat kiihdyttää akun sisällä tapahtuvia haitallisia kemiallisia reaktioita, kuten elektrolyytin hajoamista ja aktiivisten aineiden irtoamista, mikä voi johtaa akun kapasiteetin peruuttamattomaan heikkenemiseen.
Matala jännite voi myös aiheuttaa mikroskooppisia muutoksia akun sisäiseen rakenteeseen, kuten elektrodimateriaalien epätasaista laajenemista ja supistumista, mikä entisestään pahentaa akun vanhenemista ja suorituskyvyn heikkenemistä.
Litiumioniakkujen jännitteen vaihtelulla on merkittävä vaikutus niiden suorituskykyyn. Siksi litiumioniakkuja valittaessa ja käytettäessä on otettava täysin huomioon jännitetekijä ja valittava oikea akkutyyppi ja tekniset tiedot todellisten tarpeiden ja käyttöskenaarioiden perusteella. Samalla tulee kiinnittää huomiota myös akun jännitetilaan käytön aikana sen turvallisuuden ja vakauden varmistamiseksi.