Прекомерното зареждане е критичен проблем в областта на литиево-йонните батерии, който може значително да повлияе на производителността, безопасността и живота на батерията. Като водещ доставчик на тестери за литиево-йонни клетки, ние проведохме обширни тестове на свръхзаредени клетки, за да разберем по-добре последиците. В този блог ще разгледаме резултатите от тестовете, получени с помощта на нашите напреднали тестери, и ще обсъдим тяхното значение.
Основите на свръхзареждането в литиево-йонни клетки
Преди да проучим резултатите от тестовете, важно е да разберем какво означава презареждане в контекста на литиево-йонните клетки. Литиево-йонните батерии са проектирани да работят в определен диапазон на напрежение. Когато батерията е презаредена, тя се зарежда над препоръчителното максимално напрежение. Това може да доведе до поредица от химически и физически промени в батерията.
Прекомерното зареждане води до изтласкване на литиевите йони от катода с прекомерна скорост. В резултат на това структурата на катода може да стане нестабилна, което води до образуване на метални отлагания върху анода. Тези отлагания могат да причинят вътрешни къси съединения, които са изключително опасни, тъй като могат да доведат до термично изтичане, състояние, при което температурата на батерията се повишава бързо и може да доведе до пожар или експлозия.
Настройка за тестване
Нашите тестери за литиево-йонни клетки са най-съвременни устройства, които са в състояние прецизно да контролират процесите на зареждане и разреждане на литиево-йонни клетки. За да тестваме свръхзаредени клетки, ние избрахме партида стандартни литиево-йонни клетки с известни спецификации. Разделихме тези клетки на различни групи и подложихме всяка група на различни нива на презареждане.
Използвахме нашитеТестер за зареждане и разреждане на батериятаза зареждане на клетките. Този тестер ни позволява да настроим тока на зареждане, напрежението и времето точно. За всяка група ние презаредихме клетките с определен процент над препоръчителното максимално напрежение, вариращо от 5% до 20%. След презареждане използвахме нашияОборудване за тестване на капацитета на литиева батерия 5V 20Aза измерване на оставащия капацитет на клетките и нашитеОборудване за тестване на батерийни клеткиза анализ на други параметри като вътрешно съпротивление и скорост на саморазреждане.
Резултати от тестването
Загуба на капацитет
Едно от най-значимите открития от нашите тестове беше загубата на капацитет в прекалено заредените клетки. С нарастването на нивото на презареждане капацитетът на клетките намалява бързо. За клетките, презаредени с 5%, загубата на капацитет е приблизително 10% в сравнение с нормалните клетки. Когато нивото на презареждане достигне 20%, загубата на капацитет достига до 40%.
Тази загуба на капацитет се дължи главно на разграждането на материала на катода. Прекомерното зареждане причинява разрушаване на структурата на катода, намалявайки броя на активните места, налични за литиево-йонна интеркалация и деинтеркалация. В резултат на това батерията може да съхранява по-малко енергия, което води до намаляване на капацитета.
Увеличаване на вътрешното съпротивление
Друг важен резултат е увеличаването на вътрешното съпротивление на свръхзаредените клетки. Вътрешното съпротивление е мярка за това колко лесно може да тече ток през батерията. Увеличаването на вътрешното съпротивление означава, че повече енергия се губи като топлина по време на процесите на зареждане и разреждане.
Нашите тестове показаха, че вътрешното съпротивление на презаредените клетки нараства линейно с нивото на презареждане. За клетките, заредени с 5%, вътрешното съпротивление се увеличава с около 15% в сравнение с нормалните клетки. Когато нивото на презареждане беше 20%, вътрешното съпротивление се увеличи с повече от 50%. Това увеличение на вътрешното съпротивление не само намалява ефективността на батерията, но също така генерира повече топлина, което допълнително влошава разграждането на батерията.
Скорост на саморазреждане
Скоростта на саморазреждане е скоростта, с която батерията губи своя заряд, когато не се използва. Установено е, че презареждането значително увеличава скоростта на саморазреждане на литиево-йонните клетки. Нормалните литиево-йонни клетки имат относително ниска скорост на саморазреждане от около 1 - 2% на месец. Въпреки това, за клетките, заредени с 10%, скоростта на саморазреждане се увеличава до около 5% на месец, а за клетките, заредени с 20%, се увеличава до повече от 10% на месец.
Това увеличение на скоростта на саморазреждане вероятно се дължи на образуването на странични реакции в батерията, причинени от презареждане. Тези странични реакции консумират съхранената енергия в батерията, което води до по-бърза загуба на заряд.
Съображения за безопасност
В допълнение към влошаването на производителността, презареждането крие и сериозни рискове за безопасността. По време на нашите тестове забелязахме, че някои от клетките, заредени с повече от 15%, показват признаци на подуване. Подуването е индикация за генериране на газ в батерията, което често е предшественик на термично изтичане.
В екстремни случаи, няколко клетки, заредени с 20% претърпели термично бягане. Тези клетки станаха изключително горещи за кратък период от време и в един случай възникна малък пожар. Това ясно демонстрира важността на предотвратяването на прекомерното зареждане на литиево-йонните батерии.
Последици за индустрията
Резултатите от нашите тестове имат значително значение за производството на литиево-йонни батерии. Производителите на батерии трябва да гарантират, че батериите им са защитени срещу презареждане. Това може да се постигне чрез използването на системи за управление на батерията (BMS), които следят напрежението на батерията и прекъсват процеса на зареждане при достигане на максимално напрежение.
За крайните потребители е изключително важно да използват зарядни устройства, които са специално предназначени за литиево-йонни батерии и да следват внимателно инструкциите за зареждане. Прекомерното зареждане не само намалява живота на батерията, но също така представлява сериозен риск за безопасността.
Като доставчик на тестери за литиево-йонни клетки, ние играем жизненоважна роля в подпомагането на индустрията да се справи с тези проблеми. Нашите тестери могат да бъдат използвани от производителите на батерии, за да тестват безопасността и производителността на техните батерии по време на производствения процес. Те могат да бъдат използвани и от изследователски институции за провеждане на допълнителни проучвания върху механизмите за разграждане на литиево-йонните батерии.
Свържете се с нас за поръчки
Ако сте в индустрията за производство на батерии, изследователска институция или друга организация, която трябва да тества литиево-йонни клетки, нашите тестери за литиево-йонни клетки са идеалният избор. Нашите продукти са надеждни, точни и лесни за използване. Ние предлагаме широка гама от тестери, за да отговорим на различни изисквания за тестване.
Ако се интересувате от закупуването на нашите продукти или имате въпроси относно нашите тестери за литиево-йонни клетки, моля не се колебайте да се свържете с нас. Ние се ангажираме да ви предоставим най-добрите продукти и услуги.
Референции
- Tarascon, J - M., & Armand, M. (2001). Проблеми и предизвикателства пред акумулаторните литиеви батерии. Природа, 414 (6861), 359 - 367.
- Goodenough, JB, & Kim, Y. (2010). Предизвикателства за акумулаторните Li батерии. Химия на материалите, 22 (3), 587 - 603.
- Xia, Y., Zheng, G., Ji, X., & Cui, Y. (2019). Стремежът към електролити в твърдо състояние за литиеви батерии: от изчерпателна представа до нововъзникващи хоризонти. Chemical Reviews, 119 (12), 7016 - 7069.
