معنى مدة مرحلة الجهد الثابت في شحن بطارية الليثيوم

تعكس مدة مرحلة الجهد الثابت حجم نسبة التيار الثابت. من منظور البيانات ، إنها أكثر تمثيلًا مباشرًا للحالة الداخلية للبطارية.

ما هي نسبة التيار الثابت؟

تكنولوجيا الشحن القياسية الأكثر شيوعًا هي شحن التيار الثابت / الجهد الثابت ، أي ، CC (التيار الثابت) + CV (الجهد الثابت).مرحلة التيار الثابت هي عملية الشحن السريع، حيث يتم شحن الشاحن بتيار عالي ثابت ، ويرتفع فولتاج البطارية باستمرار. عندما يصل الجهد إلى الحد الأعلى (على سبيل المثال ، 4.3 فولت لخلايا الليثيوم الثلاثية) ،انها تتحول تلقائيا إلى مرحلة الجهد الثابتفي هذا الوقت ، يبقى الجهد ثابتًا ، وينخفض التيار تدريجياً حتى ينخفض إلى 0.05C-0.1C ، عندها ينتهي الشحن. نسبة التيار الثابت = CC / (CC + CV)

II. آلية مدة مرحلة الجهد الثابت

تأثر مدة مرحلة الجهد الثابت بشكل أساسي بعاملين: التغيرات في المقاومة الداخلية والاستقطاب.

1التغيرات في المقاومة الداخلية
وفقًا لقانون أوم U=IR ، في ظل تيار شحن ثابت ، فإن زيادة المقاومة الداخلية للبطارية ستؤدي إلى انخفاض أكبر في الجهد الأوهمي.هذا يؤدي إلى ما نسميه عادة "الجهد العالي الاصطناعي"، ولكن الجهد النهائي المقاس خارجيًا قد وصل بالفعل إلى جهد قطع الشحن ، مما يجبر البطارية على التحول من مرحلة التيار الثابت إلى مرحلة الجهد الثابت قبل الأوان.

2تأثير الاستقطاب
يشير التوتر الاستقطابي إلى الفرق بين إمكانات التشغيل الفعلية للكهرباء وإمكانات التوازن الحراري. يمكننا فهم ذلك مع صيغة بسيطة:الجهد المقاس خارجيًا = الجهد الحقيقي للبطارية في الدائرة المفتوحة + انخفاض الجهد الأوهمي + جهد الاستقطابفي نهاية شحن التيار الثابت ، عندما يصل الجهد المقاس من الخارج إلى الجهد النهائي ، بعد خصم انخفاض الجهد الأوهمي وجهد الاستقطاب ،الجهد الحقيقي للبطارية في الدائرة المفتوحة لا يزال أقل بكثير من الجهد الكامل.

جوهر مرحلة الجهد الثابت هو تقليل تدريجياً من تيار الشحن لتقليل انخفاض الجهد الأوهمي والجهد الاستقطابي في وقت واحد،مما يسمح لجهد الدائرة المفتوحة الحقيقي للبطارية بالارتفاع ببطء إلى مستوى الشحن الكامل الحقيقيعندما تتزايد مقاومة القطبية للبطارية بشكل كبيرهذا يعني أن هناك حاجة إلى وقت أطول وتيار أصغر لخفض فولتاج الاستقطاب إلى مستوى منخفض بما فيه الكفاية لإكمال شحن الشحنة المتبقية.

III. مدة مرحلة الجهد الثابت تعكس خصائص البطارية

1حالة صحة الخلايا:

ترتبط نسبة التيار الثابت ارتباطًا إيجابيًا مع حالة صحة البطارية (SOH). تنخفض نسبة التيار الثابت تدريجياً مع زيادة عدد الدورات.

2القدرة على الشحن السريع:

تعكس نسبة التيار الثابت قدرة الشحن السريع. تؤدي معدلات الشحن المختلفة (1C ، 2C ، 3C) إلى نسب تيار ثابت مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التيار الثابت يحتوي على معدل تشغيل مختلف.نسبة التيار الثابت تنخفض مع زيادة معدل الشحنولذلك، عند نفس معدل الشحن، فإن نسبة التيار الثابت الأعلى تشير إلى قدرة شحن سريعة أفضل.

3أداء السلامة:

تشير نسبة التيار الثابت المنخفضة إلى مرحلة الجهد الثابت الأطول ، مما يشير إلى مقاومة داخلية أعلى داخل الخلية.انخفاض حاد في نسبة التيار الثابت مع زيادة عدد دورات الخلايا غالبا ما يشير إلى مخاطر خطيرة للسلامةالمقاومة الداخلية العالية تؤدي إلى توليد حرارة مفرطة أثناء الشحن، مما يسرع شيخوخة البطارية.عندما يتم شحنها بتيار منخفض لفترات طويلة في نهاية مرحلة الجهد الثابت، تعاني من تدهور في ديناميكية الأقطاب الكهربائية السلبية، مما يؤدي بسهولة إلى تشغيل طبقة الليثيوم.يسبب حلقات قصيرة داخلية أو حتى الهروب الحراري.

4. اتساق بطارية الحزمة
في سيارات كهربائية أو بطاريات تخزين الطاقة، يعد الفرق في وقت الجهد الثابت بين الخلايا الفردية مؤشراً حاسماً على الاتساق.إذا كان وقت الجهد الثابت للخلية أطول بكثير من غيرها، فهو يشير إلى شيخوخة أكثر حدة، ومقاومة داخلية أعلى، وسوف يصبح "روابط ضعيفة" في مجموعة البطارية بأكملها، والحد من الأداء العام وزيادة مخاطر السلامة.

ACEY-AS11S آلة تصنيف البطاريات هي أداة أساسية لمصنعي بطاريات محترفين.تم تصميمه خصيصا لاختبار وتصنيف الخلايا الأسطوانية بما في ذلك أنواع LiFePO4 و NCM وفقًا لجهد الدائرة المفتوحة (OCV) والمقاومة الداخلية (IR).

ملخص: يتم تحديد مدة مرحلة الجهد الثابت للخلايا الطازجة بمعدل الشحن ودرجة حرارة البيئة والنظام الكيميائي وجهد قطع الشحن.