ความหมายของระยะเวลาของระยะความดันคงที่ในการชาร์จแบตเตอรี่ลิเดียม

ระยะเวลาของเฟสแรงดันคงที่สะท้อนถึงขนาดของอัตราส่วนกระแสคงที่ จากมุมมองของข้อมูล ถือเป็นการแสดงสถานะภายในของแบตเตอรี่ได้โดยตรงที่สุด

I. อัตราส่วนสภาพคล่องคงที่คืออะไร?

เทคโนโลยีการชาร์จมาตรฐานที่พบบ่อยที่สุดคือการชาร์จกระแสคงที่/แรงดันคงที่ เช่น CC (กระแสคงที่) + CV (แรงดันคงที่) เฟสกระแสคงที่คือกระบวนการชาร์จอย่างรวดเร็ว โดยที่เครื่องชาร์จจะชาร์จด้วยกระแสไฟสูงคงที่ และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่อแรงดันไฟฟ้าถึงขีดจำกัดบน (เช่น 4.3V สำหรับเซลล์ลิเธียมแบบไตรภาค) จะเปลี่ยนไปใช้เฟสแรงดันไฟฟ้าคงที่โดยอัตโนมัติ ในเวลานี้แรงดันไฟฟ้ายังคงที่ และกระแสไฟฟ้าจะค่อยๆ ลดลงจนกระทั่งลดลงเหลือ 0.05C-0.1C ซึ่งเป็นจุดที่การชาร์จสิ้นสุดลง อัตราส่วนกระแสคงที่ = CC / (CC + CV)

ครั้งที่สอง กลไกของระยะเวลาของเฟสแรงดันคงที่

ระยะเวลาของเฟสแรงดันคงที่ได้รับผลกระทบโดยพื้นฐานจากปัจจัยสองประการ: การเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายในและโพลาไรซ์

1. การเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายใน
ตามกฎของโอห์ม U=IR ภายใต้กระแสไฟชาร์จคงที่ การเพิ่มความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าโอห์มมิกลดลง สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดสิ่งที่เรามักเรียกว่าแรงดันไฟฟ้า "สูงเทียม" ซึ่งก็คือปริมาณประจุจริงที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่นั้นยังห่างไกลจากประจุเต็ม แต่แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อที่วัดจากภายนอกนั้นถึงแรงดันตัดการชาร์จแล้ว ส่งผลให้แบตเตอรี่ต้องเปลี่ยนจากระดับกระแสคงที่ไปเป็นระดับแรงดันไฟฟ้าคงที่ก่อนเวลาอันควร

2. อิทธิพลของโพลาไรซ์
แรงดันไฟฟ้าโพลาไรเซชันหมายถึงความแตกต่างระหว่างศักยภาพในการทำงานจริงของอิเล็กโทรดและศักยภาพสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ เราสามารถเข้าใจสิ่งนี้ได้ด้วยสูตรง่ายๆ: แรงดันไฟฟ้าที่วัดจากภายนอก = แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่แท้จริงของแบตเตอรี่ + แรงดันไฟฟ้าตกแบบโอห์มมิก + แรงดันโพลาไรเซชัน เมื่อสิ้นสุดการชาร์จด้วยกระแสคงที่ เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่วัดจากภายนอกถึงแรงดันไฟฟ้าที่จุดสิ้นสุด หลังจากหักแรงดันไฟฟ้าตกแบบโอห์มมิกและแรงดันโพลาไรเซชันแล้ว แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่แท้จริงของแบตเตอรี่ยังต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จเต็มอยู่มาก

หัวใจสำคัญของระดับแรงดันไฟฟ้าคงที่คือการค่อยๆ ลดกระแสไฟชาร์จ เพื่อลดแรงดันตกคร่อมโอห์มมิกและแรงดันโพลาไรเซชันไปพร้อมๆ กัน ช่วยให้แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่แท้จริงของแบตเตอรี่ค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงระดับการชาร์จเต็มที่แท้จริง เมื่อความต้านทานโพลาไรเซชันของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างมาก หมายความว่าต้องใช้เวลานานกว่าและกระแสไฟน้อยลงในการลดแรงดันไฟฟ้าโพลาไรเซชันให้อยู่ในระดับต่ำเพียงพอในการชาร์จประจุที่เหลืออยู่ให้เสร็จสิ้น

ที่สาม ระยะเวลาของเฟสแรงดันไฟฟ้าคงที่สะท้อนถึงคุณลักษณะของแบตเตอรี่

1. สถานะสุขภาพของเซลล์:

อัตราส่วนกระแสไฟคงที่มีความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมากกับสภาวะสุขภาพ (SOH) ของแบตเตอรี่ อัตราส่วนกระแสคงที่จะค่อยๆ ลดลงตามจำนวนรอบที่เพิ่มขึ้น

2. ความสามารถในการชาร์จที่รวดเร็ว:

อัตราส่วนกระแสไฟคงที่สะท้อนถึงความสามารถในการชาร์จที่รวดเร็ว อัตราการชาร์จที่แตกต่างกัน (1C, 2C, 3C) ส่งผลให้อัตราส่วนกระแสคงที่ต่างกัน นอกจากนี้ อัตราส่วนกระแสคงที่จะลดลงตามอัตราการชาร์จที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นที่อัตราการชาร์จเท่ากัน อัตราส่วนกระแสไฟคงที่ที่สูงกว่าจึงบ่งชี้ถึงความสามารถในการชาร์จที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

3. ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย:

อัตราส่วนกระแสไฟฟ้าคงที่ที่ต่ำกว่าบ่งชี้ถึงเฟสแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ยาวขึ้น ซึ่งบ่งบอกถึงความต้านทานภายในภายในเซลล์ที่สูงขึ้น การลดลงอย่างรวดเร็วของอัตราส่วนกระแสคงที่พร้อมกับจำนวนรอบของเซลล์ที่เพิ่มขึ้น มักบ่งชี้ถึงความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่ร้ายแรง ความต้านทานภายในที่สูงทำให้เกิดความร้อนมากเกินไประหว่างการชาร์จ ซึ่งจะช่วยเร่งอายุแบตเตอรี่ ที่อันตรายกว่านั้นคือแบตเตอรี่ที่มีอายุมาก เมื่อชาร์จด้วยกระแสไฟฟ้าต่ำเป็นเวลานานในช่วงสิ้นสุดเฟสแรงดันคงที่ จะพบกับไดนามิกของอิเล็กโทรดเชิงลบที่เสื่อมสภาพ ทำให้เกิดการชุบลิเธียมได้ง่าย โลหะลิเธียมที่สะสมอยู่อาจเจาะตัวแยก ทำให้เกิดการลัดวงจรภายในหรือแม้กระทั่งความร้อนหนี

4. ความสม่ำเสมอของชุดแบตเตอรี่
ในยานพาหนะไฟฟ้าหรือชุดแบตเตอรี่เก็บพลังงาน ความแตกต่างของเวลาแรงดันไฟฟ้าคงที่ในแต่ละเซลล์เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของความสม่ำเสมอ หากเวลาแรงดันไฟฟ้าคงที่ของเซลล์นานกว่าเวลาอื่นๆ อย่างมาก แสดงว่ามีอายุมากขึ้น ความต้านทานภายในสูงขึ้น และจะกลายเป็น "จุดอ่อน" ในชุดแบตเตอรี่ทั้งหมด ซึ่งเป็นการจำกัดประสิทธิภาพโดยรวมและเพิ่มความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

เอซีย์-AS11S เครื่องคัดแยกแบตเตอรี่ เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับผู้ผลิตแบตเตอรี่มืออาชีพ สร้างขึ้นโดยมีจุดประสงค์เพื่อทดสอบและจัดเรียงเซลล์ทรงกระบอก รวมถึงประเภท LiFePO4 และ NCM ตามแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (OCV) และความต้านทานภายใน (IR)

สรุป: ระยะเวลาของเฟสแรงดันไฟฟ้าคงที่สำหรับเซลล์ใหม่จะพิจารณาจากอัตราการชาร์จ อุณหภูมิแวดล้อม ระบบเคมี และแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จ