Ý nghĩa của thời gian của giai đoạn điện áp liên tục trong sạc pin lithium

Khoảng thời gian của pha điện áp không đổi phản ánh độ lớn của tỷ số dòng điện không đổi. Từ góc độ dữ liệu, nó là sự thể hiện trực tiếp nhất trạng thái bên trong của pin.

I. Tỷ số dòng điện không đổi là gì?

Công nghệ sạc tiêu chuẩn phổ biến nhất là sạc dòng điện/điện áp không đổi, tức là CC (dòng điện không đổi) + CV (điện áp không đổi). Giai đoạn dòng điện không đổi là quá trình sạc nhanh, trong đó bộ sạc sạc với dòng điện cao cố định và điện áp pin liên tục tăng. Khi điện áp đạt đến giới hạn trên (ví dụ: 4,3V đối với pin lithium bậc ba), nó sẽ tự động chuyển sang pha điện áp không đổi. Tại thời điểm này, điện áp không đổi và dòng điện giảm dần cho đến khi giảm xuống 0,05C-0,1C, lúc này quá trình sạc kết thúc. Tỷ lệ dòng điện không đổi = CC / (CC + CV)

II. Cơ chế kéo dài của pha điện áp không đổi

Thời gian của pha điện áp không đổi về cơ bản bị ảnh hưởng bởi hai yếu tố: sự thay đổi điện trở trong và độ phân cực.

1. Sự thay đổi điện trở trong
Theo Định luật Ohm U=IR, dưới dòng điện sạc không đổi, việc tăng điện trở trong của pin sẽ dẫn đến sụt áp ohmic cao hơn. Điều này dẫn đến hiện tượng mà chúng ta thường gọi là điện áp "cao giả"—lượng điện tích thực tế được lưu trữ bên trong pin còn lâu mới đầy, nhưng điện áp đầu cực đo được bên ngoài đã đạt đến điện áp cắt sạc, buộc pin phải chuyển từ giai đoạn dòng điện không đổi sang giai đoạn điện áp không đổi sớm.

2. Ảnh hưởng phân cực
Điện áp phân cực đề cập đến sự khác biệt giữa điện thế hoạt động thực tế của điện cực và điện thế cân bằng nhiệt động. Chúng ta có thể hiểu điều này bằng một công thức đơn giản: Điện áp đo được bên ngoài = Điện áp hở mạch thực sự của pin + Điện áp rơi Ohmic + Điện áp phân cực. Khi kết thúc quá trình sạc dòng không đổi, khi điện áp đo bên ngoài đạt đến điện áp kết thúc, sau khi trừ đi điện áp rơi và điện áp phân cực ohmic, điện áp mạch hở thực sự của pin vẫn thấp hơn nhiều so với điện áp sạc đầy.

Bản chất của giai đoạn điện áp không đổi là giảm dần dòng sạc để đồng thời giảm điện áp rơi và điện áp phân cực ohmic, cho phép điện áp mạch hở thực sự của pin tăng từ từ đến mức sạc đầy thực sự. Khi điện trở phân cực của pin tăng lên đáng kể, điều đó có nghĩa là cần thời gian dài hơn và dòng điện nhỏ hơn để giảm điện áp phân cực xuống mức đủ thấp để hoàn thành việc sạc lượng điện còn lại.

III. Thời lượng của pha điện áp không đổi phản ánh đặc tính của pin

1. Tình trạng sức khỏe tế bào:

Tỷ lệ dòng điện không đổi có mối tương quan tích cực cao với Trạng thái sức khỏe (SOH) của pin. Tỷ lệ dòng không đổi giảm dần khi số chu kỳ tăng.

2. Khả năng sạc nhanh:

Tỷ lệ dòng điện không đổi phản ánh khả năng sạc nhanh. Tốc độ sạc khác nhau (1C, 2C, 3C) dẫn đến tỷ lệ dòng điện không đổi khác nhau. Hơn nữa, tỷ lệ dòng điện không đổi giảm khi tăng tốc độ sạc. Do đó, ở cùng tốc độ sạc, tỷ lệ dòng điện không đổi cao hơn cho thấy khả năng sạc nhanh tốt hơn.

3. Hiệu suất an toàn:

Tỷ lệ dòng điện không đổi thấp hơn cho thấy pha điện áp không đổi dài hơn, cho thấy điện trở trong tế bào cao hơn. Tỷ lệ dòng điện không đổi giảm mạnh cùng với số chu kỳ tế bào ngày càng tăng thường cho thấy những rủi ro an toàn nghiêm trọng. Điện trở trong cao dẫn đến sinh nhiệt quá mức trong quá trình sạc, đẩy nhanh quá trình lão hóa pin. Nguy hiểm hơn, pin đã cũ nghiêm trọng, khi được sạc với dòng điện thấp trong thời gian dài ở cuối pha điện áp không đổi, động lực học của điện cực âm sẽ bị suy giảm, dễ gây ra hiện tượng mạ lithium. Kim loại lithium lắng đọng có thể làm thủng thiết bị phân tách, gây đoản mạch bên trong hoặc thậm chí thoát nhiệt.

4. Tính nhất quán của bộ pin
Trong xe điện hoặc bộ pin lưu trữ năng lượng, sự khác biệt về thời gian điện áp không đổi giữa các tế bào riêng lẻ là một chỉ số quan trọng về tính nhất quán. Nếu thời gian điện áp không đổi của một tế bào dài hơn đáng kể so với các tế bào khác, điều đó cho thấy sự lão hóa nghiêm trọng hơn, điện trở trong cao hơn và sẽ trở thành "mắt xích yếu" trong toàn bộ bộ pin, hạn chế hiệu suất tổng thể và tăng rủi ro về an toàn.

ACEY-AS11S máy phân loại pin là một công cụ cần thiết cho các nhà sản xuất pin chuyên nghiệp. Nó được thiết kế nhằm mục đích kiểm tra và phân loại các tế bào hình trụ—bao gồm các loại LiFePO4 và NCM—theo điện áp mạch hở (OCV) và điện trở trong (IR) của chúng.

Bản tóm tắt: Khoảng thời gian của pha điện áp không đổi đối với pin mới được xác định bởi tốc độ sạc, nhiệt độ môi trường, hệ thống hóa học và điện áp cắt sạc.