1. Ανάλυση τάσης μπαταριών ιόντων λιθίου
(1) Τάση ανοιχτού κυκλώματος: αναφέρεται στην τάση της μπαταρίας ιόντων λιθίου όταν δεν βρίσκεται σε κατάσταση λειτουργίας. Σε αυτή την κατάσταση, δεν υπάρχει ρεύμα που ρέει μέσα στην μπαταρία και η τάση του αντιπροσωπεύεται από τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των θετικών και των αρνητικών ηλεκτροδίων. Όταν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, η τάση ανοικτού κυκλώματος είναι συνήθως περίπου 3,7V και μπορεί να φτάσει τα 3,8V σε ορισμένες περιπτώσεις.
(2) Τάση εργασίας: Σε σύγκριση με την τάση ανοικτού κυκλώματος, είναι η τάση της μπαταρίας ιόντων λιθίου στην κατάσταση εργασίας. Αυτή τη στιγμή, υπάρχει ρεύμα που ρέει μέσω της μπαταρίας και όταν το ρεύμα διέρχεται, θα παρεμποδιστεί με εσωτερική αντίσταση, οπότε η τάση λειτουργίας είναι πάντα χαμηλότερη από την τάση ανοικτού κυκλώματος όταν φορτίζεται πλήρως.
(3) Τάση τερματισμού: δηλαδή η κρίσιμη τάση στην οποία η μπαταρία δεν πρέπει να συνεχίζει να εκφορτώνει μετά την εκκένωση σε μια συγκεκριμένη τιμή τάσης. Αυτή η τιμή τάσης καθορίζεται από τη δομή της μπαταρίας ιόντων λιθίου και κάτω από τη δράση της πλάκας προστασίας, η τάση της μπαταρίας συνήθως σταθεροποιείται σε περίπου 2,95V όταν τερματίζεται η εκφόρτιση.
(4) Τυπική τάση: Από το επίπεδο αρχής, η τυπική τάση είναι επίσης γνωστή ως ονομαστική τάση, η οποία είναι η τυπική τιμή της δυναμικής διαφοράς που παράγεται από τη χημική αντίδραση των θετικών και αρνητικών υλικών ηλεκτροδίων της μπαταρίας. Η ονομαστική τάση των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι 3,7V, η οποία δείχνει ότι η τυπική τάση είναι στην πραγματικότητα η τάση λειτουργίας στην τυπική κατάσταση.
Κρίνοντας από τις τέσσερις τάσεις μπαταρίας ιόντων λιθίου που αναφέρθηκαν προηγουμένως, οι τάσεις που εμπλέκονται στην κατάσταση εργασίας είναι τυπική τάση και τάση εργασίας. Όταν δεν είναι στην κατάσταση εργασίας, η τάση αντανακλάται ως τάση ανοικτού κυκλώματος και η τελική τάση. Επειδή η χημεία των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι επαναλαμβανόμενη, πρέπει να φορτίζονται αμέσως όταν η τάση της μπαταρίας πέφτει στην τάση τερματισμού. Εάν δεν χρεώνεται για μεγάλο χρονικό διάστημα, θα οδηγήσει σε σημαντική μείωση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας και σε σοβαρές περιπτώσεις μπορεί να διαλυθεί.
Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας εκφόρτισης, η καμπύλη τάσης της μπαταρίας ιόντων λιθίου μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια:
2. Η τάση των μπαταριών λιθίου συνδέεται στενά με το δυναμικό ηλεκτροδίου των θετικών και αρνητικών υλικών ηλεκτροδίων της μπαταρίας
Η τάση των μπαταριών λιθίου ποικίλλει ανάλογα με το υλικό, κυρίως για τους ακόλουθους λόγους:
(1) Η επίδραση των χημικών ιδιοτήτων των υλικών ηλεκτροδίων
Η διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης των μπαταριών λιθίου είναι ουσιαστικά η διαδικασία των ιόντων λιθίου που μεταναστεύουν μεταξύ θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων και οι χημικές ιδιότητες των υλικών των ηλεκτροδίων είναι οι βασικοί παράγοντες που καθορίζουν την τάση της μπαταρίας. Λαμβάνοντας τα κοινά υλικά καθόδου ως παράδειγμα, το στοιχείο κοβαλτίου στο οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου (licoo₂) έχει υψηλό δυναμικό οξειδοαναγωγής, το οποίο διευκολύνει την απελευθέρωση ιόντων λιθίου και εξόδου όταν λειτουργούν. Όταν συνδυάζεται με μια άνοδο γραφίτη, η προκύπτουσα τάση μπαταρίας μπορεί να φτάσει περίπου 3,7V. Το υλικό καθόδου του σιδήρου λιθίου (LifePo₄), επειδή το δυναμικό οξειδοαναγωγής του σιδήρου είναι χαμηλότερο από αυτό του κοβαλτίου, η τάση της μπαταρίας που αποτελείται από άνοδο γραφίτη είναι συνήθως σταθερή σε περίπου 3,2V. Η βασική αιτία αυτής της διαφοράς τάσης έγκειται στη διαφορά στη διανομή και τη χημική δομή του νέφους ηλεκτρονίων διαφορετικών στοιχείων, γεγονός που με τη σειρά του οδηγεί σε διαφορές στην ικανότητά τους να κερδίζουν και να χάνουν ηλεκτρόνια και να απελευθερώνουν ιόντα λιθίου.
(2) Μεταβολές τάσης που προκαλούνται από διαφορές κρυσταλλικής δομής
Η επίδραση της κρυσταλλικής δομής του υλικού στην τάση της μπαταρίας του λιθίου είναι εξίσου σημαντική. Τα τριμερή υλικά (Li (Nicomn) o₂) είναι τυπικοί εκπρόσωποι και τα τρία στοιχεία του νικελίου, του κοβαλτίου και του μαγγανίου βελτιστοποιούν την κρυσταλλική δομή του υλικού μέσω συνεργιστικής δράσης, έτσι ώστε η διαδρομή διάχυσης των ιόντων λιθίου να είναι ομαλότερη και οι διαδικασίες ενσωμάτωσης και διαφυγής είναι ομαλά. Όταν ταιριάζει με ένα κατάλληλο αρνητικό ηλεκτρόδιο, μπορεί να σχηματιστεί μια πλατφόρμα υψηλότερης τάσης, συνήθως μεταξύ 3,6-3,7V. Κοιτάζοντας το οξείδιο του μαγγανίου λιθίου (limn₂o₄), η δομή του σπινέλ έχει το πρόβλημα της διάλυσης ιόντων μαγγανίου κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, η οποία θα εμποδίσει τη διάχυση των ιόντων λιθίου, με αποτέλεσμα μια σχετικά χαμηλή τάση μπαταρίας περίπου 3,0V. Προφανώς, οι διαφορές στην κρυσταλλική δομή μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την απόδοση των μεταφορικών ιόντων λιθίου στο υλικό, το οποίο με τη σειρά του έχει αντίκτυπο στην τάση της μπαταρίας.
(3) Η σχέση μεταξύ ενεργειακής πυκνότητας και τάσης
Υπάρχει ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της ενεργειακής πυκνότητας του υλικού ηλεκτροδίου και της τάσης της μπαταρίας. Τα υλικά με υψηλή πυκνότητα ενέργειας είναι σε θέση να αποθηκεύουν περισσότερη ενέργεια ανά μονάδα μάζας ή όγκου, τα οποία συνήθως αντιστοιχούν σε υψηλότερες τάσεις. Για παράδειγμα, με την αύξηση του περιεχομένου του νικελίου, η ενεργειακή πυκνότητα του υλικού αυξάνεται και η τάση της μπαταρίας θα αυξηθεί επίσης. Αυτό όχι μόνο βελτιώνει τη συνολική απόδοση της μπαταρίας, αλλά και ικανοποιεί ορισμένα σενάρια εφαρμογών που απαιτούν υψηλή ενέργεια. Ωστόσο, τα υλικά μπαταρίας πρώιμου λιθίου, λόγω της χαμηλής πυκνότητας ενέργειας τους, δεν μπορούσαν να αποθηκεύσουν αρκετή ενέργεια στη μονάδα και η αντίστοιχη τάση ήταν επίσης χαμηλή, καθιστώντας δύσκολη την κάλυψη των αναγκών του σύγχρονου εξοπλισμού για υψηλή ενέργεια και υψηλή τάση.
Acey IntelligentΕιδικεύεται στην παροχή διαλυμάτων μονής στάσης για ημιαυτόματες/πλήρως αυτόματες γραμμές συναρμολόγησης πακέτων μπαταριών λιθίου που χρησιμοποιούνται σε ESS, UAV, E-Bike, E-Scooter, Εργαλεία ηλεκτρικής ενέργειας, δύο/τρεις τροχούς, κ.λπ. Σύστημα δοκιμών πακέτων μπαταρίας, κ.λπ.
