การคายประจุเอง & การคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมากเกินไป

ด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่เพิ่มขึ้นและการลดต้นทุน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะไฟฟ้าและสาขาการจัดเก็บพลังงาน ความสม่ำเสมอของการคายประจุเองและการคายประจุมากเกินไปของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นสิ่งสำคัญมากต่ออายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของยานพาหนะไฟฟ้าและระบบกักเก็บพลังงาน ผลการวิจัยการคายประจุเองและการคายประจุมากเกินไปของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้รับการทบทวนจากแง่มุมของกลไกการก่อตัว ปัจจัยที่มีอิทธิพล และวิธีการตรวจจับ

การคายประจุเองเป็นปรากฏการณ์ของการสูญเสียความจุของแบตเตอรี่ตามธรรมชาติระหว่างการเก็บรักษา ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงว่าแรงดันไฟฟ้าของวงจรเปิดลดลงหลังจากการเก็บรักษาเป็นเวลานาน การคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบ่งออกเป็นการคายประจุเองทางกายภาพและการคายประจุเองด้วยสารเคมีตามประเภทของปฏิกิริยา จากอิทธิพลของการคายประจุเองบนแบตเตอรี่ ลูกค้าบางรายแบ่งการคายประจุเองออกเป็นสองประเภท: การคายประจุเองโดยมีการชดเชยความจุที่สูญเสียไปและการคายประจุเองโดยมีค่าชดเชยที่ไม่สามารถย้อนกลับได้สำหรับความจุที่สูญเสียไป ภายใต้สถานการณ์ปกติ การสูญเสียกำลังการผลิตที่เกิดจากการคายประจุเองทางกายภาพสามารถย้อนกลับได้ ในขณะที่การสูญเสียความจุที่เกิดจากการคายประจุเองด้วยสารเคมีไม่สามารถย้อนกลับได้

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นระบบพลังงานในเครื่องมือต่างๆ และยานพาหนะไฟฟ้า เนื่องจากปราศจากมลภาวะ พลังงานจำเพาะสูง และมีอายุการใช้งานยาวนาน การมีอยู่ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่คายประจุเองได้ไม่เพียงแต่ทำให้แบตเตอรี่สูญเสียพลังงานเท่านั้น แต่ยังทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสั้นลงเนื่องจากการคายประจุเองไม่สอดคล้องกัน การลดลงอย่างรวดเร็วของความจุทำให้เกิดข้อผิดพลาดขนาดใหญ่ในการทำนายสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ (SOC) โดยระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) และกลยุทธ์การควบคุมรถยนต์ไฟฟ้าล้มเหลว ส่งผลให้ระบบแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้ามีการคายประจุมากเกินไป

สาเหตุของการคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนด้วยตนเอง

1. สาเหตุของการสูญเสียกำลังการผลิตแบบพลิกกลับได้: สาเหตุของการสูญเสียความจุแบบพลิกกลับได้คือปฏิกิริยาคายประจุแบบย้อนกลับ และหลักการสอดคล้องกับปฏิกิริยาคายประจุตามปกติของแบตเตอรี่ ความแตกต่างก็คือเส้นทางการปล่อยอิเล็กตรอนปกติเป็นวงจรภายนอกและความเร็วของปฏิกิริยานั้นเร็วมาก เส้นทางการคายประจุของอิเล็กตรอนคืออิเล็กโทรไลต์ และความเร็วของปฏิกิริยาช้ามาก

2. สาเหตุของการสูญเสียกำลังการผลิตที่ไม่สามารถย้อนกลับได้: เมื่อเกิดปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้เกิดขึ้นภายในแบตเตอรี่ การสูญเสียความจุที่เกิดขึ้นคือการสูญเสียความจุที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ประเภทของปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ได้แก่ ปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ระหว่างอิเล็กโทรดบวกและอิเล็กโทรไลต์ ปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ระหว่างวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบและอิเล็กโทรไลต์ ปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ที่เกิดจากสิ่งเจือปนในอิเล็กโทรไลต์เอง และปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ซึ่งเกิดจากการลัดวงจรระดับไมโครที่เกิดจากสิ่งเจือปนในระหว่างการผลิต

อัตราการคายประจุเองเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการวัดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และกระบวนการคายประจุเองเกิดขึ้นภายในแบตเตอรี่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับวัสดุและเทคโนโลยีของแบตเตอรี่ และการเปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม เวลาในการจัดเก็บ และ สถานะของค่าใช้จ่าย การตรวจจับการคายประจุเองอย่างรวดเร็วของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถลดเวลาในการวัดพารามิเตอร์การคายประจุเองได้อย่างรวดเร็ว และปรับปรุงความแม่นยำของแบตเตอรี่ การตรวจจับการคายประจุเองยังใช้ได้กับชุดแบตเตอรี่ ซึ่งสามารถให้ข้อมูลทางทฤษฎีใหม่สำหรับการวิจัยความสอดคล้องของแบตเตอรี่และการเรียงลำดับในการใช้งานจริง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

หลังจากที่แบตเตอรี่คายประจุไฟฟ้าที่เก็บไว้แล้ว จะทำให้เกิดการคายประจุมากเกินไปหากแรงดันไฟฟ้ายังคงคายประจุต่อไปหลังจากถึงค่าที่กำหนด โดยปกติแล้ว แรงดันไฟตัดการคายประจุจะถูกกำหนดตามกระแสคายประจุ การคายประจุมากเกินไปอาจส่งผลร้ายแรงต่อแบตเตอรี่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระแสไฟตกหนักมากเกินไปหรือการคายประจุไฟเกินซ้ำๆ จะส่งผลต่อแบตเตอรี่มากขึ้น โดยทั่วไปการคายประจุมากเกินไปจะเพิ่มแรงดันภายในของแบตเตอรี่ ทำลายความสามารถในการกลับตัวของวัสดุออกฤทธิ์ทั้งเชิงบวกและเชิงลบ และแม้ว่าจะสามารถกู้คืนความจุได้เพียงบางส่วนเท่านั้นหลังจากการชาร์จ แต่ก็จะลดลงอย่างเห็นได้ชัด

เพื่อให้แน่ใจว่าลิเธียมไอออนบางส่วนยังคงอยู่ในชั้นกราไฟท์หลังจากปล่อยออกมา’จำเป็นต้องจำกัดแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำของการสิ้นสุดการคายประจุ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่สามารถคายประจุมากเกินไปได้ แรงดันไฟฟ้าสิ้นสุดการจ่ายกระแสไฟมักจะอยู่ที่ 3.0V/ ปม และแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำต้องไม่ต่ำกว่า 2.5V/ ปม เวลาในการคายประจุแบตเตอรี่ที่เกี่ยวข้องกับความจุของแบตเตอรี่และกระแสคายประจุ และเวลาคายประจุของแบตเตอรี่ (ชั่วโมง) = ความจุของแบตเตอรี่/กระแสคายประจุ กระแสคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ควรเกิน 3 เท่าของความจุของแบตเตอรี่ มิฉะนั้นแบตเตอรี่จะเสียหาย

อิทธิพลของการคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมากเกินไป

1. ค่าแรงดันไฟฟ้าปลายสายที่ระบุในมาตรฐานแบตเตอรี่คือค่าแรงดันไฟฟ้าถึงเมื่อแบตเตอรี่คายประจุอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการใช้งานจริง การคายประจุส่วนใหญ่จะเป็นระยะๆ ดังนั้น แม้ว่าการคายประจุจะถึงค่าแรงดันไฟฟ้าที่จุดสิ้นสุดที่ระบุ แต่การคายประจุเกินก็มักจะเกิดขึ้น

2. หลังจากที่แบตเตอรี่หมดประจุจนถึงแรงดันไฟฟ้าที่ปลายสาย ให้ปล่อยทิ้งไว้หลายนาทีถึงครึ่งชั่วโมง และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นโดยอัตโนมัติ สิ่งนี้ทำให้ผู้ใช้เข้าใจผิดคิดว่าแบตเตอรี่ยังสามารถคายประจุได้ต่อไป ส่งผลให้แบตเตอรี่คายประจุมากเกินไป

3. การชาร์จและการคายประจุด้วยการบำบัดแบบเป็นรอบสามารถปรับปรุงความจุของแบตเตอรี่ได้เมื่อเทียบกับครั้งก่อน แต่การปล่อยประจุลึกมากเกินไปอย่างต่อเนื่องจะไม่เพียงแต่ล้มเหลวในการกระตุ้นสารออกฤทธิ์ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาอีกต่อไป แต่ยังทำให้เกิดการกัดกร่อนของกริดเชิงบวกและการเปลี่ยนแปลงของ ส่วนหนึ่งของ α-PbO2 ถึง β-PbO2 ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ยิ่งความลึกของการคายประจุลึกลง ความจุของแบตเตอรี่จะลดลงเร็วขึ้น ผลข้างเคียงของการคายประจุมากเกินไปและการรักษาเป็นระยะจะชัดเจนยิ่งขึ้น และวงจรอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ก็จะสั้นลง

ปัจจุบันแบตเตอรี่ของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วและใช้กันอย่างแพร่หลายในสังคมนับตั้งแต่เปิดตัวในปี 1990 และผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็ประสบความสำเร็จในการพัฒนาครั้งใหญ่ที่สุดเช่นกัน อย่าชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจนเต็ม 100% ไม่ต้องพูดถึงการใช้จนหมด หากสถานการณ์เอื้ออำนวย ให้พยายามรักษาระดับการชาร์จแบตเตอรี่ให้ใกล้เต็มครึ่งหนึ่ง และยิ่งระยะการชาร์จและการคายประจุน้อยลงเท่าใดก็ยิ่งดีเท่านั้น