Almennt er hægt að nota hraðhleðslu fyrir háafls DC hleðslu, þar sem hægt er að hlaða 80% af aflinu í hálftíma. Hraðhleðsluspenna DC hleðslu er almennt meiri en spenna rafhlöðunnar. Hverjar eru þá tæknilegar hættur við hraðhleðslu litíum rafhlöðu?
Hverjar eru hætturnar sem fylgja hraðhleðslu á litíumrafhlöðum?
Þrjár grundvallarleiðir til að hraðhlaða eru: halda spennunni stöðugri og auka strauminn; halda straumnum stöðugum og auka spennuna; og auka strauminn og spennuna á sama tíma. Hins vegar, til að hraðhlaða raunverulega, þarf ekki aðeins að bæta strauminn og spennuna, heldur þarf hraðhleðslutækni að nota heilt sett af kerfum, þar á meðal hraðhleðslumillistykki og snjallt orkustjórnunarkerfi.
Langtíma hraðhleðsla hefur áhrif á líftíma litíumrafhlöðu. Hraðhleðsla litíumrafhlöðu er á kostnað líftíma rafhlöðunnar. Þar sem rafhlaðan er tæki sem framleiðir rafmagn með rafefnafræðilegum viðbrögðum, er hleðsla öfug efnahvörf og hraðhleðsla á sér stað þegar mikill straumur kemur inn í rafhlöðuna samstundis. Tíð notkun hraðhleðslustillingar dregur úr afkastagetu rafhlöðunnar og dregur úr fjölda hleðslu- og afhleðsluhringrása.
Hraðhleðsla litíumrafhlöðu hefur þrjár afleiðingar: hitauppstreymi, litíumúrkomu og vélræn áhrif.
1. Tíð hraðhleðsla eykur skautun rafhlöðunnar
Þegar samfelldur hleðslustraumur er mikill eykst jónþéttni við rafskautið, skautunin eykst og spenna rafhlöðutengisins getur ekki samsvarað beint og línulega magni rafmagns sem hlaðið er. Á sama tíma mun aukning innri viðnáms við hástraumshleðslu leiða til aukinnar upphitunaráhrifa Joule sem hefur aukaverkanir eins og niðurbrot rafvökva, gasmyndun og ýmsar vandamál. Áhættuþættirnir aukast skyndilega og hafa áhrif á öryggi rafhlöðunnar og líftími rafhlöðu án rafknúinna hleðslutækja mun styttast verulega.
2. Tíð hraðhleðsla getur leitt til kristöllunar í rafhlöðukjarnanum
Hraðhleðsla litíumrafhlöðu þýðir að litíumjónir tæmast hratt og „synda að“ anóðunni, sem krefst þess að anóðuefnið hafi hraða innfellingargetu litíums. Þar sem innfellda litíumgetan og útfellingargeta litíums er nánast sú sama, geta litíumjónir fallið út á yfirborðið við hraðhleðslu eða lágan hita og myndað dendritískt litíum. Dendritískt litíum mun stinga í gegnum þindina og valda auka tapi, sem dregur úr afkastagetu rafhlöðunnar. Þegar litíumkristallinn nær ákveðnu magni mun hann vaxa frá neikvæðu rafskautinu að þindinni og valda hættu á skammhlaupi í rafhlöðunni.
3. Tíð hraðhleðsla styttir endingu rafhlöðunnar
Tíð hleðsla hefur einnig tilhneigingu til að flýta fyrir tæmingu rafhlöðuendingar og jafnvel leiða til vandamála eins og minnkaðrar rafhlöðuvirkni og styttri endingartíma. Sérstaklega eftir að hraðhleðslutækni var bætt við, þótt hleðsluhraðinn sé mjög mikill á fyrstu stigum, hleðst hann ekki upp í 100% þegar hann er aftengdur, sem leiðir til endurtekinna hleðsluhringrása og aukinnar fjölda hleðslna rafhlöðunnar. Langtímanotkun á slíkri aðferð mun draga úr virkni rafhlöðunnar og þar með flýta fyrir öldrun hennar.
Hátt hitastig er stærsti orsök öldrunar litíumrafhlöðu. Hraðhleðsla með mikilli afköstum veldur því að rafhlaðan hitnar upp á stuttum tíma. Óhraðhleðsla, þótt afköstin séu lág, hefur lítill hiti á tímaeiningu, en þarf lengri kveikitíma. Þannig safnast hiti rafhlöðunnar upp með tímanum og munurinn á hitanum sem myndast við hleðslu er ekki nægur til að valda mismun á öldrunarhraða rafhlöðunnar.
Þegar ofangreint er tekið saman getum við ályktað að hraðhleðsla hefur miklar gæðakröfur fyrir rafhlöðuna, hefur meiri tap á endingartíma rafhlöðunnar og öryggisstuðullinn minnkar verulega, svo reyndu að gera það eins lítið og mögulegt er þegar það er ekki nauðsynlegt. Tíð hraðhleðsla rafhlöðunnar mun valda rafhlöðunni skaða, en vegna mismunandi þéttleika rafhlöðufrumna, efna, umhverfishita og rafhlöðustjórnunarkerfis verður rafhlaðan fyrir mismunandi skemmdum við hraðhleðslu.
Birtingartími: 26. október 2023