Abstrakt
Litíum rafhlöður, sem kjarnorkuuppsprettur nútíma rafeindatækja og rafknúinna ökutækja, hafa umbreytt lífsstíl fólks með miklum orkuþéttleika, langri hringrásarlífi og lágu sjálfstrausti. Frá snjallsímum til rafbíla eru litíum rafhlöður alls staðar. Þegar tíðni notkunar eykst hafa notendur hins vegar vakið fjölmargar spurningar um hleðsluvenjur litíum rafhlöður, þar á meðal „er það ásættanlegt að hlaða litíum rafhlöðu að fullu?“ hefur orðið mikið rætt efni. Svarið við þessari spurningu snýr ekki aðeins að daglegri notkunarupplifun notenda heldur hefur það einnig bein áhrif á afköst og líftíma litíum rafhlöður.
1. kynning
Litíum rafhlöður, sem kjarnorkuheimildir nútíma rafeindatækja og rafknúinna ökutækja, hafa gjörbylt lífsstíl fólks með mikilli orkuþéttleika þeirra, langri hringrásarlífi og lágu sjálfstrausti. Þeir finnast alls staðar, allt frá snjallsímum til rafknúinna ökutækja. Hins vegar, með vaxandi tíðni notkunar, hafa notendur fjölmargar spurningar um hleðsluvenjur litíum rafhlöður. Ein algengasta spurningin er: "Er það ásættanlegt að hlaða ekki litíum rafhlöðu að fullu?" Svarið við þessari spurningu hefur ekki aðeins áhrif á daglega notkunarupplifun notenda heldur hefur það einnig bein áhrif á afköst og líftíma litíum rafhlöður.
2.. Vinnuregla og hleðslueinkenni litíum rafhlöður
2.1 Grunnuppbygging og vinnandi meginregla litíum rafhlöður
Litíum rafhlaða samanstendur aðallega af jákvæðri rafskaut, neikvæðri rafskaut, salta og skilju. Meðan á hleðsluferlinu stendur eru litíumjónir afskekktir frá jákvæða rafskautsefninu, flytja um salta í neikvæða rafskautið og eru samtengdir í neikvæða rafskautsefnið. Á sama tíma renna rafeindir frá jákvæðu rafskautinu yfir í neikvæða rafskautið í gegnum ytri hringrás og mynda rafstraum. Losunarferlið er hið gagnstæða: litíumjónir eru afskekktir úr neikvæðu rafskautinu, fara aftur í jákvæða rafskautið og rafeindir streyma frá neikvæðu rafskautinu yfir í jákvæða rafskautið, sem veitir raforku til ytri tækja.
2.2 Hleðslustig litíum rafhlöður
Hleðsluferlið á litíum rafhlöðu er venjulega skipt í þrjú stig: hleðslu, stöðugur straumhleðsla og stöðug spennuhleðsla. Hleðslustigið er notað til að virkja rafhlöðuna. Þegar rafhlöðuspennan er lítil er lítill straumur notaður til hleðslu. Stöðug núverandi hleðslustig er aðal hleðsluferlið, þar sem stöðugur straumur er notaður til að hlaða rafhlöðuna hratt, og rafhlöðuspennan eykst smám saman. Stöðugt spennuhleðslustigið á sér stað þegar rafhlöðuspenna nálgast spennu í fullri hleðslu. Spennunni er haldið stöðugum og straumurinn minnkar smám saman þar til hleðslustraumurinn lækkar í ákveðinn afskekkt straum, en á þeim tímapunkti lýkur hleðslunni.
2.3 Hleðslueinkenni litíum rafhlöður
Litíum rafhlöður eru viðkvæmar fyrir hleðsluferlinu. Ofhleðsla og ofdreifing getur bæði haft slæm áhrif á frammistöðu þeirra og líftíma. Ofhleðsla getur leitt til aukins innri þrýstings, hækkaðs hitastigs og jafnvel sprengingar og annarra öryggisslysa í rafhlöðunni. Ofstenging getur valdið breytingum á efnafræðilegri uppbyggingu inni í rafhlöðunni, sem leiðir til niðurbrots rafgeymis, aukinni innri viðnám og vanhæfni til að hlaða og útskrift venjulega.
3. Hagkvæmni greining á ófullkomlega hleðslu litíum rafhlöður
3.1 Hagkvæmni skammtíma í meðallagi ófullnægjandi hleðslu
Til skamms tíma hefur miðlungs ófullkomin hleðsla tiltölulega lítil áhrif á litíum rafhlöður. Nútíma litíum rafhlöður eru búnar háþróaðri rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS) sem geta fylgst nákvæmlega og stjórnað hleðslu- og losunarferlum rafhlöðunnar. Þegar rafhlaðan er ekki fullhlaðin mun BMS skrá núverandi hleðsluástand og halda áfram að hlaða á næsta hleðslutíma. Til dæmis, í daglegri notkun, mega notendur ekki geta hlaðið snjallsíma sína eða rafhlöðuna að fullu vegna tímatakmarkana. Stundum ófullkomin hleðsla af þessu tagi mun ekki valda verulegu tjóni á rafhlöðunni.
3.2 Eftirspurn eftir ófullkominni hleðslu í sérstökum umsóknarsviðsmyndum
Í ákveðnum sérstökum atburðarásum er ófullnægjandi hleðsla jafnvel nauðsynleg. Til dæmis, í hleðslustefnu rafknúinna ökutækja, til að lengja líftíma rafhlöðunnar og draga úr hleðslukostnaði, kjósa sumir notendur að taka upp „grunnt hleðslu og grunn útskrift“, það er að hlaða rafhlöðuna í 80% - 90% af getu þess í hvert skipti í stað þess að hlaða hana að fullu. Þessi aðferð getur dregið úr þeim tíma sem rafhlaðan eyðir í fullhlaðnu ástandi og þannig dregið úr öldrunarferli rafhlöðunnar. Að auki, fyrir sum tæki með miklar kröfur um rafhlöðuþyngd og rúmmál, svo sem dróna, er einnig hægt að nota ófullkomna hleðslu til að draga úr álaginu.
4.. Hugsanleg áhrif af ófullkomlega hleðslu litíum rafhlöður
4.1 Niðurbrot rafhlöðunnar
Ófullnægjandi hleðsla til langs tíma getur leitt til niðurbrots rafhlöðunnar. Þegar rafhlaðan er ekki að fullu hlaðin, eru efnafræðin inni í rafhlöðunni ekki geta farið að fullu aftur í sitt besta ástand. Sumir litíumjónir geta verið „læstir“ í rafskautsefnunum og geta ekki tekið þátt í venjulegri hleðslu og losunarviðbrögðum. Með tímanum munu þessar læstu litíumjónir smám saman safnast saman, sem leiðir til minnkunar á raunverulegri tiltækri afkastagetu rafhlöðunnar. Sem dæmi má nefna að sumir notendur sem hlaða stöðugt snjallsíma rafhlöður sínar í um 80% geta komist að því að líftími rafhlöðu símans styttist verulega eftir nokkurn tíma.
4.2 Stytt líftíma rafhlöðunnar
Ófullkomin hleðsla getur einnig haft áhrif á hringrásarlífi litíum rafhlöður. Hringrás líftíma rafhlöðu vísar til fjölda hleðslu- og losunarferða sem rafhlaða getur gengist undir við vissar aðstæður. Hver ófullkomin hleðsla jafngildir ófullkominni hleðslu og losunarlotu fyrir rafhlöðuna. Til langs tíma mun þetta flýta fyrir öldrunarferli rafhlöðunnar og stytta líftíma þess. Til dæmis, í rafknúnum ökutækjum, ef notendur nota oft ófullkomnar hleðsluaðferðir, gæti þurft að skipta um rafhlöðuna áður en þeir ná til áætlaðs líftíma og auka notkunarkostnað.
4.3 Villur í rafhlöðustjórnunarkerfinu
Ófullnægjandi hleðsla til langs tíma getur einnig leitt til villna í rafhlöðustjórnunarkerfinu (BMS). BMS áætlar hleðslu (SOC) rafhlöðunnar með því að fylgjast með breytum eins og rafhlöðuspennu, straumi og hitastigi. Ef rafhlaðan er í ófullkomnu hleðsluástandi í langan tíma, getur BMS misskilið raunverulegt rafhlöðugetu, sem leiðir til misræmis milli sýninnar afkastagetu og raunverulegs afkastagetu. Til dæmis, þegar BMS heldur að rafhlaðan sé að fullu hlaðin, í raun og veru, þá er aðeins hægt að hlaða rafhlöðuna fyrir 90% af afkastagetu sinni. Þetta getur haft áhrif á mat notandans á endingu rafhlöðu tækisins.
5. Tillögur um vísindalega notkun litíum rafhlöður
5.1 Sanngjörn skipulagning á hleðslutíma
Notendur ættu með sanngjörnum hætti að skipuleggja hleðslutímann í samræmi við eigin notkunarþörf og rafhlöðueinkenni tækisins. Ef tíminn leyfir skaltu reyna að hlaða rafhlöðuna að fullu til að tryggja að tækið geti fengið lengstu endingu rafhlöðunnar. Hins vegar, ef tíminn er þéttur, er í meðallagi ófullkominn hleðsla einnig ásættanlegt, en forðast ætti langtíma viðloðun þessa vana. Til dæmis, fyrir snjallsíma notendur, geta þeir hlaðið síma sína að fullu á nóttunni áður en þeir fara að sofa. Ef rafhlaðan er lágt á daginn geta þau framkvæmt stutt hleðslutíma, en þau ættu ekki að hætta að hlaða aðeins hálfan afkastagetu í hvert skipti.
5.2 Að forðast ofdreifingu
Ofstilling getur verið enn skaðlegri fyrir litíum rafhlöður en ofhleðslu. Þess vegna ættu notendur að reyna að forðast að tæma rafhlöðuna. Almennt, þegar rafhlöðustigið lækkar undir 20%, ætti að hlaða það tímanlega. Fyrir sum tæki, svo sem fartölvur, er hægt að stilla lítilli rafhlöðuaðgerð til að minna notandann strax á að hlaða.
5.3 Að fylgjast með hleðsluumhverfinu
Hleðsluumhverfið hefur einnig áhrif á afköst og líftíma litíum rafhlöður. Notendur ættu að velja þurrt, vel loftræst og hitastig viðeigandi umhverfi til hleðslu. Forðastu að hlaða í háhita, rakt eða beina sólarljósumhverfi til að koma í veg fyrir að rafhlaðan ofhitnun eða verða rakt, sem getur valdið öryggisslysum eða flýtt fyrir öldrun rafhlöðunnar. Til dæmis, á heitum sumardögum, ekki leggja rafknúin ökutæki á opnum bílastæðum í langan tíma meðan þú hleðst. Í staðinn skaltu reyna að velja skyggða svæði eða neðanjarðar bílskúr til hleðslu.
5.4 Venjulegur fullur hleðsla og útskrift
Til að viðhalda afköstunum og lengja líftíma litíum rafhlöður ættu notendur að framkvæma fulla hleðslu og útskrift rafhlöðunnar með reglulegu millibili. Almennt, einu sinni í hverjum mánuði eða svo, er hægt að losa rafhlöðuna þar til hún slekkur sjálfkrafa og síðan fullhlaðin. Þetta getur hjálpað BMS að kvarða mat á afkastagetu, draga úr villum og einnig hjálpa til við að virkja efnafræðin inni í rafhlöðunni og bæta afköst þess.
6. Niðurstaða
Ófullnægjandi hleðslu litíum rafhlöður er framkvæmanlegt til skamms tíma og í sérstökum umsóknarsviðsmyndum. Samt sem áður getur ófullnægjandi hleðsla til langs tíma haft slæm áhrif á getu rafhlöðunnar, líftíma og nákvæmni rafhlöðustjórnunarkerfisins. Til að nota vísindalega litíum rafhlöður, tryggja venjulega notkun tækja og lengja líftíma rafhlöðunnar ættu notendur með sanngirni að skipuleggja hleðslutíma, forðast ofdreifingu, fylgjast með hleðsluumhverfinu og framkvæma reglulega fullan hleðslu- og losunarlotur. Aðeins með þessum hætti geta notendur notið þess þæginda sem litíum rafhlöður hafa komið með á meðan þeir tryggja afköst þeirra og öryggi. Með stöðugri þróun litíum rafhlöðutækni geta fullkomnari rafhlöðustjórnunarkerfi og hleðslutækni komið fram í framtíðinni, sem hagræðir notendaupplifun og afköst litíum rafhlöður. Hins vegar, á núverandi stigi, þurfa notendur samt að fylgja vísindalegum hleðslureglum og nota litíum rafhlöður rétt.