Was ist das Prinzip des Ladens und Entladens von Lithiumbatterien

Das Laden und Entladen einer Lithiumbatterie beinhaltet die Bewegung von Lithium-Ionen zwischen der negativen Elektrode und der positiven Elektrode. Während der Ladephase wird die elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Die Menge an Energie, die die Zelle speichern kann, wird als ihre „Leistung“ bezeichnet. Der Prozess des Ladens und Entladens einer Lithium-Ionen-Batterie kann kompliziert sein, ist aber im Allgemeinen einfach.

Die Lithiumbatterie wird von einem Ladegerät geladen, das einen konstanten Strom aufrechterhält. Das Laden ist langsam und allmählich, um eine Überhitzung der Batterie zu vermeiden. Die erste Phase des Ladens wird als Vorladephase bezeichnet, und die Spannung der Batterie liegt während dieses Zeitraums unter drei Volt. Danach beginnt die Batterie, Energie zu gewinnen, und erreicht schließlich ihr maximales Potenzial.

Die erste Phase des Ladens wird als Konstantspannungsphase bezeichnet. Diese Phase beinhaltet das Anlegen einer konstanten Spannung, die gleich der maximalen Spannung der Zellen in der Serie ist. Das Top-Laden ist notwendig, um eine höhere Spannung als die Selbstentladung der Batterie aufrechtzuerhalten. Sobald die Spannung vier bis fünf Volt erreicht, ist die Batterie vollgeladen.

Die zweite Phase wird als Entladezyklus bezeichnet. Dieser Abschnitt tritt auf, wenn eine negative Elektrode überladen wird. Der Entladezyklus stoppt, wenn die Batterie entladen ist. Eine entladene Batterie kann keine Energie mehr speichern, daher ist es wichtig, sie richtig zu entladen und aufzuladen. Eine Erhöhung des Stroms kann die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie verkürzen. Unbegrenztes Hochstromladen kann jedoch Ionen in die negative Elektrode einbetten.

Wenn die Lithium-Ionen-Batterie vollständig entladen ist, bewegen sich die Lithium-Ionen zur Kobalt-Oxid-Elektrode. Lithium-Ionen-Batterien enthalten verschiedene Materialien, sodass ihr Gewicht und Energiegehalt variieren. In einigen Fällen ist eine Lithium-Ionen-Batterie schwerer als Blei-Ionen-Batterien. Bei vollständiger Entladung ist die Lithium-Ionen-Batterie überladen.

Wenn eine Lithium-Ionen-Batterie wieder aufgeladen wird, steigt der Strom allmählich an. Der Ladestrom wird sinken, wenn der Strom zu hoch ist. Daher führt ein höherer Ladestrom zu einer schnelleren vollständigen Ladung. Während Phase eins wird der Strom erhöht, aber es dauert mehr als ein Jahr, um eine Sättigung zu erreichen. Für Phase zwei wird der Strom reduziert.

Lithium-Ionen-Batterien enthalten elektronische Steuerungen. Die Ladegeräte helfen dem Lade- und Entladezyklus der Batterie, ohne Überhitzung. Zum Beispiel entspricht die Energie in einem Mobilgerät der Spannung multipliziert mit der Ladung. Dies wird als elektrochemisches Gleichgewicht bezeichnet. Die Formel lautet: Je höher der Strom, desto höher die Spannung. Wenn die Spannung zu hoch ist, ist die Lithium-Ionen-Zelle überladen.