Qual è il principio di carica e scarica delle batterie al litio?

La carica e la scarica di una batteria al litio comportano il movimento degli ioni di litio tra l'elettrodo negativo e l'elettrodo positivo. Durante la fase di carica, l'energia elettrica viene convertita in energia chimica. La quantità di energia che la cella può immagazzinare si chiama sua “potenza”. Il processo di carica e scarica di una batteria agli ioni di litio può essere complicato, ma in generale è semplice.

La batteria al litio viene caricata da un caricatore che mantiene una corrente costante. La carica è lenta e graduale, in modo da non causare il surriscaldamento della batteria. La prima fase della carica è nota come fase di pre-carica, e la tensione della batteria sarà inferiore a tre volt durante questo periodo. Successivamente, la batteria inizierà a accumulare energia e raggiungerà eventualmente il suo massimo potenziale.

La prima fase della carica è chiamata fase a tensione costante. Questa fase prevede l'applicazione di una tensione costante pari alla tensione massima delle celle in serie. La carica superiore è necessaria per mantenere una tensione superiore a quella del tasso di autoscarica della batteria. Una volta che la tensione raggiunge quattro o cinque volt, la batteria è completamente carica.

La seconda fase è chiamata ciclo di scarica. Questa fase si verifica quando un elettrodo negativo viene sovraccaricato. Il ciclo di scarica si interrompe quando la batteria è scarica. Una batteria scarica non sarà in grado di immagazzinare energia, quindi è importante scaricarla e ricaricarla correttamente. Aumentare la corrente può ridurre la durata di una batteria agli ioni di litio. Tuttavia, una ricarica ad alta corrente non controllata può incorporare ioni nell'elettrodo negativo.

Quando una batteria agli ioni di litio è completamente scarica, gli ioni di litio si spostano verso l'elettrodo di ossido di cobalto. Le batterie agli ioni di litio contengono vari tipi di materiali, quindi il loro peso e contenuto energetico variano. In alcuni casi, una batteria agli ioni di litio è più pesante delle batterie al piombo. Quando è completamente scarica, la batteria agli ioni di litio è sovraccarica.

Quando una batteria agli ioni di litio viene ricaricata, la corrente aumenta gradualmente. La corrente di ricarica diminuirà se la corrente è troppo alta. Pertanto, una corrente di carica più elevata porterà a una ricarica completa in meno tempo. Durante la prima fase, la corrente viene aumentata, ma ci vuole più di un anno per raggiungere la saturazione. Per la seconda fase, la corrente viene ridotta.

Le batterie agli ioni di litio contengono controllori elettronici. I caricabatterie aiuteranno il ciclo di carica e scarica della batteria senza surriscaldarsi. Ad esempio, l'energia cellulare è uguale alla tensione moltiplicata per la carica. Questo si chiama equilibrio elettrochimico. La formula è la seguente: più alta è la corrente, più alta è la tensione. Se la tensione è troppo alta, la cella agli ioni di litio viene sovraccaricata.