หลักการชาร์จและปล่อยไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียม

การชาร์จและปล่อยประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของไอออนลิเธียมระหว่างขั้วลบและขั้วบวก ในระหว่างขั้นตอนการชาร์จ พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมี ปริมาณพลังงานที่เซลล์สามารถเก็บได้เรียกว่า “กำลังไฟ” กระบวนการชาร์จและปล่อยประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจซับซ้อน แต่โดยทั่วไปแล้วง่าย

แบตเตอรี่ลิเธียมชาร์จโดยที่ชาร์จเจอร์ที่รักษากระแสคงที่ การชาร์จเป็นไปอย่างช้าๆและค่อยเป็นค่อยไป เพื่อไม่ให้แบตเตอรี่เกิดความร้อนเกินไป ช่วงแรกของการชาร์จเรียกว่าช่วงก่อนชาร์จ และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะต่ำกว่าสามโวลต์ในช่วงนี้ หลังจากนั้น แบตเตอรี่จะเริ่มสะสมพลังงานและในที่สุดก็จะถึงศักยภาพสูงสุดของมัน

เฟสแรกของการชาร์จเรียกว่าช่วงแรงดันคงที่ ช่วงนี้เกี่ยวข้องกับการใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่เท่ากับแรงดันสูงสุดของเซลล์ในชุด การชาร์จสูงสุดจำเป็นต้องรักษาแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าระดับการปล่อยประจุอัตโนมัติของแบตเตอรี่ เมื่อแรงดันไฟฟ้าแตะที่สี่ถึงห้ volt แบตเตอรี่ก็เต็มแล้ว

ขั้นตอนที่สองเรียกว่ารอบการปล่อยประจุ ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นเมื่อขั้วลบถูกชาร์จเกินไป รอบการปล่อยประจุจะหยุดเมื่อแบตเตอรี่ถูกปล่อยประจุแล้ว แบตเตอรี่ที่ปล่อยประจุแล้วจะไม่สามารถเก็บพลังงานใด ๆ ได้ ดังนั้นจึงสำคัญที่จะปล่อยและชาร์จให้ถูกต้อง การเพิ่มกระแสไฟฟ้าอาจลดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อย่างไรก็ตาม การชาร์จด้วยกระแสสูงโดยไม่จำกัดสามารถฝังไอออนเข้าไปในขั้วลบได้

เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหมดประจุแล้ว ไอออนลิเธียมจะเคลื่อนที่ไปยังอิเล็กโทรดโคบอลต์ออกไซด์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประกอบด้วยวัสดุหลายประเภท ดังนั้นน้ำหนักและพลังงานของมันจะแตกต่างกัน ในบางกรณี แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีน้ำหนักมากกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วไอออน เมื่อหมดประจุแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะถูกชาร์จเกินพิกัด

เมื่อแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกำลังชาร์จไฟ กระแสจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ กระแสชาร์จจะลดลงหากกระแสสูงเกินไป ดังนั้น กระแสชาร์จที่สูงขึ้นจะทำให้ชาร์จเต็มในเวลาน้อยลง ในช่วงขั้นตอนแรก กระแสจะเพิ่มขึ้น แต่ใช้เวลามากกว่าหนึ่งปีในการถึงจุดอิ่มตัว สำหรับขั้นตอนที่สอง กระแสจะลดลง

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องชาร์จจะช่วยให้วงจรการชาร์จและปล่อยประจุของแบตเตอรี่ทำงานโดยไม่เกิดความร้อนเกินไป ตัวอย่างเช่น พลังงานเซลลูลาร์เท่ากับแรงดันไฟฟ้าคูณด้วยปริมาณประจุ ซึ่งเรียกว่าการสมดุลทางไฟฟ้าเคมี สูตรคือ ยิ่งกระแสไฟฟ้าแรงสูงเท่าไร แรงดันไฟฟ้าก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น หากแรงดันไฟฟ้าสูงเกินไป เซลล์ลิเธียมไอออนจะถูกชาร์จเกินพิกัด