你知道常见的快充对锂离子电池的使用寿命以及安全的影响吗?
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人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力,各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力,其实很多人并不会去了解电子产品的组成,比如锂离子电池。
随着手机电池快充技术的飞速发展,手机的充电速率越来越快,在享受着手机快速充电带来的好处时,我们心里还存着一个小小的疑问,快速充电对锂离子电池的寿命有影响吗?首先我们来了解以下何为充电速率,一般来讲锂离子电池以倍率来描述电池的充电速率,例如1C倍率指的是电池在1小时内充满所有的电量,2C倍率则指的是在0.5h内将电池电量完全充满,也就是说倍率越大充电速率越快,充电时间为充电倍率的倒数。
手机快充实现的三种基本方式是:电压不变,提高电流;电流不变,提升电压;电压、电流均提高。但想要真正实现快充,不单单是提高电流和电池就可以的,快充技术是一整套系统,包括快充适配器和智能电源管理系统。
当连续充电电流大时,电极处的离子浓度增加,并且极化增加,并且电池端子电压不能以线性比例直接对应于充电功率/能量。同时,在大电流充电时,内阻的增加会增加焦耳热效应,并引起副反应,如电解质的反应分解,产气等一系列问题。危险因素突然增加,这会影响电池的安全性。电池寿命将不可避免地大大缩短。
长期快速充电会影响锂电池的寿命。锂电池的快速充电是以电池循环寿命为代价的,因为电池是一种通过电化学反应发电的设备。充电是一种反向化学反应,快速充电会立即将大电流输入到电池中,频繁使用快速充电模式会降低电池的恢复能力并减少电池的充放电循环次数。
锂离子电池的快速充电意味着锂离子会迅速逸出并游向负极。此时,负极材料必须具有快速的锂插入能力。由于锂的插入电位类似于锂的沉淀电位,因此在快速充电或低温条件下,锂离子可能会沉淀并在表面形成树枝状锂。树枝状锂会刺穿隔膜并造成锂的二次损失,从而降低电池容量。当锂晶体达到一定量时,它将从负极向隔板生长,从而导致电池短路的危险。
一般来说,快速充电会增加锂离子电池的内阻并降低容量。我们现在需要了解这种机制。目前,商业锂离子电池的主要负极材料是石墨材料。石墨材料的使用极大地解决了锂金属阳极中枝晶析出的问题,大大提高了锂离子电池的安全性,并使锂离子电池商业化。目前,常见的石墨负极材料包括天然石墨,人造石墨等。在锂离子电池的充电过程中,Li +从正极迁移到负极,并嵌入石墨材料的层状结构中形成。 LiC6化合物,使负极呈金黄色。
频繁充电还会加快电池寿命,甚至会引起诸如电池电量减少和电池寿命缩短之类的问题。尤其是在添加快速充电技术之后,尽管早期充电速度非常快,但是在拔出插头之前尚未完全充电到100%,从而导致多次充电并增加了电池的循环次数。长期使用会降低电池的活动性,从而加速电池的老化。
高温是锂电池老化的最大杀手。快速充电的高功率将在短时间内加热电池。尽管非快速充电每单位时间具有低功率和低热量,但它需要更长的开机时间。这样,电池的热量也会随着时间积累,并且在充电过程中产生的热量差异不足以导致电池老化速度的差异。
根据以上内容,可以得出结论,快速充电对电池质量有很高的要求,并且电池寿命损失更大,安全系数将大大降低。因此,在不需要时应尽可能少地做。电池频繁快速充电会损坏电池。但是,由于电池单元密度,材料,环境温度和电池管理系统的差异,快速充电期间对电池的损坏程度也不同。
本文只能带领大家对快充对锂离子电池影响有了初步的了解,对大家入门会有一定的帮助,同时需要不断总结,这样才能提高专业技能,也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。