Die Kathodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien bestehen üblicherweise aus aktiven Lithiumverbindungen, während die negativen Elektroden aus Kohlenstoff mit spezieller Molekülstruktur bestehen. Die Hauptbestandteile der gängigen Kathodenmaterialien sind Licoo2/LiFePO4 usw. Beim Laden zwingt das an die Batteriepole angelegte Potenzial die positiven Verbindungen dazu, Lithiumionen freizusetzen und die Anodenmoleküle mit einer Lamellenstruktur in den Kohlenstoff einzubetten. Beim Entladen scheiden sich Lithiumionen aus dem Kohlenstoff der Lamellenstruktur ab und verbinden sich wieder mit den Verbindungen der positiven Elektrode. Durch die Bewegung von Lithiumionen entsteht elektrischer Strom.
Obwohl das chemische Reaktionsprinzip sehr einfach ist, gibt es in der tatsächlichen industriellen Produktion viel praktischere Probleme zu berücksichtigen: Das positive Material benötigt Zusatzstoffe, um die Aktivität des mehrfachen Ladens und Entladens aufrechtzuerhalten. Das negative Material muss auf molekularer Strukturebene so gestaltet werden, dass es mehr Lithiumionen aufnehmen kann. Der zwischen der positiven und der negativen Elektrode eingefüllte Elektrolyt muss nicht nur seine Stabilität aufrechterhalten, sondern auch eine gute Leitfähigkeit aufweisen und den Innenwiderstand der Batterie verringern.
Obwohl
Lithium-Ionen-Akkus selten den Memory-Effekt von
Ni-CD-Akkus habenDas Prinzip des Memory-Effekts ist die Kristallisation, die bei Lithium-Ionen-Batterien selten auftritt. Allerdings nimmt die Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus nach vielen Lade- und Entladevorgängen immer noch ab, und die Gründe dafür sind komplex und vielfältig. Es handelt sich hauptsächlich um die Veränderung des positiven und negativen Elektrodenmaterials selbst. Auf molekularer Ebene kollabiert die Lochstruktur der positiven und negativen Elektrode, die Lithiumionen enthält, allmählich und blockiert; Aus chemischer Sicht handelt es sich um die aktive Passivierung des positiven und negativen Elektrodenmaterials und das Auftreten von Nebenreaktionen zur Bildung anderer stabiler Verbindungen. Physikalisch gesehen löst sich das Kathodenmaterial nach und nach ab, was letztendlich die Anzahl der Lithiumionen in der Batterie verringert, die sich beim Laden und Entladen frei bewegen können.
Überladung und Tiefentladung führen zu dauerhaften Schäden an den positiven und negativen Elektroden des Lithium-Ionen-Akkus. Auf molekularer Ebene kann intuitiv verstanden werden, dass eine übermäßige Entladung zu einer übermäßigen Freisetzung von Lithiumionen aus negativem Kohlenstoff führt, was zum Zusammenbruch seiner Lamellenstruktur führt. Durch Überladung werden zu viele Lithium-Ionen in die negative Kohlenstoffstruktur gedrückt, sodass einige von ihnen nicht mehr freigesetzt werden können. Aus diesem Grund sind Lithium-Ionen-Batterien üblicherweise mit Lade- und Entladekontrollschaltungen ausgestattet.
Ungeeignete Temperaturen lösen in Lithium-Ionen-Batterien andere chemische Reaktionen aus und bilden Verbindungen, die wir nicht sehen möchten. Daher gibt es zwischen den positiven und negativen Elektroden vieler Lithium-Ionen-Batterien schützende temperaturgesteuerte Membranen oder Elektrolytzusätze. Wenn die Batterietemperatur auf ein bestimmtes Niveau ansteigt, das Loch der Verbundmembran geschlossen oder der Elektrolyt denaturiert wird, erhöht sich der Innenwiderstand der Batterie, bis der Stromkreis unterbrochen wird und die Batterie sich nicht mehr erwärmt, was den Ladevorgang gewährleistet Die Temperatur der Batterie ist normal.
Der Ladevorgang des Lithium-Ionen-Akkus ist in zwei Phasen unterteilt: die Konstantstrom-Schnellladephase (wenn die Batterieanzeige gelb ist) und die Konstantstrom-Abnahmephase (die Batterieanzeige blinkt grün). In der Konstantstrom-Schnellladephase , die Batteriespannung steigt allmählich auf die Standardspannung der Batterie an und wird dann auf die Konstantspannungsstufe unter dem Steuerchip übertragen, die Spannung steigt nicht mehr an, um sicherzustellen, dass sie nicht überladen wird, und der Strom sinkt allmählich auf 0 Mit zunehmender Batterieladung ist der Ladevorgang schließlich abgeschlossen.
Die Entladekurve eines Lithium-Ionen-Akkus ändert sich nach mehrmaligem Gebrauch. Wenn der Chip nicht die Möglichkeit hat, erneut eine vollständige Entladekurve auszulesen, ist die berechnete Strommenge nicht genau. Wir benötigen also eine Tiefenladung, um den Batteriechip zu kalibrieren. Aber Sie müssen nicht jedes Mal darauf achten, dass Sie den Strom ausschalten und aufladen.
Sie können eine Tiefenladung und -entladung unter der Kontrolle der Schutzschaltung für einen bestimmten Zeitraum durchführen, um die Batteriestatistiken zu korrigieren, die tatsächliche Kapazität Ihrer Batterie wird dadurch jedoch nicht erhöht.
Batterien, die längere Zeit nicht verwendet wurden, sollten an einem kühlen Ort aufbewahrt werden, um die Geschwindigkeit ihrer eigenen Passivierungsreaktion zu verringern.
Auch die Selbstentladung der Batterie kann von der Schutzschaltung nicht überwacht werden. Akkus, die längere Zeit nicht verwendet wurden, sollten mit einer bestimmten Menge Strom aufgeladen werden, um Schäden durch übermäßige Selbstentladung durch übermäßige Selbstentladung bei der Lagerung zu verhindern.
Da der elektrische Memory-Effekt von Lithium-Ionen-Akkus vernachlässigbar ist, ist der Schaden, der durch die halbe Aufladung verursacht wird, nicht groß, und am meisten fürchtet man eine übermäßige Entladung (Vollentladung). Oft kann die Folge einer zu geringen Entladung von Lithium-Ionen-Batterien nur vorzeitig behoben werden, und Lithium-Ionen-Batterien müssen zum Wiederaufladen nicht bis zu 0 % warten.
