Abstracte
Les bateries de liti, com a fonts d’energia bàsiques per a dispositius electrònics moderns i vehicles elèctrics, han transformat profundament els estils de vida de les persones amb els seus avantatges d’alta densitat d’energia, vida de cicle llarg i baixa taxa d’auto-descàrrega. Des de telèfons intel·ligents fins a cotxes elèctrics, les bateries de liti són omnipresents. Tanmateix, a mesura que augmenta la freqüència d’ús, els usuaris han plantejat nombroses preguntes sobre els hàbits de càrrega de les bateries de liti, entre les quals “és acceptable no carregar completament una bateria de liti?”. s’ha convertit en un tema àmpliament discutit. La resposta a aquesta pregunta no només tracta de les experiències d’ús diari dels usuaris, sinó que també afecta directament el rendiment i la vida útil de les bateries de liti.
1. Introducció
Les bateries de liti, com a fonts d’energia bàsiques per a dispositius electrònics moderns i vehicles elèctrics, han revolucionat els estils de vida de les persones amb la seva alta densitat energètica, la seva llarga vida en cicle i una baixa taxa d’auto-descàrrega. Es troben a tot arreu, des de telèfons intel·ligents fins a vehicles elèctrics. Tanmateix, amb la creixent freqüència d’ús, els usuaris tenen nombroses preguntes sobre els hàbits de càrrega de les bateries de liti. Una de les preguntes més freqüents és: "És acceptable no carregar completament una bateria de liti?" La resposta a aquesta pregunta no només afecta les experiències d’ús diari dels usuaris, sinó que també afecta directament el rendiment i la vida útil de les bateries de liti.
2. Principi de treball i característiques de càrrega de les bateries de liti
2.1 Estructura bàsica i principi de treball de les bateries de liti
Una bateria de liti està composta principalment per un elèctrode positiu, un elèctrode negatiu, un electròlit i un separador. Durant el procés de càrrega, els ions de liti es desintal·len a partir del material d’elèctrodes positius, migren a través de l’electròlit a l’elèctrode negatiu i s’intercalen en el material de l’elèctrode negatiu. Al mateix temps, els electrons flueixen des de l’elèctrode positiu fins a l’elèctrode negatiu mitjançant un circuit extern, formant un corrent elèctric. El procés de descàrrega és el contrari: els ions de liti es desinercalitzen de l’elèctrode negatiu, tornen a l’elèctrode positiu i els electrons flueixen de l’elèctrode negatiu a l’elèctrode positiu, proporcionant energia elèctrica a dispositius externs.
2.2 Etapes de càrrega de bateries de liti
El procés de càrrega d’una bateria de liti es divideix normalment en tres etapes: la càrrega de trucs, la càrrega de corrent constant i la càrrega de tensió constant. L’etapa de càrrega de trastorn s’utilitza per activar la bateria. Quan la tensió de la bateria és baixa, s'aplica un corrent petit per a la càrrega. L’etapa de càrrega de corrent constant és el principal procés de càrrega, on s’utilitza un corrent constant per carregar ràpidament la bateria i la tensió de la bateria augmenta gradualment. L’etapa de càrrega de tensió constant es produeix quan la tensió de la bateria s’acosta a la tensió de càrrega completa. La tensió es manté constant i el corrent disminueix gradualment fins que el corrent de càrrega baixa a un corrent de tall establert, moment en què s’acaba la càrrega.
2.3 Característiques de càrrega de les bateries de liti
Les bateries de liti són sensibles al procés de càrrega. El sobrecàrrega i la sobrecàrrega poden tenir efectes adversos sobre el seu rendiment i la seva vida útil. El sobrecàrrega pot provocar un augment de la pressió interna, la temperatura elevada i fins i tot els accidents d'explosió i altres de seguretat a la bateria. El desarrelament pot provocar canvis en l'estructura química dins de la bateria, donant lloc a la degradació de la capacitat de la bateria, la major resistència interna i la incapacitat de carregar i descarregar normalment.
3. Anàlisi de viabilitat de les bateries de liti de càrrega incompleta
3.1 Viabilitat de la càrrega incompleta moderada a curt termini
A curt termini, la càrrega incompleta moderada té un impacte relativament reduït en les bateries de liti. Les bateries modernes de liti estan equipades amb un sofisticat sistema de gestió de bateries (BMS) que pot controlar i gestionar amb precisió els processos de càrrega i descàrrega de la bateria. Quan la bateria no estigui totalment carregada, el BMS registrarà l'estat de càrrega actual i continuarà carregant durant la propera sessió de càrrega. Per exemple, en ús diari, és possible que els usuaris no puguin carregar completament els telèfons intel·ligents o les bateries de vehicles elèctrics a causa de restriccions de temps. La càrrega ocasional incompleta d'aquesta naturalesa no causarà danys importants a la bateria.
3.2 Demanda de càrrega incompleta en escenaris específics de l'aplicació
En determinats escenaris d’aplicació específics, fins i tot és necessària la càrrega incompleta. Per exemple, en l’estratègia de càrrega dels vehicles elèctrics, per ampliar la durada de la bateria i reduir els costos de càrrega, alguns usuaris opten per adoptar un enfocament de “càrrega poc profunda i descàrrega poc profunda”, és a dir, carregant la bateria a només un 80% - 90% de la seva capacitat cada vegada en lloc de carregar -la completament. Aquest mètode pot reduir el temps que la bateria passa en un estat completament carregat, alentint així el procés d’envelliment de la bateria. A més, per a alguns dispositius amb alts requisits per al pes i el volum de la bateria, com ara els drons, també es pot adoptar la càrrega incompleta per reduir la càrrega.
4. Impactes potencials de les bateries de liti de càrrega incompleta
4.1 Degradació de la capacitat de la bateria
La càrrega incompleta a llarg termini pot provocar una degradació de la capacitat de la bateria. Quan la bateria no està completament carregada, és possible que les substàncies químiques dins de la bateria no puguin tornar completament al seu estat òptim. Alguns ions de liti poden estar "bloquejats" en els materials de l'elèctrode i incapaços de participar en les reaccions normals de càrrega i descàrrega. Amb el pas del temps, aquests ions de liti bloquejats s’acumularan gradualment, donant lloc a una disminució de la capacitat real de la bateria. Per exemple, alguns usuaris que cobren constantment les bateries del telèfon intel·ligent fins al voltant del 80% poden trobar que la durada de la bateria del telèfon s’escurça significativament després d’un període de temps.
4.2 Vida a la bateria escurçada
La càrrega incompleta també pot afectar la vida cicle de les bateries de liti. La vida cicle d’una bateria fa referència al nombre de cicles de càrrega i descàrrega que una bateria pot patir en determinades condicions. Cada càrrega incompleta equival a un cicle de càrrega i descàrrega incomplet de la bateria. A llarg termini, això accelerarà el procés d’envelliment de la bateria i reduirà la seva vida útil. Per exemple, a la indústria del vehicle elèctric, si els usuaris adopten freqüentment mètodes de càrrega incompletes, és possible que la bateria pugui ser substituïda abans d’arribar a la seva vida útil esperada, augmentant els costos d’ús.
4.3 Errors al sistema de gestió de bateries
La càrrega incompleta a llarg termini també pot comportar errors en el sistema de gestió de bateries (BMS). El BMS estima l’estat de càrrega (SOC) de la bateria mitjançant la supervisió de paràmetres com la tensió de la bateria, el corrent i la temperatura. Si la bateria es troba en un estat de càrrega incomplet durant molt de temps, el BMS pot jutjar erròniament la capacitat real de la bateria, donant lloc a una discrepància entre la capacitat mostrada i la capacitat real. Per exemple, quan el BMS creu que la bateria es carrega completament, en realitat, la bateria només es pot carregar fins al 90% de la seva capacitat. Això pot afectar el judici de l’usuari sobre la durada de la bateria del dispositiu.
5. Suggeriments per a l’ús científic de les bateries de liti
5.1 Planificació raonable del temps de recàrrega
Els usuaris haurien de planificar raonablement el temps de càrrega segons les seves pròpies necessitats d’ús i les característiques de la bateria del dispositiu. Si el temps ho permet, intenteu carregar completament la bateria per assegurar -vos que el dispositiu pot obtenir la durada de la bateria més llarga. Tanmateix, si el temps és ajustat, la càrrega incompleta moderada també és acceptable, però s’ha d’evitar l’adherència a llarg termini a aquest hàbit. Per exemple, per als usuaris de telèfons intel·ligents, poden carregar completament els telèfons a la nit abans d’anar a dormir. Si la bateria es baixa durant el dia, pot realitzar una sessió de càrrega curta, però no han de deixar de carregar només la meitat de capacitat cada vegada.
5.2 Evitar sobreeiximent
El desarrelament pot ser encara més perjudicial per a les bateries de liti que la sobrecàrrega. Per tant, els usuaris haurien d’intentar evitar que esgotin la bateria. Generalment, quan el nivell de la bateria baixa per sota del 20%, s’hauria de carregar de manera puntual. Per a alguns dispositius, com ara ordinadors portàtils, es pot configurar una funció de recordatori de baixa bateria per recordar ràpidament a l'usuari que es carregui.
5.3 Prestar atenció a l’entorn de recàrrega
L’entorn de càrrega també afecta el rendiment i la vida útil de les bateries de liti. Els usuaris han de triar un entorn sec, ben ventilat i adequat a la temperatura per a la càrrega. Eviteu la càrrega en entorns de llum solar a alta temperatura, humida o directa per evitar que la bateria es pugui sobreescalfar o quedi humida, cosa que pot causar accidents de seguretat o accelerar l’envelliment de la bateria. Per exemple, els dies calorosos d’estiu, no aparqueu els vehicles elèctrics en aparcaments oberts durant llargs períodes de temps mentre carregueu. En lloc d'això, intenteu triar una zona ombrejada o un garatge subterrani per carregar.
5.4 Càrrega completa i descàrrega regular
Per mantenir el rendiment i ampliar la vida útil de les bateries de liti, els usuaris han de realitzar una càrrega completa i una descàrrega de la bateria a intervals regulars. Generalment, un cop cada mes més o menys, la bateria es pot descarregar fins que es tanqui automàticament i es carregui completament. Això pot ajudar el BMS a recalibrar l'estimació de la capacitat, reduir els errors i també ajudar a activar les substàncies químiques dins de la bateria, millorant el seu rendiment.
6. Conclusió
La càrrega incompleta de les bateries de liti és factible a curt termini i en escenaris d’aplicació específics. No obstant això, la càrrega incompleta a llarg termini pot tenir efectes adversos sobre la capacitat de la bateria, la vida útil i la precisió del sistema de gestió de bateries. Per utilitzar científicament les bateries de liti, assegurar el funcionament normal dels dispositius i ampliar la vida útil de la bateria, els usuaris haurien de planificar raonablement el temps de càrrega, evitar la sobrecàrrega, prestar atenció a l’entorn de càrrega i realitzar cicles de càrrega i descàrrega regulars. Només d’aquesta manera els usuaris poden gaudir de la comoditat aportades per les bateries de liti alhora que s’assegura el seu rendiment i seguretat. Amb el desenvolupament continu de la tecnologia de bateries de liti, en el futur poden aparèixer sistemes més avançats de gestió de bateries i tecnologies de càrrega, optimitzant encara més l’experiència de l’usuari i el rendiment de les bateries de liti. No obstant això, en la fase actual, els usuaris encara han de seguir els principis de càrrega científica i utilitzar correctament les bateries de liti.