Yleinen pikalataus tehokkaassa tasavirtalatauksessa voi täyttää akun 80 %:lla tehosta puolessa tunnissa. Pikalatauksen tasavirtajännite on yleensä suurempi kuin akun jännite. Mitkä ovat litium-akun pikalatauksen tekniset riskit?
Mitä riskejä litium-akkujen pikalataukseen liittyy?
Kolme tapaa toteuttaa pikalataus ovat: jännitteen pitäminen vakiona ja virran lisääminen, virran pitäminen vakiona ja jännitteen lisääminen sekä virran ja jännitteen samanaikainen lisääminen. Jotta pikalataus todella toteutettaisiin, ei voida ainoastaan parantaa virtaa ja jännitettä, vaan pikalataustekniikkaan kuuluu kattava järjestelmäkokonaisuus, joka sisältää pikalataussovittimen ja älykkään virranhallintajärjestelmän.
Pitkäaikainen pikalataus vaikuttaa litium-akkujen käyttöikään. Litiumakkujen pikalataus tapahtuu akun käyttöiän kustannuksella, koska akku on laite, joka tuottaa sähköä sähkökemiallisten reaktioiden kautta. Lataus tapahtuu käänteisen kemiallisen reaktion kautta. Pikalataus tapahtuu, kun akkuun syötetään välittömästi suuri virta. Pikalataustilan usein toistuva käyttö vähentää akun kapasiteettia ja vähentää akun lataus- ja purkausjaksojen määrää.
Litium-akun pikalatauksella on kolme vaikutusta: lämpövaikutus, litiumin saostuminen ja mekaaninen vaikutus
1. Usein toistuva nopea lataus kiihdyttää akun kennon polarisaatiota
Kun jatkuva latausvirta on suuri, elektrodin ionipitoisuus kasvaa, polarisaatio kasvaa ja akun napajännite ei voi vastata suoraan ja lineaarisesti ladatun sähkön määrää. Samanaikaisesti suurella virralla latauksen sisäisen resistanssin kasvu johtaa lisääntyneeseen Joule-lämpövaikutukseen, mikä aiheuttaa sivuvaikutuksia, kuten elektrolyytin hajoamista, kaasun muodostumista ja useita ongelmia. Riskitekijät kasvavat äkillisesti ja vaikuttavat akun turvallisuuteen. Virrattoman akun käyttöikä lyhenee merkittävästi.
2. Usein toistuva nopea lataus voi johtaa akun ytimen kiteytymiseen
Litiumakun pikalataus tarkoittaa, että litiumionit purkautuvat nopeasti ja "uivat" anodille, mikä edellyttää anodimateriaalilta nopeaa litiumin upotuskykyä. Upotetun litiumpotentiaalin ja litiumin saostumispotentiaalin vuoksi ne ovat lähes samat. Pikalatauksessa tai matalissa lämpötiloissa litiumionit voivat saostua dendriittisen litiumin pinnalle. Dendriittinen litium lävistää kalvon ja aiheuttaa toissijaista häviötä, mikä vähentää akun kapasiteettia. Kun litiumkide saavuttaa tietyn määrän, se kasvaa negatiivisesta elektrodista kalvoon, mikä aiheuttaa akun oikosulkuvaaran.
3. Usein toistuva pikalataus lyhentää akun käyttöikää
Tiheä lataus myös nopeuttaa akun käyttöiän lyhenemistä ja voi jopa johtaa ongelmiin, kuten akun toiminnan heikkenemiseen ja akun käyttöiän lyhenemiseen. Erityisesti pikalataustekniikan lisäämisen jälkeen latausnopeus alkuvaiheessa on erittäin nopea, mutta se ei lataudu 100 %:iin irrotettaessa pistorasiasta. Tämä johtaa useisiin latauskertoihin ja lisää akun lataussyklien määrää. Pitkäaikainen käyttö tällä tavalla vähentää akun toimintaa ja nopeuttaa siten akun ikääntymistä.
Korkea lämpötila on litium-akun ikääntymisen suurin syy. Suuritehoinen nopea lataus saa akun lämpenemään lyhyessä ajassa. Ei-pikalataus, vaikka teho olisi alhainen, tuottaa vähän lämpöä aikayksikköä kohden, mutta vaatii pidemmän virransyötön. Tällä tavoin akun lämpö kertyy ajan myötä, eikä latauksen aikana syntyvän lämmön ero riitä aiheuttamaan akun ikääntymisnopeuden eroa.
Yhteenvetona yllä olevasta voimme päätellä, että pikalatauksella on korkeat laatuvaatimukset akulle, se lyhentää akun käyttöikää ja heikentää merkittävästi turvallisuustekijää, joten yritä tehdä sitä mahdollisimman vähän, kun se ei ole välttämätöntä. Akun usein toistuva pikalataus vahingoittaa akkua, mutta akun kennotiheyden, materiaalien, ympäristön lämpötilan ja akun hallintajärjestelmän erojen vuoksi akku vaurioituu eriasteisesti pikalatauksen aikana.
Julkaisuaika: 26.10.2023