Wie viel wissen Sie über die Lithium-Ionen-Batteriespannung?

Die Lithium-Ionen-Batterie wurde unter GN Lewis im Jahr 1912 entwickelt. Erst in den 1970er Jahren kamen die ersten Lithium-Ionen-Batterien auf den Markt. Die Wahl von Lithium in einer Batterie liegt darin, dass es das leichteste aller Metalle ist, das höchste elektrochemische Potenzial aufweist und die maximale Energiemenge pro Gewichtseinheit speichern kann. Die Welt verbrachte viele Jahre mit Nickel-Cadmium-Batterien als einzige Möglichkeit, tragbare Geräte mit Strom zu versorgen. Die Lithium-Ionen-Batterie entwickelte sich in den 1990er Jahren zu einem Konkurrenten und hat sich seitdem zu der am schnellsten wachsenden und vielversprechendsten Batterie entwickelt.

Die Entwicklung wiederaufladbarer Lithiumbatterien war ein sehr langer und langwieriger Prozess. Erste Schritte zur Entwicklung einer solchen Batterie scheiterten an Sicherheitsproblemen. Das Lithiummetall ist vor allem während des Ladens sehr instabil, was die Kontrolle erheblich erschwert. Daher konzentrierte sich die wissenschaftliche Gemeinschaft durch die Verwendung von Lithiumionen auf eine nichtmetallische Lithiumbatterie. Während die Energiedichte leicht verringert wurde, waren Lithium-Ionen-Batterien viel sicherer.

Lithium-Ionen-Batterien haben die doppelte Energiedichte einer Nickel-Cadmium-Zelle. Die hohe Spannung dieser Batterien ermöglicht es Menschen, nur einzelne Zellen als Batteriepacks zu verwenden. Diese Batterien erfordern auch viel weniger Wartung.

Wie viel Spannung wird zum Laden von Lithium-Ionen-Batterien benötigt?

Das Laden von lithium-ionen-akkus unterscheidet sich drastisch vom Laden von NiMH-Akkus. Lithium-Ionen-Batterien sind mehr von der zu ladenden Spannung als vom Strom abhängig. Dies macht das Laden dem Laden von Blei-Säure-Batterien ziemlich ähnlich. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Lithium-Ionen-Batterien eine viel höhere Spannung pro Zelle haben. Lithium-Ionen-Batterien vertragen keine Überladung. Daher ist es wichtig, dass sie überprüft wurden, um sofort zu erkennen, wann die Batterie voll aufgeladen ist. Die meisten Lithium-Ionen-Batterien, die den Verbrauchern zur Verfügung stehen, werden auf 4,2 Volt pro Zelle aufgeladen und haben eine Toleranz von etwa ± 50 mV pro Zelle. Wenn Sie darüber aufladen, werden die Zellen belastet und oxidiert. Dies wirkt sich auf die Kapazität und Lebensdauer der Batterie aus. Dies kann auch zu Sicherheitsproblemen führen.

Der Ladevorgang von Lithium-Ionen-Batterien kann in zwei Stufen unterteilt werden. Die erste ist die Konstantstrom-Ladestufe, in dieser Stufe wird der Ladestrom zur Batterie gesteuert. Dies liegt typischerweise zwischen 1 und 0,5 ° C. Bei verbraucherorientierten Batterien wird ein Maximum von 0,8 ° C empfohlen. In diesem Stadium steigt die Spannung an der Lithium-Ionen-Batterie an. Dies kann etwa eine Stunde dauern.

Die zweite Stufe des Ladevorgangs ist die Sättigungsladung. Wenn die Spannung der Zelle während der aktuellen Ladestufe 4,2 Volt erreicht, muss die Batterie in die Sättigungsladestufe eintreten. In dieser Phase wird die Spannung auf 4,2 Volt gehalten und der Strom fällt stetig ab. Die Stufe wird beendet, wenn der Strom 10% des Nennstroms erreicht. Die Länge dieses Prozesses hängt vom Hersteller ab, der jedoch meist etwa zwei Stunden dauert.

Wie berechnet man die Spannung der Lithium-Ionen-Batterie selbst?

Eine Lithium-Ionen-Batterie erzeugt eine Konstante von 4,2 Volt. Sie können dies selbst überprüfen, indem Sie ein Voltmeter an die Pole der Batterie anschließen. Wenn Sie kein Voltmeter haben, können Sie die Batterie an ein Kabel mit bekanntem Widerstand und Amperemeter anschließen. Sie können dann die Spannung ermitteln, indem Sie den Widerstand mit dem im Amperemeter angezeigten Strom multiplizieren.

Die Kapazität eines lithium-ionen-akkus wird jedoch in Amperestunden gemessen. Eine Batterie mit einer Kapazität von einer Amperestunde hat genug Leistung, um ein Ampere für eine Dauer von einer Stunde zu produzieren. Die Kapazität ist tatsächlich ein Maß für die Anzahl der in der Batterie gespeicherten Coulomb. Um die Kapazität Ihrer Batterie zu messen, müssen Sie einen konstanten Strom aus der Batterie ziehen und sehen, wie lange es dauert, bis die Batterie EVOD erreicht. Sie können jetzt einfach den Strom mit der gemessenen Zeit multiplizieren, um die Kapazität Ihres Akkus zu erhalten. Obwohl dies nicht den genauen Wert ergibt, ist das erhaltene Ergebnis für den täglichen Gebrauch genau genug. Um genaue Ergebnisse zu erhalten, müssen Sie genaue Geräte verwenden, um sowohl die Zeit als auch die Spannung zu messen. Abweichungen in einem der Geräte führen dazu, dass Sie Fehler bei der Messung der Akkukapazität erhalten.

Kennen Sie den Spannungspegel der Lithium-Ionen-Batterie?

Die Spannung jeder Lithium-Ionen-Batterie hängt von ihrem Design und ihrer Chemie ab. Die meisten verbraucherorientierten Modelle werden entweder als 4,2 Volt oder 3,7 Volt verkauft. Diese beiden sind tatsächlich ein und dasselbe. Die 4,2 Volt beziehen sich auf die maximale Spannung der Zelle und die 3,7 Volt beziehen sich auf die durchschnittliche Spannung der Zellen. Wenn Sie den Akku längere Zeit verwenden, können Sie einen Spannungsabfall von bis zu 3,0 Volt feststellen. Eine andere Variante von Lithium-Ionen-Batterien sind die 4,1 V / 3,6 V-Batterien, die älter sind als die 4,2 / 3,7-Volt-Variante. Mit ständigen technologischen Innovationen ist es heutzutage möglich, noch leistungsstärkere Lithium-Ionen-Batterien wie die 4,35-Volt-Variante zu erwerben. Stellen Sie beim Laden Ihrer Batterien sicher, dass Sie das für Ihre Batteriespannung geeignete Ladegerät verwenden. Wenn Sie ein anderes Ladegerät verwenden, besteht die Gefahr, dass der Akku überladen und dauerhaft beschädigt wird. In einigen Fällen kann diese Überladung sogar zu Bränden führen. Lesen Sie daher das Etikett des Akkus und des Ladegeräts, bevor Sie mit dem Laden beginnen.