Laden und Entladen von Lithium-Ionen-Akkus

Bei Lithium-Ionen-Batterien dreht sich alles um Bewegungen von Lithium-Ionen beim Laden und Entladen. Wenn sie Energie absorbieren (Laden), bewegen sich Ionen in eine Richtung und in die entgegengesetzte Richtung, wenn sie Energie liefern (Entladen). Einige Leute wissen nicht, wann sie ihre Lithium-Ionen-Batterien wechseln sollen. Außerdem haben andere keine Ahnung, wie der Lade- und Entladevorgang funktioniert.

Am Ende des Artikels erhalten Sie Tipps, die Ihnen helfen, den richtigen Zeitpunkt für den Batteriewechsel zu ermitteln. Darüber hinaus werde ich Sie durch den gesamten Lade- und Entladevorgang führen. Zuletzt erfahren Sie, wie sich ein Lithium-Ionen-Akku auflädt und entlädt.

https://de.large.net/

Wann wechseln Sie Ihren Lithium-Ionen-Akku?

Irgendwann müssen Sie Ihren Lithium-Ionen-Akku wechseln. Woher wissen Sie also, wann und welche Signale ersetzt werden müssen? Die Zellen beginnen zu verblassen, sobald sie das Werk verlassen, was bedeutet, dass ihre Haltbarkeit mit jedem Tag, der vergeht, abnimmt. Eine Batterie ist eines der wahrscheinlichsten Teile eines Systems. Möglicherweise müssen Sie es während der Laufzeit Ihrer Bestellung mehrmals ersetzen.

Manchmal sind es einige unserer Maßnahmen, die die Lebensdauer dieser Batterien verkürzen. Zum Beispiel Überladung, Unterladung, schlechte Lagerung und Missbrauch. All diese Aktionen verringern die Qualität der Zellen sehr schnell. Wenn Sie eine dieser Aktionen ausgeführt haben, wissen Sie, dass Ihre Batterien bald leer werden. Sie müssen sie sehr bald ersetzen.

Das häufigste Anzeichen dafür, dass Sie Ihre Batterie ersetzen müssen, ist, wenn sie leer ist. Wenn Ihr Lithium-Ionen-Akku nicht mehr funktioniert, ist es schwierig, ihn wiederzubeleben, da er vollständig leer ist. Sie haben nur noch die Möglichkeit, sie durch eine neue zu ersetzen. Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien hängt von der Anzahl der vollständigen Lade- / Entladezyklen ab.

Die meisten Hersteller dieser Batterien geben die Lebensdauer an, um die Lebensdauer darzustellen. Es besteht aus der Anzahl der vollständigen Lade- und Entladevorgänge bis zu 80% seiner Kapazität. Eine Verschlechterung ist ein weiterer Grund, den Lithium-Ionen-Akku zu wechseln. Aufgrund mechanischer und chemischer Veränderungen an den Elektroden verschlechtert sich die Lebensdauer der Batterie, wodurch ihre Kapazität verringert wird. Die Hauptursache für den Abbau ist die Temperatur. Sie müssen die Batterie wechseln, wenn Sie Anzeichen einer Verschlechterung bemerken.

Variabilität ist ein weiterer Grund, Ihren Lithium-Ionen-Akku zu wechseln. Wissenschaftler schätzen, dass 30% der Zellen nach 1000 Zyklen ihre volle Kapazität verlieren können. Einige können ihre Qualitätskapazität bis zu 5.000 Zyklen beibehalten. Wenn nicht alle Standards erfüllt sind, sollten Sie bereit sein, nach 3.000 Betriebszyklen oder weniger Änderungen vorzunehmen.

Lade- und Entladevorgang des Lithium-Ionen-Akkus

Ein wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Akku besteht wie jeder andere Akku aus Zellen. Zellen sind Stromerzeugungsfächer, die aus drei wesentlichen Komponenten bestehen. Diese Komponenten umfassen einen Elektrolyten, einen Positiv und Elektroden. Der positive Draht ist derjenige, der mit dem positiven Anschluss verbunden ist, während die negative Elektrode mit dem negativen Anschluss verbunden ist. Der Elektrolyt ist die Chemikalie, die zwischen ihnen liegt.

Die positive Elektrode setzt beim Laden des Akkus einen Teil ihrer Ionen frei. Diese Ionen bewegen sich durch den Elektrolyten vom lithiumkobaltoxid (positive Elektrode) zur Graphitelektrode (negative Elektrode). Nach Erreichen der Graphitelektrodenseite bleibt es dort. Während dieses Vorgangs speichert die Batterie, wenn sie mehr aufnimmt.

Die Ionen sollen sich während des Entladevorgangs zur positiven Elektrode zurückbewegen. Die beiden Methoden sind ein gutes Beispiel für eine entgegengesetzte Reaktion. Die Ionen wandern erneut durch den Elektrolyten, aber diesmal gibt die Batterie ihre Energie ab. Die Bewegung der Ionen von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode treibt die Batterie an.

Während der beiden Prozesse (Laden und Entladen) bewegen sich die Elektronen um den äußeren Stromkreis in die entgegengesetzte Richtung der Ionen. Sie wirken als isolierende Barriere, da sie nicht durch den Elektrolyten fließen. Die beiden Bewegungen, dh Ionen durch den Elektrolyten und die Elektronen um den externen Stromkreis, sind miteinander verbundene Prozesse. Wenn einer von ihnen aufhört, hört auch der andere auf.

Sie verlieren an Leistung, wenn sich die Ionen nicht mehr über den Elektrolyten bewegen und sich auch die Elektronen nicht bewegen können. Der Elektronenfluss stoppt auch, wenn Sie die Batterie ausschalten. Selbst wenn der Akku von einem Gerät getrennt wird, wird die Entladung jedoch langsamer fortgesetzt.

Lade- und Entladecharakterisierung eines Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Batterien entladen sich selbst dann, wenn sie keinen Strom liefern. Die Hersteller schätzen, dass ein typischer Akku eine Selbstentladungsrate von 1,5 bis 2% pro Monat aufweist. Der Ladezustand und die Temperaturen können diese Geschwindigkeit erhöhen. Die Selbstentladungscharakterisierung ist altersabhängig. Mit zunehmendem Alter Ihres Akkus steigt die Rate.

Lithiumsalze bilden die flüssigen Elektrolyte in Lithium-Ionen-Batterien. Die Elektrolyte wirken als Weg, auf dem sich Ionen von der negativen zur positiven Elektrode bewegen. Der Weg weist aufgrund der Kombination von cyclischen und linearen Carbonaten eine hohe Leitfähigkeit auf.

Die Elektrolyt-, Negativ- und Positivelektroden bilden die Hauptkomponenten einer Lithium-Ionen-Batterie. Die negative Elektrode besteht aus Kohlenstoff, während die positive aus einem Metalloxid besteht. Graphit ist die kommerziell am meisten bevorzugte Anode. Die Kathode besteht hauptsächlich aus einem Schichtoxid wie Kobaltlithiumoxid, einem Polyanion und / oder einem Spinell wie lithiumeisenphosphat bzw. lithiummanganoxid.

3D- und 2d-Strukturen von Graphen wurden kürzlich zur Herstellung von Elektroden verwendet. Diethyl- und Ethylencarbonate werden gemischt, um einen Elektrolyten herzustellen, der Lithiumionen enthält. Die Sicherheit, Spannung, Lebensdauer und Energiedichte können je nach Art der verwendeten Materialien unterschiedlich sein. Hersteller untersuchen den Einsatz von Nanotechnologie und neuartigen Architekturen, um die Leistung zu verbessern

Li-Ionen-Batterien sind in verschiedenen Formen erhältlich, die in vier Gruppen eingeteilt sind. Diese Formen umfassen einen Beutel, einen starren und einen kleinen oder großen zylindrischen. Die Tasche oder flache Formen werden üblicherweise in Laptops und einigen Handys verwendet. Die kleine Kreisform enthält keine Anschlüsse und wurde häufig in älteren Versionen von Laptops verwendet. Schließlich werden in der Fahrzeugindustrie vor allem starre Batterien mit Gewindeanschlüssen eingesetzt.