Types de phénomène de polarisation de la batterie et méthode d'élimination

Les batteries au lithium-ion ont le vent en poupe. Les batteries au lithium sont couramment utilisées comme batteries électriques. batterie de motoLa batterie de scooter électrique lithium-ion, et nous devons comprendre le fonctionnement de la batterie lithium-ion, et nous devons comprendre le fonctionnement de la batterie lithium-ion. polarisation de la batterie lors de la charge et de la décharge.

Au cours du processus de charge des batteries au lithium, la polarisation de la batterie est fréquente. Si vous souhaitez accélérer la vitesse de charge, utiliser pleinement l'énergie électrique et améliorer l'efficacité de la charge, il est nécessaire de prendre des mesures efficaces pour réduire la valeur de la tension de polarisation. Cet article présente les causes de la polarisation de la batterie au lithium, les types et les méthodes pour éliminer la polarisation de la batterie.

Causes et types de polarisation de la batterie

Pendant le processus de charge, la tension aux bornes de la batterie au lithium est supérieure à la tension en circuit ouvert, et la différence entre les deux est la surtension lorsque la batterie au lithium est chargée, elle peut également être appelée surtension, qui est appelée polarisation de l'électrode. Elle peut être exprimée par la formule suivante :

U=U0+△U

Dans la formule ci-dessus, U0 est la tension en circuit ouvert, U est la tension aux bornes de la batterie lithium-ion et △ U est la tension de polarisation de la batterie lithium. Au cours du processus de charge de la batterie lithium-ion, si vous souhaitez accélérer la vitesse de charge, améliorer l'efficacité de la charge et utiliser pleinement l'énergie électrique, vous devez prendre certaines mesures pour réduire autant que possible la valeur de la tension de polarisation de la batterie △ U.

Le phénomène de polarisation des batteries lithium-ion est causé par de nombreux facteurs. En fonction des différents facteurs, le phénomène de polarisation de la batterie est généralement divisé en trois catégories : la polarisation ohmique, la polarisation par concentration et la polarisation électrochimique.

Polarisation ohmique

La polarisation ohmique est causée par la résistance interne de tous les composants de la batterie au lithium pendant la charge. Lorsque la batterie au lithium est chargée, le courant circulant à travers ces composants est entravé, ce qui entraîne le phénomène de polarisation ohmique. Pendant la charge, une réaction électrochimique se produit et l'ion lithium se diffuse vers l'électrode. Pendant la diffusion, la résistance de ces composants internes se manifeste.

Afin de surmonter cette résistance, une partie du courant de charge sera utilisée pour favoriser la diffusion du lithium-ion. Le phénomène de polarisation augmente, ce qui accroît la température interne de la batterie au lithium, et une partie de l'électrolyte subit une réaction de réduction pour produire du gaz, ces phénomènes entraînant une perte d'énergie électrique. La réduction du courant ou l'arrêt de la charge peut éliminer l'effet de polarisation ohmique.

Polarisation de la concentration

Lorsque la batterie lithium-ion est chargée, des réactions chimiques se produisent sur ses plaques positives et négatives. Ces réactions chimiques modifient la concentration des différentes particules participant à la réaction électrochimique dans l'électrolyte à l'intérieur de la batterie lithium-ion.

En d'autres termes, la concentration de l'électrolyte à l'intérieur de la batterie lithium-ion change avant et après la charge. Ce changement entraîne une différence de potentiel entre les pôles positif et négatif de la batterie lithium-ion, ce qui constitue le phénomène de polarisation de la concentration.

La polarisation de la concentration est affectée par la densité de courant Id. Lorsque le courant de charge augmente progressivement, la réaction électrochimique devient violente, ce qui entraîne une augmentation de la densité de courant Id. La polarisation de la concentration augmente également. Par conséquent, la réduction du courant de charge et l'arrêt de la charge peuvent atténuer le phénomène de polarisation de la concentration.

Polarisation électrochimique

Pendant le processus de charge et de décharge de la batterie au lithium, les pôles positif et négatif subissent des réactions électrochimiques, ce qui fait que le potentiel entre les deux plaques se déplace l'un vers l'autre, ce qui constitue le phénomène de polarisation électrochimique. Un courant de charge élevé augmente la polarisation électrochimique.

L'augmentation de la polarisation électrochimique conduit à l'intensification de la réaction électrochimique à l'intérieur de la batterie lithium-ion, ce qui entraîne un changement considérable de la concentration de l'électrolyte. En même temps, la réaction de l'électrolyte produira du gaz, ce qui entraînera la corrosion et la déformation de la plaque d'électrode de la batterie au lithium, lui causant des dommages irréversibles, similaires à ceux de la polarisation de la concentration.

Lorsque le courant de charge est réduit ou que la charge est arrêtée, le phénomène de polarisation électrochimique peut être atténué efficacement. L'analyse ci-dessus montre que la polarisation de la batterie existe pendant le processus de charge des batteries au lithium, mais que le degré de polarisation de la batterie est différent à chaque étape. Au stade initial de la charge, la réaction de l'électrolyte n'est pas très intense, de sorte que la principale polarisation de la batterie est causée par la résistance interne ohmique.

Lorsque le courant de charge augmente, sa polarisation ohmique augmente également progressivement, mais la polarisation électrochimique augmente lentement selon une tendance logarithmique, et sa vitesse d'augmentation est très lente, et son impact sur la batterie lithium-ion peut être ignoré temporairement. Au milieu et à la fin de la charge, la teneur en Li+ dans l'électrolyte augmente progressivement, la densité de courant de diffusion limite I d diminue progressivement avec l'augmentation de Li+, et la différence entre la densité de courant de charge I et la densité de courant de diffusion limite Id devient de plus en plus petite.

Par conséquent, la polarisation par concentration et la polarisation électrochimique augmentent rapidement. À ce moment-là, la polarisation de la batterie principale passe d'une polarisation ohmique à une polarisation de concentration et à une polarisation électrochimique.

Effet de la polarisation de la batterie sur le processus de charge

Lors du chargement d'une batterie lithium-ion, la polarisation de la batterie a de nombreux effets négatifs. Par exemple :

(1) En cas de polarisation de la batterie, le courant de charge est affecté par la surtension à l'intérieur de la batterie lithium-ion, et la vitesse d'augmentation devient plus lente, ce qui entraîne une réduction de la capacité des substances actives de l'électrolyte à participer à la réaction et une réduction de la vitesse de la réaction électrochimique.

(2) Lors de la polarisation de la batterie, la réaction de l'électrolyte dans la batterie lithium-ion s'intensifie, ce qui provoque un important dégagement de gaz. Le gaz libéré ralentit le processus de charge et provoque un impact physique sur la plaque, la corrode et la déforme.

(3) Lors de la polarisation de la batterie, une grande quantité de chaleur est émise pendant la réaction de l'électrolyte interne de la batterie lithium-ion, ce qui entraîne une augmentation progressive de sa température interne, qui s'accumule en peu de temps ; la température élevée accélère la réaction de l'électrolyte, de sorte que la température augmente et que le phénomène de polarisation de la batterie s'intensifie.

Méthodes pour éliminer la polarisation de la batterie

(1) Élimination forcée : Selon les trois lois de Maas, lorsqu'un courant inverse est forcé de charger la batterie lithium-ion pendant le processus de charge de la batterie, sa réaction chimique interne change également dans le sens inverse. En d'autres termes, une certaine profondeur de décharge peut effectivement inverser la réaction chimique à l'intérieur de la batterie lithium-ion, éliminant ainsi la polarisation de la concentration.

(2) Élimination naturelle : Pendant le processus de charge de la batterie au lithium, si la charge est arrêtée instantanément, le courant de charge est égal à zéro, et la polarisation ohmique est également nulle, c'est-à-dire que la polarisation ohmique est éliminée instantanément. En même temps, du fait de l'arrêt de la charge, la vitesse de réaction électrochimique à l'intérieur de la batterie est également ralentie, ce qui a un certain effet sur la limitation de la polarisation électrochimique et de la polarisation de la concentration.

(3) Contrôle par rétroaction : Pendant le processus de charge, la réaction de dégagement gazeux et l'augmentation de la température endommageront gravement la batterie au lithium-ion, et ces deux problèmes doivent donc être résolus. Certaines études ont montré que lorsque la tension aux bornes de la batterie est inférieure à un certain seuil pendant le processus de charge de la batterie au lithium, la réaction de dégagement de gaz et l'augmentation de la température ne sont pas évidentes.

Par conséquent, le degré de polarisation de la batterie peut être évalué par l'état de la tension terminale de la batterie lithium-ion pendant le processus de charge et, sur cette base, le courant de charge de la batterie lithium-ion pendant le processus de charge peut être contrôlé par rétroaction.

Réflexions finales :

De nombreux utilisateurs utilisent la batterie de manière inappropriée ou ne font pas attention au temps de charge pendant le processus de charge de la batterie, ce qui endommage la batterie. fabricant de batteries lithium-ion odm améliorera la sécurité du chargement à partir de la carte de protection de la batterie.

Les utilisateurs peuvent également recharger la batterie à la station de charge, qui s'arrêtera automatiquement lorsqu'elle sera complètement chargée, ou remplacer la batterie à la station de charge. remplacement de la batterie qui non seulement offre une grande sécurité, mais améliore également l'efficacité.