Beim Schnellladen handelt es sich im Allgemeinen um ein Hochleistungs-Gleichstrom-Laden. Eine halbe Stunde reicht aus, um 80 % der Leistung aufzuladen. Die Gleichstrom-Ladespannung beim Schnellladen ist im Allgemeinen höher als die Batteriespannung. Welche Risiken birgt das Schnellladen von Lithiumbatterien im Hinblick auf die technischen Probleme beim Schnellladen von Lithiumbatterien?
Welche Risiken sind mit dem Schnellladen von Lithiumbatterien verbunden?
Die drei grundlegenden Möglichkeiten zum schnellen Laden sind: Konstante Spannung und Erhöhung des Stroms; Konstante Stromstärke und Erhöhung der Spannung; und gleichzeitige Erhöhung von Stromstärke und Spannung. Um schnelles Laden wirklich zu ermöglichen, reicht es jedoch nicht aus, Stromstärke und Spannung zu verbessern. Die Schnellladetechnologie erfordert ein komplettes System, einschließlich Schnellladeadapter und intelligentem Energiemanagementsystem.
Langfristiges Schnellladen beeinträchtigt die Lebensdauer von Lithiumbatterien. Das Schnellladen von Lithiumbatterien geht zu Lasten der Zyklenlebensdauer der Batterie, da die Batterie ein Gerät ist, das Elektrizität durch elektrochemische Reaktionen erzeugt. Beim Laden kommt es zu einer umgekehrten chemischen Reaktion. Beim Schnellladen wird der Batterie sofort ein hoher Strom zugeführt. Die häufige Verwendung des Schnelllademodus verringert die Kapazität der Batterie und reduziert die Anzahl der Lade- und Entladezyklen der Batterie.
Das schnelle Laden von Lithiumbatterien bringt drei Effekte mit sich: thermischer Effekt, Lithiumausfällung und mechanischer Effekt
1. Häufiges Schnellladen beschleunigt die Polarisierung der Batteriezelle
Bei einem hohen Dauerladestrom steigt die Ionenkonzentration an der Elektrode, die Polarisation nimmt zu und die Batterieklemmenspannung kann nicht direkt und linear mit der geladenen Strommenge korrespondieren. Gleichzeitig führt ein Hochstromladen mit steigendem Innenwiderstand zu einer erhöhten Joule-Erhitzung, die wiederum Nebenwirkungen wie Elektrolytzersetzung, Gasbildung und eine Reihe von Problemen mit sich bringt. Das Risiko steigt plötzlich an, beeinträchtigt die Batteriesicherheit und verkürzt die Lebensdauer nicht geladener Batterien erheblich.
2. Häufiges Schnellladen kann zur Kristallisation des Batteriekerns führen
Beim Schnellladen von Lithiumbatterien werden Lithiumionen schnell entladen und wandern zur Anode. Dies erfordert eine schnelle Lithiumeinbettungskapazität des Anodenmaterials. Da das eingebettete Lithiumpotenzial und das Lithiumausfällungspotenzial nahezu identisch sind, können sich Lithiumionen beim Schnellladen oder bei niedrigen Temperaturen auf der Oberfläche ablagern und dendritisches Lithium bilden. Dendritisches Lithium durchdringt die Membran und verursacht Sekundärverluste, wodurch die Batteriekapazität verringert wird. Ab einer bestimmten Menge an Lithiumkristallen wächst dieser von der negativen Elektrode zur Membran, wodurch die Gefahr eines Kurzschlusses besteht.
3. Häufiges Schnellladen verkürzt die Akkulaufzeit
Häufiges Laden neigt auch dazu, die Lebensdauer des Akkus zu verkürzen und sogar zu Problemen wie reduzierter Akkuaktivität und kürzerer Akkulaufzeit zu führen. Insbesondere nach Einführung der Schnellladetechnologie ist die Ladegeschwindigkeit in der Anfangsphase zwar sehr hoch, aber nach dem Trennen vom Stromnetz wird der Akku nicht vollständig aufgeladen. Dies führt zu mehreren Ladevorgängen und erhöht die Anzahl der Zyklen des Akkus. Bei langfristiger Verwendung verringert sich die Aktivität des Akkus und damit seine Alterung.
Hohe Temperaturen sind der Hauptgrund für die Alterung von Lithiumbatterien. Schnelles Laden mit hoher Leistung führt dazu, dass sich die Batterie in kurzer Zeit erwärmt. Nicht-Schnellladen hingegen erzeugt zwar eine geringe Leistung und erzeugt nur geringe Wärme pro Zeiteinheit, benötigt aber eine längere Einschaltzeit. Dadurch akkumuliert sich die Batteriewärme mit der Zeit, und der Unterschied in der beim Laden erzeugten Wärme reicht nicht aus, um die Alterungsrate der Batterie zu beeinflussen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Schnellladen hohe Qualitätsanforderungen an den Akku stellt, die Lebensdauer des Akkus verkürzt und den Sicherheitsfaktor deutlich verringert. Versuchen Sie daher, Schnellladen so selten wie möglich durchzuführen, wenn es nicht unbedingt nötig ist. Häufiges Schnellladen schadet dem Akku. Aufgrund der Unterschiede in der Zelldichte, den Materialien, der Umgebungstemperatur und dem Batteriemanagementsystem kann der Akku beim Schnellladen jedoch unterschiedlich stark beschädigt werden.
Veröffentlichungszeit: 26. Oktober 2023