Điều gì gây ra pin sạc để tuổi? Có thể làm gì để kéo dài tuổi thọ của những cục pin này?

Ngày nay, hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại đều sử dụng pin sạc làm nguồn năng lượng. Ngoài ra, ngày nay, hầu hết các loại pin sạc hiện đại đều có gốc Li-ion hoặc Liti . Giống như bất kỳ thiết bị nào khác, theo thời gian, các pin sạc này mất khả năng sạc, giữ và xả năng lượng do đó người dùng phải thay thế các thiết bị hoặc pin sạc.

Theo hiểu biết của tôi rằng sự gia tăng sức đề kháng bên trong pin là nguyên nhân chính gây ra sự lão hóa pin sạc. Nó thật sự đúng? Nếu vậy những gì có thể được thực hiện để hạ thấp hoặc loại bỏ điện trở trong pin sạc.

Nếu sự hiểu biết của tôi là không chính xác, nguyên nhân gây ra lão hóa pin có thể sạc lại là gì?

Nếu các nguyên nhân gây lão hóa pin được hiểu, làm thế nào các kỹ sư điện tử có thể thiết kế mạch sạc và xả để kéo dài tuổi thọ pin sạc?

Người giới thiệu:

— Mahendra Gunawardena
nguồn

Lưu ý: Tôi cố tình giữ cả Điện trở trong / Hóa học pin và thiết kế mạch điện tử cùng nhau

— Mahendra Gunawardena

Bạn đã xem trang này ?

— HDE 226868

Đây là một chủ đề nóng trong nghiên cứu và phát triển với rất nhiều tiền đi vào và vẫn chưa có giải pháp thỏa đáng. Một câu hỏi rất thú vị nhưng tôi đoán không dễ để trả lời chi tiết, đặc biệt không phải là phần thứ hai.

— Trilarion 4/2/2015

Tôi hy vọng cho một kỹ sư hóa học hoặc chuyên gia hóa học hoặc nghiên cứu để cung cấp một số cái nhìn sâu sắc. Từ quan điểm EE, nó là tăng trở kháng. Câu hỏi làm thế nào để tăng trở kháng có thể được làm chậm lại.

— Mahendra Gunawardena

Tăng sức đề kháng nội bộ có thể được hiểu rõ hơn như là một triệu chứng của lão hóa, không phải là nguyên nhân gốc rễ của nó.

— Solomon chậm

Một trong những vấn đề khiến pin sạc cũ bị hỏng (ví dụ: Niken Cadmium ( ) và Niken Metal Hydride ( )) là hiệu ứng bộ nhớ . Hiệu ứng bộ nhớ xảy ra khi pin sạc không được xả hết. Sau đó nó "quên" rằng nó có công suất lớn hơn nó nghĩ, và trong tương lai, nó thải ra ít hơn. $\text{NiCad}$ $\text{NiMH}$

Một ví dụ điển hình là một chai nước. Ban đầu, chai nước có dung tích nhất định cho nước. Hãy nói rằng tôi uống hầu hết nước trong chai nước trong một lần sử dụng. Nếu hiệu ứng bộ nhớ ảnh hưởng đến các chai nước, tôi sẽ không thể uống bất kỳ loại nước nào trong tương lai chiếm không gian chứa nước mà lần trước không uống. Không gian thừa đó sẽ bị mất mãi mãi. Theo thời gian, điều này có thể làm hao pin sạc. May mắn thay, điều này thường chỉ ảnh hưởng đến pin sạc và $\text{NiCad}$ $\text{NiMH}$ .

Tôi đã không thể tìm thấy nhiều về các hiệu ứng chỉ ảnh hưởng đến pin lithium ion, nhưng có rất nhiều yếu tố xuyên suốt . Đây là một danh sách ngắn:

Hóa chất phá vỡ
Sự thụ động (ảnh hưởng đến pin lithium ion), đó là khi một lớp hóa chất không mong muốn hình thành trên pin. Điều này thảo luận về một hiện tượng liên quan trên trang 4258:

Thật không may, khi nạp lại, lithium có xu hướng mạnh mẽ hình thành các lớp trầm tích và sợi nhánh trong các dung môi hữu cơ lỏng thông thường (xem Hình 15B). Điều này giới hạn vòng đời ở 100-150 chu kỳ (thấp hơn đáng kể so với 300 chu kỳ cần thiết cho một tế bào thương mại), cũng như làm tăng nguy cơ xảy ra sự cố an toàn.
Ứng suất cơ và rò rỉ. Pin có thể bị hỏng theo nhiều cách khác nhau, khiến các bộ phận bên trong bị vỡ và khiến hóa chất bị rò rỉ ra ngoài. Điều này có thể rất nguy hiểm cho con người.

Có các yếu tố dài hạn khác làm tăng lão hóa pin. Trang tôi liên kết cho danh sách trên dường như rất thích phương trình Arrhenius : cho thấy tốc độ của các hóa chất thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Nhiệt độ cao có nghĩa là phản ứng nhanh hơn nhưng cũng có thể có tuổi thọ ngắn hơn; điều này có thể ảnh hưởng đáng kể đến pin không thể sạc lại.

k = = Một e^{- E_{một} / R T}

$k=Ae^{-E_a/RT}$

Cuối cùng, có hiện tượng tự xả , đó là khi các phản ứng không mong muốn trong pin "ăn mòn", có thể nói, ở dung lượng của pin. Quá trình có thể khác nhau dựa trên loại pin. Đại học Pin có một trang trên đó , mà bạn có thể đã thấy. Nó nhắc lại rằng nhiệt độ có thể tăng tốc quá trình này. Đủ đáng sợ, pin lithium ion có thể xả tới 5% trong vòng 24 giờ đầu tiên, giảm xuống còn 1-2% mỗi tháng sau đó.

— HDE 226868
nguồn

Điều gì gây ra hiệu ứng bộ nhớ? Làm thế nào là dendrites bất lợi? Có phải tự xả góp phần làm mất công suất dài hạn hay nó chỉ sử dụng hết dung lượng cho khoản phí đó?

— Rick

@Rick Wikipedia đưa ra một quy trình tạm thời có liên quan và cơ chế đằng sau nó: Suy giảm điện áp được gây ra bởi việc sạc pin quá mức, gây ra sự hình thành các tinh thể điện phân nhỏ trên các tấm. Những thứ này có thể làm tắc nghẽn các tấm, tăng sức đề kháng và giảm điện áp của một số tế bào riêng lẻ trong pin. Điều này làm cho toàn bộ pin dường như xả hết nhanh chóng khi những tế bào riêng lẻ đó xả nhanh và điện áp của pin như một toàn bộ đột nhiên rơi xuống.

— HDE 226868

Tái, Các "hiệu ứng nhớ". Hãy xem z80.info/nicd2.txt Phiên bản ngắn là, Có, có một hiệu ứng như vậy, nhưng hầu hết các vấn đề đã từng bị đổ lỗi cho nó thực sự là do các vấn đề khác (đặc biệt là, bộ sạc nhỏ giọt được thiết kế kém). Thông tin này cuối cùng đến từ các kỹ sư của NASA, những người sẵn sàng chi rất nhiều tiền để hiểu về pin mà họ dự định gửi cho các sứ mệnh không gian.

— Solomon chậm