Omejitve Li-ion celic | Econo
Omejitve Li-ion celic
Delovanje Li-ion baterij je zelo odvisno od temperature pri obratovanju, saj se v njih dogajajo kemijski procesi.

Delovanje Li-ion baterij je zelo odvisno od temperature pri obratovanju, saj se v njih dogajajo kemijski procesi. Notranjost celic se lahko na različne načine poškoduje, če se ne upoštevajo temperaturne meje. Notranjost celice pa se lahko poškoduje tudi zaradi prevelike ali prenizke napetosti.

Varnostne komponente

Celice imajo vgrajenih nekaj varnostnih komponent. ki so opisane v članku Zgradba celic tipa 18650Vgrajene komponente v splošnem zagotavljajo večjo varnost za okolico, vendar ob njihovem delovanju v splošnem pride do uničenja celice. Ko pride na primer do odprtja proti-eksplozivnega ventila se celica uniči. Do tega lahko pride pri velikih temperaturah ali velikih tokih. Da bi celice zaščitili pred ekstremnimi stanji se v baterijskih paketih uporabljajo nadzorne enote baterije (angl. Battery management system - BMS).

Polnjenje in temperature

Pri nizkih temperaturah se pojavi zmanjšana stopnja difuzije (razpršenosti) na anodi, zato polnjenje pri temperaturah pod 0°C načeloma ni dovoljeno. Med 0°C in 10°C je pri večini celic polnjenje dovoljeno, vendar mora biti polnilni tok zmanjšan na ustrezno vrednost velikosti 0,25 C, kar pomeni 0,25 krat nazivna kapaciteta baterije v Ah. Zaradi povečane notranje upornosti baterije pri nizkih temperaturah se med polnjenjem pojavi povečano segrevanje baterije, s čimer se kompenzira nekaj toplote. Zaradi povečane notranje upornosti baterije pri nizkih temperaturah se čas polnjenja podaljša. Polnjenje pod 0°C je možno, vendar se pri takem ravnanju povzroči trajna škoda, ki je ni mogoče popraviti, saj se na anodo začne trajno nalagati litij (angl. Lithium plating). Poškodovane celice so potem veliko bolj občutljive na vibracije in ostale stresne situacije. Poveča se tudi notranja upornost, kar se opazi pri večjih padcih napetosti pri enakih obremenitvah v primerjavi z zdravimi celicami z nizko notranjo upornostjo.

Li-ionske baterije se pri visokih temperaturah sicer dobro obnašajo, vendar tudi dolga izpostavljenost visokim temperaturam negativno vpliva na življenjsko dobo baterije. Večina proizvajalcev je določila zgornjo temperaturno mejo pri kateri se lahko celice polnijo na 45°C. Polnjenje in praznjenje pri večjih temperaturah lahko povzroči uhajanje plina iz celice. V najhujših primerih se lahko ventil odpre in se celica prezrači, lahko pa tudi nabrekne. Na izgubo kapacitete pri izpostavljenosti celice visokim temperaturam zelo vpliva tudi SoC. Najbolj bateriji škoduje, če je napolnjena na 100% in je podvržena visokim temperaturam. Zato se za dolgo življenjsko dobo baterije priporoča, da se polni le do 80%. Če se posamezna celica polni nad dovoljeno mejo 4,2V se začne na anodo nalagati kovinski litij (angl. Metallic lithium). Materiali na katodi postanejo oksidno sredstvo. Celica postane nestabilna, saj se začne proizvajati CO2. Pritisk v celicah naraste in proti-eksplozivni ventil se odpre. Celica se ob tem lahko tudi vname.

Na Li-ionsko celico vpliva tudi pod-napetost (praznjenje pod dovoljeno mejo). Dovoljena meja za večino celic je med 2,65V in 2,7V. Če pade napetost pod to mejo, pride do postopnega razpada materialov na elektrodah. Tokovne omejitve so najbolj vezane na pregrevanje. Večje toke prenašajo baterije manjših energijskih kapacitet, saj se ne grejejo tako kot baterije visokih energijskih kapacitet.
Omejitve Li-ion celic
Administrator 29 junij, 2021
Deli ta članek
Značke
Arhiv
Sign in to leave a comment
Delovanje celice tipa 18650
Kako potujejo litijevi ioni med polnjenjem in praznjenjem?