טעינה מהירה כללית לטעינת DC בהספק גבוה, ניתן למלא חצי שעה עם 80% מההספק, ומתח הטעינה המהירה של DC בדרך כלל גבוה ממתח הסוללה. אז מהם הסיכונים בטעינה מהירה של סוללות ליתיום בנוגע לבעיות הטכניות של טעינה מהירה של סוללות ליתיום?
מהם הסיכונים הכרוכים בטעינה מהירה של סוללות ליתיום?
שלוש הדרכים הבסיסיות למימוש טעינה מהירה הן: שמירה על מתח קבוע והגברת הזרם; שמירה על זרם קבוע והגברת המתח; והגברת הזרם והמתח בו זמנית. עם זאת, כדי לממש טעינה מהירה באמת, לא רק ניתן לשפר את הזרם והמתח, טכנולוגיית טעינה מהירה היא סט שלם של מערכות, כולל מתאם טעינה מהירה ומערכת ניהול צריכת חשמל חכמה.
טעינה מהירה ארוכת טווח משפיעה על חיי סוללות הליתיום. טעינה מהירה של סוללות ליתיום באה על חשבון מחזור חיי הסוללה, מכיוון שהסוללה היא מכשיר המייצר חשמל באמצעות תגובות אלקטרוכימיות. טעינה היא התרחשות של תגובה כימית הפוכה. טעינה מהירה מתרחשת בקלט מיידי של זרם גבוה לסוללה. שימוש תכוף במצב טעינה מהירה יפחית את קיבולת הסוללה ויפחית את מספר מחזורי הטעינה והפריקה שלה.
טעינה מהירה של סוללות ליתיום מביאה לשלוש השפעות: השפעה תרמית, משקעי ליתיום ואפקט מכני
1. טעינה מהירה תכופה מאיצה את הקיטוב של תא הסוללה
כאשר זרם הטעינה הרציף גדול, ריכוז היונים באלקטרודה עולה, הקיטוב עולה, ומתח מסוף הסוללה אינו יכול להתאים באופן ישיר וליניארי לכמות החשמל הנטענת. במקביל, טעינה בזרם גבוה, העלייה בהתנגדות הפנימית תוביל לעלייה באפקט החימום של ג'אול, הנגרמת על ידי תופעות לוואי, כגון פירוק תגובת אלקטרוליטים, ייצור גז וסדרה של בעיות, גורם הסיכון עולה לפתע, משפיע על בטיחות הסוללה, וחיי הסוללה שאינם מופעלים בהתחשב בקיצור משמעותי.
2. טעינה מהירה תכופה עלולה להוביל להתגבשות ליבת הסוללה
טעינה מהירה של סוללות ליתיום פירושה שיוני ליתיום מתפרקים במהירות ו"שוחים" אל האנודה, מה שמחייב את חומר האנודה בעל יכולת הטמעה מהירה של ליתיום. בשל פוטנציאל הליתיום המוטמע ופוטנציאל משקעי הליתיום כמעט זהים, בטעינה מהירה או בתנאי טמפרטורה נמוכים, יוני ליתיום עלולים לשקוע על פני השטח של ליתיום דנדריטי. ליתיום דנדריטי ידקור את הסרעפת ויגרום לאובדן משני, מה שמפחית את קיבולת הסוללה. כאשר גביש הליתיום מגיע לכמות מסוימת, הוא יגדל מהאלקטרודה השלילית אל הסרעפת, מה שגורם לסכנה של קצר חשמלי בסוללה.
3. טעינה מהירה תכופה תקצר את חיי הסוללה
טעינה תכופה נוטה גם להאיץ את דלדול חיי הסוללה, ואף להוביל לבעיות כגון פעילות מופחתת של הסוללה וקיצור חיי הסוללה. במיוחד לאחר הוספת טכנולוגיית טעינה מהירה, למרות שמהירות הטעינה בשלב מוקדם הייתה מהירה מאוד, אך לא נטענת ל-100% בניתוק מהחשמל, מה שמוביל לטעינה מרובה, הגדלת מספר מחזורי הטעינה של הסוללה. שימוש ארוך טווח בדרך זו יפחית את פעילות הסוללה, ובכך יאיץ את הזדקנותה.
טמפרטורה גבוהה היא הגורם הגדול ביותר להזדקנות סוללות ליתיום. טעינה מהירה של הספק גבוה תגרום לסוללה להתחמם תוך זמן קצר. טעינה לא מהירה, למרות שההספק נמוך, דורשת חום נמוך ליחידת זמן, דורשת זמן הפעלה ארוך יותר. בדרך זו, גם חום הסוללה יצטבר לאורך זמן, וההבדל בחום שנוצר במהלך הטעינה אינו מספיק כדי לגרום להבדל בקצב ההזדקנות של הסוללה.
לסיכום האמור לעיל, ניתן להסיק כי טעינה מהירה דורשת דרישות איכות גבוהות מהסוללה, אובדן חיי סוללה גדול יותר, וגורם הבטיחות יופחת משמעותית, לכן נסו לעשות זאת כמה שפחות כאשר אין צורך בכך. טעינה מהירה תכופה של הסוללה תגרום נזק לסוללה, אך עקב ההבדלים בצפיפות תאי הסוללה, בחומרים, בטמפרטורת הסביבה ובמערכת ניהול הסוללה, הסוללה סובלת מדרגות שונות של פגיעה במהלך טעינה מהירה.
זמן פרסום: 26 באוקטובר 2023