¿Cuál es el principio de almacenamiento de las baterías de los teléfonos móviles?
Principios de las baterías de litio
El material del cátodo de las baterías de iones de litio suele estar compuesto de compuestos activos de litio, y el material del cátodo es carbono con una estructura molecular especial. El componente principal de los materiales catódicos ordinarios es el LiCoO2. Durante la carga, un potencial eléctrico aplicado a los polos de la batería obliga a los compuestos en el ánodo a liberar iones de litio, que están incrustados en el carbono con una disposición molecular en capas en el cátodo. Durante la descarga, los iones de litio se separan del carbono, que tiene una estructura en capas, y se recombinan con los compuestos en el ánodo. El movimiento de los iones de litio genera corriente eléctrica.
Aunque el principio de la reacción química es simple, hay muchas cuestiones prácticas que deben considerarse en la producción industrial real: el material del electrodo positivo necesita aditivos para mantener la actividad de carga y descarga múltiple, y el material del electrodo negativo debe diseñarse a nivel de estructura molecular, para acomodar más iones de litio, el electrolito llenado entre los electrodos positivo y negativo necesita una buena conductividad para reducir la resistencia interna de la batería.
Aunque las baterías de iones de litio rara vez experimentan el efecto memoria de las baterías de níquel-cadmio, el principio del efecto memoria es la cristalización, y las baterías de litio rara vez experimentan esta reacción. Sin embargo, la capacidad de las baterías de iones de litio seguirá disminuyendo después de múltiples cargas y descargas, por varias razones. La razón principal es el cambio de los propios materiales de los electrodos positivo y negativo. Desde un nivel molecular, la estructura hueca que contiene iones de litio en los electrodos positivos y negativos colapsará y bloqueará gradualmente. Desde un punto de vista químico, es la pasivación activa de los materiales de los electrodos positivos y negativos, lo que provocará reacciones secundarias para generar otras; compuestos estables. Físicamente, el material del electrodo negativo se desprenderá gradualmente, lo que en última instancia reducirá la cantidad de iones de litio que pueden moverse libremente durante la carga y descarga.
La sobrecarga y la sobredescarga pueden provocar daños permanentes en los electrodos positivo y negativo de las baterías de iones de litio. Desde un nivel molecular, se puede entender intuitivamente que una descarga excesiva hará que el carbono del electrodo negativo libere demasiados iones de litio, lo que provocará el colapso de su estructura laminar. La sobrecarga fuerza a demasiados iones de litio a entrar en la estructura de carbono negativa, algunos de los cuales nunca se liberarán. Por este motivo, las baterías de iones de litio suelen estar equipadas con circuitos de control de carga y descarga.
Las temperaturas inadecuadas pueden desencadenar otras reacciones químicas en las baterías de iones de litio y producir compuestos que no queremos ver. Por lo tanto, muchas baterías de iones de litio tienen películas protectoras de control de temperatura entre los electrodos positivo y negativo. o aditivos de electrolitos. Cuando la batería se calienta hasta un cierto nivel, los poros de la membrana compuesta se cierran o el electrolito se desnaturaliza, y la resistencia interna de la batería aumenta hasta que se desconecta, por lo que la batería no se volverá a calentar, asegurando la carga normal. temperatura de la batería.
¿Puede la carga y descarga profunda aumentar la capacidad real de las baterías de iones de litio? Los expertos me dijeron claramente que esto no tiene sentido. Incluso afirmaron que la llamada "activación" de las tres primeras cargas y descargas completas es innecesaria. Sin embargo, ¿por qué muchas personas cambian la capacidad marcada en la información de la batería después de una carga y descarga profunda? Se mencionará más adelante.
Las baterías de iones de litio generalmente están equipadas con chips de gestión y chips de control de carga. El chip de gestión contiene una serie de registros para almacenar valores como capacidad, temperatura, ID, estado de carga y tiempo de descarga. Estos valores cambiarán gradualmente durante el uso. Personalmente creo que la función principal de "cargar y descargar una vez al mes" en el manual debería ser corregir los valores incorrectos en estos registros para que el control de carga y la capacidad nominal de la batería sean consistentes con la situación real de la batería.
El chip de control de carga controla principalmente el proceso de carga de la batería. El proceso de carga de las baterías de iones de litio se divide en dos etapas, a saber, la etapa de carga rápida de corriente constante (cuando la luz indicadora de la batería es amarilla) y la etapa de caída de corriente de voltaje constante (cuando la luz indicadora de la batería parpadea en verde). En la etapa de carga rápida de corriente constante, el voltaje de la batería aumenta gradualmente hasta el voltaje estándar de la batería y luego cambia a la etapa de voltaje constante bajo el control del chip de control para garantizar que no se sobrecargue. La corriente se debilita gradualmente hasta cero. la capacidad de la batería aumenta y finalmente se completa la carga.
El chip contador de energía puede muestrear y calcular la energía de la batería, es decir, registrando la curva de descarga (voltaje, corriente, tiempo). El valor lo leemos en la información de la batería. Sin embargo, la curva de descarga de las baterías de iones de litio cambiará después de un uso repetido. Si el chip nunca vuelve a tener la oportunidad de leer una curva de descarga completa, la potencia calculada será inexacta. Entonces necesitamos una carga y descarga profunda para calibrar el chip de la batería.