O carregamento rápido convencional para carregamento CC de alta potência permite atingir 80% da carga em meia hora, sendo que a tensão de carregamento CC rápido é geralmente superior à tensão da bateria. Quais são, então, os riscos do carregamento rápido de baterias de lítio em relação aos problemas técnicos envolvidos?
Quais são os riscos associados ao carregamento rápido de baterias de lítio?
As três maneiras básicas de realizar o carregamento rápido são: manter a tensão constante e aumentar a corrente; manter a corrente constante e aumentar a tensão; e aumentar a corrente e a tensão simultaneamente. No entanto, para realmente alcançar o carregamento rápido, não basta apenas aumentar a corrente e a tensão; a tecnologia de carregamento rápido requer um conjunto completo de sistemas, incluindo um adaptador de carregamento rápido e um sistema inteligente de gerenciamento de energia.
O carregamento rápido a longo prazo afeta a vida útil das baterias de lítio. O carregamento rápido de baterias de lítio ocorre à custa da vida útil da bateria, pois a bateria é um dispositivo que gera eletricidade por meio de reações eletroquímicas, e o carregamento é a ocorrência de uma reação química inversa. O carregamento rápido consiste na aplicação instantânea de alta corrente na bateria, e o uso frequente do modo de carregamento rápido reduz a capacidade de carga e descarga da bateria, diminuindo o número de ciclos de carga e descarga.
O carregamento rápido de baterias de lítio produz três efeitos: efeito térmico, precipitação de lítio e efeito mecânico.
1. O carregamento rápido frequente acelera a polarização da célula da bateria.
Quando a corrente de carga contínua é alta, a concentração de íons no eletrodo aumenta, a polarização cresce e a tensão nos terminais da bateria não corresponde direta e linearmente à quantidade de eletricidade carregada. Ao mesmo tempo, o carregamento com alta corrente, com o aumento da resistência interna, leva a um aumento do efeito Joule, causando efeitos colaterais como a decomposição do eletrólito, produção de gases e uma série de problemas. O fator de risco aumenta repentinamente, impactando a segurança da bateria e reduzindo significativamente a vida útil de baterias descarregadas.
2. O carregamento rápido frequente pode levar à cristalização do núcleo da bateria.
O carregamento rápido de baterias de lítio significa que os íons de lítio são descarregados rapidamente e "migram" para o ânodo, o que exige que o material do ânodo tenha alta capacidade de incorporação de lítio. Como o potencial de lítio incorporado e o potencial de precipitação do lítio são quase os mesmos, em condições de carregamento rápido ou baixa temperatura, os íons de lítio podem precipitar na superfície, formando lítio dendrítico. O lítio dendrítico pode perfurar o diafragma e causar perdas secundárias, reduzindo a capacidade da bateria. Quando o lítio dendrítico atinge uma certa quantidade, ele cresce do eletrodo negativo em direção ao diafragma, representando um risco de curto-circuito na bateria.
3. O carregamento rápido frequente reduzirá a vida útil da bateria.
O carregamento frequente também tende a acelerar a redução da vida útil da bateria, podendo até causar problemas como a diminuição da sua atividade e da sua durabilidade. Isso é especialmente problemático após a implementação da tecnologia de carregamento rápido, onde, embora a velocidade de carregamento seja muito alta inicialmente, a bateria não atinge 100% ao ser desconectada da tomada, resultando em múltiplos ciclos de carga e descarga. O uso prolongado dessa forma reduz a atividade da bateria, acelerando seu envelhecimento.
A alta temperatura é o principal fator que acelera o envelhecimento das baterias de lítio. O carregamento rápido de alta potência faz com que a bateria aqueça em um curto período de tempo, enquanto o carregamento lento, embora com baixa potência, gera menos calor por unidade de tempo, mas exige um tempo de carregamento mais longo. Dessa forma, o calor da bateria se acumula ao longo do tempo, e a diferença no calor gerado durante o carregamento não é suficiente para causar uma diferença na taxa de envelhecimento da bateria.
Resumindo o exposto, podemos concluir que o carregamento rápido impõe altos requisitos de qualidade à bateria, resulta em maior perda de vida útil e reduz significativamente o fator de segurança. Portanto, tente evitá-lo ao máximo, sempre que possível. O carregamento rápido frequente da bateria pode danificá-la, mas devido às diferenças na densidade das células, nos materiais, na temperatura ambiente e no sistema de gerenciamento da bateria, o grau de dano sofrido durante o carregamento rápido varia de acordo com o modelo.
Data da publicação: 26/10/2023