Wie funktioniert das Ladeprinzip eines Lithium-Ionen-Akkus? Wie hoch ist der Ladestrom eines Lithium-Ionen-Akkus?

Lithium-Ionen-Akkus funktionieren durch die Bewegung von Lithium-Ionen zwischen positiver und negativer Elektrode. Während des Ladevorgangs wird Li+ zwischen den beiden Elektroden ein- und ausgeschieden: Li+ wird während des Ladevorgangs durch den Elektrolyten aus der positiven Elektrode ausgeschieden und in die negative Elektrode eingebettet, und die negative Elektrode befindet sich in einem lithiumreichen Zustand. Bei elektrischer Entladung ist das Gegenteil der Fall.

1. Ladeprinzip derLithium-Ionen-Batterie

Lithium-Ionen-Akkus arbeiten nach dem Prinzip von Laden und Entladen.  Beim Laden der Batterie werden auf der positiven Seite der Batterie Lithiumionen erzeugt und die entstehenden Lithiumionen wandern durch den Elektrolyten zur negativen Seite.  

Als negative Elektrode hat Kohlenstoff eine geschichtete Struktur mit vielen Mikroporen. An der negativen Elektrode ankommende Lithiumionen werden in die Mikroporen der Kohlenstoffschicht eingebettet. Je mehr Lithiumionen eingebettet sind, desto höher ist die Ladekapazität.  

Ähnlich verhält es sich, wenn eine Batterie entladen wird (was wir bei Batterien tun). Die in der negativen Kohlenstoffschicht eingebetteten Lithiumionen entweichen und wandern zurück zur positiven Elektrode. Je mehr Lithiumionen zur positiven Elektrode zurückkehren, desto höher ist die Entladekapazität. Was wir normalerweise als Batteriekapazität bezeichnen, ist Entladekapazität. 

Bei Lithium-Ionen-Akkus ist grundsätzlich eine Steuerung des Ladevorgangs in vier Stufen erforderlich: Erhaltungsladung (Vorladung mit niedriger Spannung), Konstantstromladung, Konstantspannungsladung und Ladebeendigung.  

Wenn der Lithium-Ionen-Akku direkt an die Stromversorgung angeschlossen und ohne Lademanagement-Chip geladen wird, tritt bei niedrigem Stromverbrauch plötzlich ein großer Strom in den Lithium-Ionen-Akku ein, was zu Schäden am Lithium-Ionen-Akku führt. Da der Strom groß und die Wärme schnell ist, verkürzt sich die Akkulaufzeit.  

Die Grundanforderungen für das Laden von Lithium-Ionen-Akkus sind ein bestimmter Ladestrom und eine bestimmte Ladespannung, um ein sicheres Laden des Akkus zu gewährleisten. Der Lademodus für Lithium-Ionen-Akkus ist eine spannungsbegrenzte Konstantstrom-Ladeart, die durch einen IC-Chip gesteuert wird. 

2. Wie hoch ist der Ladestrom eines Lithium-Ionen-Akkus？

Lithium-Ionen-Akkus akzeptieren normalerweise einen maximalen Ladestrom von 1C oder weniger, und Laptop-Akkus haben eine maximale Laderate von 0,9C. Die sogenannte 1C-Laderate bezieht sich auf die Kapazität des 1-fachen Ladestroms, die Ladezeit beträgt 1 Stunde. Tatsächlich müssen Sie den Akku für eine lange Lebensdauer 10 bis 4 Stunden bei 0,1-0,3C laden.  

Der nationale Standard legt fest, dass der Ladestrom einer Lithium-Ionen-Batterie 0,2 C bis 1 C beträgt und der Ladestrom einer 100-Ah-Batterie 20 A bis 100 A betragen kann. Das heißt, bei einer Batterie mit einer Kapazität von 1500 mAh beträgt der Ladestrom 0,2 × 1500 = 300 mA für 5 Stunden, wenn sie bei 0,2 C geladen wird.  

Lithium-Eisenphosphat-Batterienkann im Allgemeinen einen Lade- und Entladestrom von 1C oder mehr (15C) nutzen und ist daher besser für leistungsstarke Lithiumbatterien geeignet.  

Im Allgemeinen wird der Ladestrom von Lithium-Ionen-Batterien zwischen 0,2 C und 1 C eingestellt. Je höher der Strom, desto schneller der Ladevorgang und desto stärker erwärmt sich die Batterie. Wenn der Strom zum Laden zu groß ist, reicht die Kapazität außerdem nicht aus, da die elektrochemische Reaktion in der Batterie Zeit braucht.