Was sind die Testergebnisse für überladene Zellen mit einem Lithium-Ionen-Zellentester?

Überladung ist ein kritisches Problem im Bereich von Lithium-Ionen-Batterien, das die Leistung, Sicherheit und Lebensdauer der Batterie erheblich beeinträchtigen kann. Als führender Anbieter von Lithium-Ionen-Zellentestern haben wir umfangreiche Tests an überladenen Zellen durchgeführt, um die Auswirkungen besser zu verstehen. In diesem Blog werden wir uns mit den Testergebnissen unserer fortgeschrittenen Tester befassen und deren Bedeutung diskutieren.

Die Grundlagen der Überladung in Lithium-Ionen-Zellen

Bevor wir uns mit den Testergebnissen befassen, ist es wichtig zu verstehen, was Überladung im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Zellen bedeutet. Lithium-Ionen-Batterien sind für den Betrieb innerhalb eines bestimmten Spannungsbereichs ausgelegt. Wenn ein Akku überladen ist, wird er über die empfohlene Maximalspannung hinaus aufgeladen. Dies kann zu einer Reihe chemischer und physikalischer Veränderungen innerhalb der Batterie führen.

Durch Überladung werden die Lithiumionen mit übermäßiger Geschwindigkeit aus der Kathode verdrängt. Dadurch kann die Kathodenstruktur instabil werden, was zur Bildung von Metallablagerungen auf der Anode führt. Diese Ablagerungen können interne Kurzschlüsse verursachen, die äußerst gefährlich sind, da sie zu einem thermischen Durchgehen führen können, einem Zustand, bei dem die Batterietemperatur schnell ansteigt und zu einem Brand oder einer Explosion führen kann.

Testaufbau

Bei unseren Lithium-Ionen-Zellentestern handelt es sich um hochmoderne Geräte, die in der Lage sind, die Lade- und Entladevorgänge von Lithium-Ionen-Zellen präzise zu steuern. Um überladene Zellen zu testen, haben wir eine Charge von Standard-Lithium-Ionen-Zellen mit bekannten Spezifikationen ausgewählt. Wir haben diese Zellen in verschiedene Gruppen eingeteilt und jede Gruppe einer unterschiedlichen Überladung ausgesetzt.

Wir haben unsere genutztBatterielade- und Entladetesterum die Zellen aufzuladen. Mit diesem Tester können wir Ladestrom, Spannung und Zeit genau einstellen. Für jede Gruppe haben wir die Zellen um einen bestimmten Prozentsatz über der empfohlenen Maximalspannung überladen, der zwischen 5 % und 20 % liegt. Nach Überladung haben wir unsere verwendet5V 20A Lithiumbatterie-Kapazitätsprüfgerätum die verbleibende Kapazität der Zellen und unseres zu messenBatteriezellen-Testgeräteum andere Parameter wie Innenwiderstand und Selbstentladungsrate zu analysieren.

Testergebnisse

Kapazitätsverlust

Eines der wichtigsten Ergebnisse unserer Tests war der Kapazitätsverlust bei überladenen Zellen. Mit zunehmender Überladung nahm die Kapazität der Zellen rapide ab. Bei um 5 % überladenen Zellen betrug der Kapazitätsverlust etwa 10 % im Vergleich zu normalen Zellen. Als der Überladegrad 20 % erreichte, betrug der Kapazitätsverlust bis zu 40 %.

Dieser Kapazitätsverlust ist hauptsächlich auf die Verschlechterung des Kathodenmaterials zurückzuführen. Überladung führt zum Zusammenbruch der Kathodenstruktur, wodurch die Anzahl der aktiven Stellen, die für die Interkalation und Deinterkalation von Lithiumionen zur Verfügung stehen, verringert wird. Dadurch kann die Batterie weniger Energie speichern, was zu einer Verringerung der Kapazität führt.

Anstieg des inneren Widerstands

Ein weiteres wichtiges Ergebnis war die Erhöhung des Innenwiderstands der überladenen Zellen. Der Innenwiderstand ist ein Maß dafür, wie leicht Strom durch die Batterie fließen kann. Eine Erhöhung des Innenwiderstands führt dazu, dass beim Lade- und Entladevorgang mehr Energie als Wärme verschwendet wird.

Unsere Tests zeigten, dass der Innenwiderstand überladener Zellen linear mit dem Grad der Überladung anstieg. Bei um 5 % überladenen Zellen erhöhte sich der Innenwiderstand im Vergleich zu normalen Zellen um etwa 15 %. Bei einer Überladung von 20 % stieg der Innenwiderstand um mehr als 50 %. Dieser Anstieg des Innenwiderstands verringert nicht nur die Effizienz der Batterie, sondern erzeugt auch mehr Wärme, was die Verschlechterung der Batterie weiter verschlimmert.

Selbstentladungsrate

Die Selbstentladungsrate ist die Geschwindigkeit, mit der ein Akku seine Ladung verliert, wenn er nicht verwendet wird. Es wurde festgestellt, dass Überladung die Selbstentladungsrate von Lithium-Ionen-Zellen deutlich erhöht. Normale Lithium-Ionen-Zellen haben eine relativ geringe Selbstentladungsrate von etwa 1 – 2 % pro Monat. Bei Zellen, die um 10 % überladen waren, stieg die Selbstentladungsrate jedoch auf etwa 5 % pro Monat, und bei Zellen, die um 20 % überladen waren, stieg sie auf mehr als 10 % pro Monat.

Dieser Anstieg der Selbstentladungsrate ist wahrscheinlich auf die Bildung von Nebenreaktionen innerhalb der Batterie zurückzuführen, die durch Überladung verursacht werden. Diese Nebenreaktionen verbrauchen die in der Batterie gespeicherte Energie, was zu einem schnelleren Ladungsverlust führt.

Sicherheitsbedenken

Zusätzlich zum Leistungsabfall birgt eine Überladung auch ernsthafte Sicherheitsrisiken. Während unserer Tests stellten wir fest, dass einige der um mehr als 15 % überladenen Zellen Anzeichen einer Schwellung zeigten. Eine Schwellung ist ein Hinweis auf die Gasbildung in der Batterie, die oft ein Vorbote für ein thermisches Durchgehen ist.

In extremen Fällen kam es bei einigen um 20 % überladenen Zellen zu einem thermischen Durchgehen. Diese Zellen wurden innerhalb kurzer Zeit extrem heiß und in einem Fall kam es zu einem kleinen Brand. Dies zeigt deutlich, wie wichtig es ist, eine Überladung von Lithium-Ionen-Batterien zu verhindern.

Auswirkungen auf die Branche

Die Ergebnisse unserer Tests haben erhebliche Auswirkungen auf die Lithium-Ionen-Batterieindustrie. Batteriehersteller müssen sicherstellen, dass ihre Batterien vor Überladung geschützt sind. Dies kann durch den Einsatz von Batteriemanagementsystemen (BMS) erreicht werden, die die Batteriespannung überwachen und den Ladevorgang bei Erreichen der Maximalspannung unterbrechen.

Für Endverbraucher ist es wichtig, Ladegeräte zu verwenden, die speziell für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt wurden, und die Ladeanweisungen genau zu befolgen. Überladen verringert nicht nur die Lebensdauer des Akkus, sondern stellt auch ein ernstes Sicherheitsrisiko dar.

Als Lieferant von Lithium-Ionen-Zellentestern spielen wir eine wichtige Rolle dabei, die Branche bei der Bewältigung dieser Probleme zu unterstützen. Mit unseren Testern können Batteriehersteller die Sicherheit und Leistung ihrer Batterien während des Produktionsprozesses testen. Sie können auch von Forschungseinrichtungen genutzt werden, um weitere Studien zu den Verschlechterungsmechanismen von Lithium-Ionen-Batterien durchzuführen.

Kontaktieren Sie uns für die Beschaffung

Wenn Sie in der Batterieherstellungsindustrie, einer Forschungseinrichtung oder einer anderen Organisation tätig sind, die Lithium-Ionen-Zellen testen muss, sind unsere Lithium-Ionen-Zellentester die ideale Wahl. Unsere Produkte sind zuverlässig, genau und einfach zu bedienen. Wir bieten eine breite Palette von Testern an, um unterschiedlichen Testanforderungen gerecht zu werden.

Wenn Sie Interesse am Kauf unserer Produkte haben oder Fragen zu unseren Lithium-Ionen-Zellentestern haben, können Sie sich gerne an uns wenden. Wir sind bestrebt, Ihnen die besten Produkte und Dienstleistungen anzubieten.

Referenzen

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