แรงดันการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม

ในบรรดาพารามิเตอร์ทางเทคนิคทั้งหมดของแบตเตอรี่ลิเธียม แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จถือเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุด และเป็นสิ่งที่ไม่สามารถยอมรับข้อผิดพลาดได้ แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จจะกำหนดโดยตรงว่าลิเธียมไอออนสามารถแทรกแซงและดีอินเทอร์แคลเลตภายในวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพหรือไม่ ไม่เพียงส่งผลต่อประสิทธิภาพของการชาร์จแต่ละครั้งเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่ออายุการใช้งานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่อีกด้วย บทความนี้จะอธิบายพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าหลักของแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างเป็นระบบ รวมถึงแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด แรงดันไฟฟ้าในการทำงาน แรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จ และแรงดันไฟฟ้าตัดการคายประจุ และสำรวจเชิงลึกเกี่ยวกับลักษณะแรงดันไฟฟ้าของเคมีแบตเตอรี่ต่างๆ การจัดการแรงดันไฟฟ้าในชุดแบตเตอรี่หลายเซลล์ หลักการทำงานของระบบการจัดการแบตเตอรี่ และการวินิจฉัยและการจัดการความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้า ทำให้ผู้อ่านมีฐานความรู้ที่ครอบคลุมและเป็นมืออาชีพเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียม

1. กรอบแนวคิดแรงดันไฟฟ้าหลักสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม

การทำความเข้าใจแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมจำเป็นต้องชี้แจงแนวคิดเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อถึงกันก่อน แนวคิดเหล่านี้เป็นรากฐานของกรอบความรู้เกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียม:

1.1 แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดคือค่าอ้างอิงมาตรฐานที่ใช้อธิบายความสามารถในการคายประจุของแบตเตอรี่ ซึ่งแสดงถึงแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่คงไว้ตลอดกระบวนการคายประจุส่วนใหญ่ สำหรับเคมีภัณฑ์แบตเตอรี่ลิเธียมทั่วไป: ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LCO) และลิเธียมแบบไตรภาคมีแรงดันไฟฟ้าปกติประมาณ 3.6 โวลต์–3.7 โวลต์; ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) คือ 3.2 โวลต์; ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ (LMO) มีค่าประมาณ 3.8 โวลต์; และลิเธียมไททาเนต (LTO) มีค่าประมาณ 2.4 วี แรงดันไฟฟ้าปกติเป็นพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่ระบุบ่อยที่สุดในข้อมูลจำเพาะของแบตเตอรี่ และยังเป็นค่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการคำนวณพลังงานแบตเตอรี่ (Wh = Ah × V)

1.2 แรงดันไฟวงจรเปิด (OCV)

แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดคือความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและขั้วลบเมื่อไม่ได้เชื่อมต่อวงจรภายนอก (เช่น ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล) OCV มีความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกับสถานะการชาร์จ (SOC) ของแบตเตอรี่ และเป็นพื้นฐานที่สำคัญในการประมาณค่า SOC อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์ OCV–SOC ไม่เป็นเชิงเส้นและมีความไวที่แตกต่างกันในช่วง SOC ที่แตกต่างกัน สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต OCV เปลี่ยนแปลงช้ามากในช่วง SOC 20%–90% ทำให้เกิดความท้าทายในการประมาณค่า SOC ในทางตรงกันข้าม ลิเธียมแบบไตรภาคแสดงการเปลี่ยนแปลงของ OCV ที่เด่นชัดกว่าด้วย SOC

1.3 แรงดันใช้งาน

แรงดันใช้งานคือแรงดันเทอร์มินัลจริงของแบตเตอรี่เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหล เนื่องจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าในการทำงานในระหว่างการคายประจุจึงต่ำกว่า OCV (แรงดันตก = กระแส × ความต้านทานภายใน) ในขณะที่ในระหว่างการชาร์จจะสูงกว่า OCV (แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น = กระแส × ความต้านทานภายใน) เมื่ออายุของแบตเตอรี่และความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าในการทำงานจะเบี่ยงเบนไปจาก OCV อย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น

1.4 แรงดันไฟตัดการชาร์จ

แรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จคือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตให้เข้าถึงได้ในระหว่างการชาร์จ หรือที่เรียกว่า แรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จเต็ม . การชาร์จอย่างต่อเนื่องเกินกว่าแรงดันไฟฟ้าตัดนี้จะนำไปสู่การชาร์จมากเกินไป ซึ่งก่อให้เกิดการสลายตัวของวัสดุและความเสี่ยงด้านความปลอดภัย นี่คือขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าเดี่ยวที่เข้มงวดที่สุดในการจัดการการชาร์จ

1.5 แรงดันตัดจำหน่าย

แรงดันไฟฟ้าตัดการคายประจุคือแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำที่อนุญาตระหว่างการคายประจุหรือที่เรียกว่า แรงดันไฟฟ้าป้องกันการคายประจุเกิน . การคายประจุอย่างต่อเนื่องต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าตัดนี้ - การคายประจุมากเกินไป - ทำให้ตัวสะสมกระแสทองแดงที่อิเล็กโทรดลบละลายและสร้างความเสียหายให้กับโครงสร้างของวัสดุอิเล็กโทรดบวกอย่างถาวร ส่งผลให้สูญเสียกำลังการผลิตถาวร

ตารางต่อไปนี้จะเปรียบเทียบแนวคิดแรงดันไฟฟ้าหลักทั้งห้านี้อย่างเป็นระบบ:

2. แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จโดยละเอียดสำหรับเคมีภัณฑ์แบตเตอรี่ลิเธียมที่แตกต่างกัน

พารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมจะแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับวัสดุแคโทด ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับระบบวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมหลักที่มีอยู่ในตลาด:

2.1 ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LiCoO₂, LCO) — พลังขับเคลื่อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์เป็นวัสดุแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดแรกที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ โดยส่วนใหญ่จะใช้ในสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต และแล็ปท็อป โครงสร้างผลึกของมันคือโครงสร้างหินเกลือหลายชั้น โดยมีความจุแบบพลิกกลับได้ประมาณ 140–150 mAh/g แรงดันไฟตัดการชาร์จสำหรับเซลล์เดี่ยว LCO มาตรฐานคือ 4.20 น ซึ่งเป็นค่าที่ได้รับการตรวจสอบผ่านการฝึกฝนด้านวิศวกรรมเป็นเวลาหลายปี ว่าเป็นความสมดุลที่ดีระหว่างความหนาแน่นของพลังงานและอายุการใช้งานของวงจร ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา LCO ไฟฟ้าแรงสูงได้ผลักดันแรงดันไฟฟ้าตัดประจุเป็น 4.35 V หรือ 4.45 V เพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มเติม แต่สิ่งนี้กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับอิเล็กโทรไลต์และ BMS

2.2 ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO₄, LFP) — ความปลอดภัยที่ดีที่สุดในระดับเดียวกัน

LFP มีวัสดุแคโทดที่มีโครงสร้างโอลิวีน เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นชั้น พันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งของกลุ่มฟอสเฟต (PO₄³⁻) ช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนได้อย่างมากภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและมีประจุมากเกินไป แม้ที่อุณหภูมิสูง ออกซิเจนไม่น่าจะถูกปล่อยออกมาจากโครงตาข่ายคริสตัล ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการหนีความร้อนโดยพื้นฐาน แรงดันไฟตัดการชาร์จสำหรับ LFP คือ 3.65 โวลต์ — ต่ำกว่าลิเธียมแบบไตรภาคและ LCO มาก ซึ่งสะท้อนถึงความปลอดภัยที่เหนือกว่าโดยตรง แรงดันไฟฟ้าที่ราบสูงสำหรับ LFP อยู่ที่ประมาณ 3.2–3.3 V แรงดันไฟฟ้าตัดจำหน่ายอยู่ที่ประมาณ 2.5 โวลต์ และหน้าต่างแรงดันไฟฟ้าทำงานอยู่ที่ประมาณ 1.15 V (2.5 V–3.65 โวลต์) ซึ่งแคบกว่าลิเธียมแบบไตรภาคเล็กน้อย

2.3 ลิเธียมแบบไตรภาค (NCM/NCA) — ตัวแทนความหนาแน่นพลังงานสูง

ลิเธียมแบบไตรภาคประกอบด้วยสองซีรีส์ย่อยหลัก: นิกเกิล-โคบอลต์-แมงกานีส (NCM) และนิกเกิล-โคบอลต์-อลูมิเนียม (NCA) วัสดุแคโทดยังเป็นโครงสร้างแบบชั้น คล้ายกับ LCO แต่ให้ความสมดุลที่ดีขึ้นระหว่างความหนาแน่นของพลังงาน อายุการใช้งานของวงจร และต้นทุน ผ่านผลการทำงานร่วมกันของโลหะทรานซิชันหลายชนิด เซลล์ NCM มาตรฐาน (เช่น NCM111 และ NCM523) โดยทั่วไปจะมีแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จที่ 4.20 น ในขณะที่รุ่นที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง (เช่น NCM622 และ NCM811) สามารถเข้าถึงได้ถึง 4.30–4.35 V เซลล์ NCA (ส่วนใหญ่ใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง) โดยทั่วไปจะมีแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จประมาณ 4.20 น แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยของลิเธียมแบบไตรภาคคือ 3.6–3.7 โวลต์ โดยมีแรงดันไฟฟ้าตัดการคายประจุโดยทั่วไปอยู่ที่ 2.75–3.0 โวลต์

2.4 ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ (LiMn₂O₄, LMO)

ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ใช้โครงสร้างสปิเนลที่มีช่องนำลิเธียมไอออนสามมิติ ให้ความสามารถในอัตราที่ดีเยี่ยม (ความสามารถในการประจุ/คายประจุกระแสไฟฟ้าสูง) และต้นทุนที่ต่ำกว่า แรงดันไฟฟ้าตัดการประจุสำหรับเซลล์ LMO เดียวจะอยู่ที่ประมาณ 4.20 น โดยมีแรงดันไฟฟ้าปกติประมาณ 3.8 V และแรงดันไฟฟ้าตัดการคายประจุประมาณ 3.0 โวลต์ ข้อเสียเปรียบหลักของ LMO คือประสิทธิภาพของวงจรที่อุณหภูมิสูงต่ำ (เนื่องจากการละลายของแมงกานีส) ดังนั้นระบบ LMO บริสุทธิ์มักจะกำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดมากขึ้นเกี่ยวกับอุณหภูมิในการทำงานและแรงดันไฟฟ้าตัดการประจุ

2.5 ลิเธียมไททาเนต (Li₄Ti₅O₁₂, LTO) — การแทนที่กราไฟท์เป็นขั้วบวก

ลิเธียมไททาเนตเป็นระบบพิเศษที่ลิเธียมไททาเนตใช้แทนกราไฟท์แบบเดิมเป็นวัสดุแอโนด โดยจับคู่กับแคโทดต่างๆ (เช่น LFP หรือ LMO) เนื่องจากศักยภาพในการสลับลิเธียมของแอโนด LTO อยู่ที่ประมาณ 1.55 V (เทียบกับ Li/Li⁺) ซึ่งสูงกว่า 0.1 V ของกราไฟท์มาก จึงหลีกเลี่ยงการก่อตัวของลิเธียมเดนไดรต์โดยสิ้นเชิง และการเปลี่ยนแปลงปริมาตรจะน้อยมาก ทำให้มีอายุการใช้งานของวงจรนับหมื่นรอบ แรงดันไฟฟ้าที่เทอร์มินัลของเซลล์ที่ใช้ LTO มีค่าต่ำกว่า: แรงดันไฟฟ้าปกติจะอยู่ที่ประมาณ 2.4 V และแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จจะอยู่ที่ประมาณ 2.85 โวลต์

ตารางต่อไปนี้แสดงการเปรียบเทียบพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าอย่างครอบคลุมสำหรับระบบวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมหลักห้าระบบ:

3. การคำนวณแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จชุดแบตเตอรี่

ในการใช้งานจริง เซลล์เดี่ยวมักไม่ค่อยถูกใช้โดยลำพัง โดยทั่วไปแล้วเซลล์หลายเซลล์จะเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม (หรือแบบอนุกรม-ขนาน) เพื่อสร้างชุดแบตเตอรี่ การทำความเข้าใจการคำนวณแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ถือเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกเครื่องชาร์จที่ถูกต้องและตีความสถานะการชาร์จได้อย่างแม่นยำ

การเชื่อมต่อซีรี่ส์ 3.1

ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์จะถูกรวมเข้าด้วยกัน แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดเท่ากับแรงดันไฟฟ้าเซลล์เดียวคูณด้วยจำนวนเซลล์ตามลำดับ (S) ในขณะที่ความจุรวม (Ah) ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น เซลล์ลิเธียมแบบไตรภาค 3 เซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้าระบุ 3.7 V ต่ออนุกรมกันเป็นชุดแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าระบุ 11.1 V (3ส) แรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จ 12.6 V (4.2 V × 3) และแรงดันไฟฟ้าตัดจำหน่ายประมาณ 8.25 โวลต์ (2.75 โวลต์ × 3) การกำหนดค่าซีรีย์ทั่วไปมีตั้งแต่ 2ส (เช่น ในแบตเตอรี่โดรนบางรุ่น) ไปจนถึงหลายร้อย S (เช่น ในชุดแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า)

3.2 การเชื่อมต่อแบบขนาน

ในการเชื่อมต่อแบบขนาน ความจุ (Ah) ของแต่ละเซลล์จะถูกรวมเข้าด้วยกัน ความจุรวมเท่ากับความจุเซลล์เดียวคูณด้วยจำนวนเซลล์คู่ขนาน (P) ในขณะที่แรงดันไฟฟ้ารวมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น เซลล์ 2 เซลล์ที่มีกระแสไฟ 3 Ah แต่ละเซลล์เชื่อมต่อแบบขนานกันเป็นชุดแบตเตอรี่ที่มีความจุรวม 6 Ah ที่แรงดันไฟฟ้าเดียวกัน การเชื่อมต่อแบบขนานใช้เป็นหลักเพื่อเพิ่มความจุและความสามารถในการจ่ายกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องในขณะที่ยังคงรักษาแรงดันไฟฟ้าเท่าเดิม

3.3 ซีรี่ส์ - การรวมแบบขนาน

โดยทั่วไปชุดแบตเตอรี่ที่ใช้งานจริงจะใช้การผสมแบบอนุกรม-ขนาน (เช่น 4ส2P) ซึ่งหมายความว่าเซลล์คู่ขนาน 4 กลุ่มเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดเท่ากับแรงดันไฟฟ้าเซลล์เดียว × จำนวนเซลล์อนุกรม และความจุรวมเท่ากับความจุเซลล์เดียว × จำนวนเซลล์คู่ขนาน

ตารางต่อไปนี้แสดงพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จการกำหนดค่าชุดแบตเตอรี่ทั่วไป (โดยใช้ลิเธียมแบบไตรภาคที่มีระบบตัดเซลล์เดียว 4.20 V เป็นตัวอย่าง):

4. ผลกระทบของแรงดันไฟตัดการชาร์จต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่

แรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จไม่เพียงส่งผลต่อความจุของการชาร์จแต่ละครั้งเท่านั้น แต่ยังมีผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่อีกด้วย นี่เป็นหัวข้อสำคัญที่ควรค่าแก่การสำรวจในเชิงลึก เนื่องจากเกี่ยวข้องโดยตรงกับวิธีที่ผู้ใช้สามารถแลกเปลี่ยนระหว่างความจุและอายุการใช้งานที่ยืนยาวได้

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการลดแรงดันไฟตัดการชาร์จเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดวิธีหนึ่งในการยืดอายุวงจรของแบตเตอรี่ลิเธียม การใช้ลิเธียมแบบไตรภาค (NCM, การตัดเซลล์เดี่ยว 4.20 V) เป็นตัวอย่าง: การลดแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จจาก 4.20 V เป็น 4.10 โวลต์ จะลดความจุลงประมาณ 5%–8% แต่ขยายอายุการใช้งานของวงจรโดยประมาณ 30%–50%; การลดแรงดันไฟฟ้าลงอีกเป็น 4.00 น จะช่วยลดความจุลงประมาณ 15% แต่สามารถยืดอายุการใช้งานของวงจรได้ 2-3 เท่า นี่เป็นเพราะว่าที่ SOC สูง (เช่น ไฟฟ้าแรงสูง) ความเข้มข้นของลิเธียมไอออนในโครงผลึกของวัสดุแคโทดจะต่ำมาก วัสดุจึงอยู่ในสถานะที่มีการแตกหักอย่างรุนแรง โดยที่ความเค้นของโครงสร้างมีมากที่สุดและการเปลี่ยนเฟสกลับไม่ได้และการแพร่กระจายของรอยแตกขนาดเล็กมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นมากที่สุด

ตามหลักการนี้ ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าและผู้ใช้มืออาชีพหลายรายตั้งค่าขีดจำกัดบนของการชาร์จแบตเตอรี่ไว้ที่ 80%–90% (ตรงกับประมาณ 4.0–4.1 V) และขีดจำกัดการคายประจุด้านล่างอยู่ที่ 20%–30% ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของชุดแบตเตอรี่ได้อย่างมาก กลยุทธ์นี้เรียกว่า สถานะการปั่นจักรยานชาร์จบางส่วน (PSOC) และถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบกักเก็บพลังงานและการใช้งานด้านการขนส่งไฟฟ้า

ตารางต่อไปนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จ ความจุ และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค (NCM):

5. ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) และการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) เป็นระบบป้องกันหลักสำหรับการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ฟังก์ชันการจัดการแรงดันไฟฟ้าของ BMS เป็นหนึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุดของทั้งระบบ:

5.1 การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ส่วนบุคคล

BMS ใช้วงจรรับแรงดันไฟฟ้าของเซลล์โดยเฉพาะ (ส่วนหน้าแบบอะนาล็อก, AFE) เพื่อตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมแต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์ โดยทั่วไปความถี่ในการสุ่มตัวอย่างจะอยู่ที่ 1 Hz–100 Hz โดยมีข้อกำหนดด้านความแม่นยำภายใน ±5 mV (BMS ที่มีความแม่นยำสูงสามารถบรรลุ ±1 mV) การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์เป็นรากฐานสำหรับการดำเนินการป้องกันการชาร์จไฟเกิน การป้องกันการคายประจุเกิน และการจัดการสมดุลของเซลล์

5.2 การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน (OVP)

เมื่อแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์ถึงเกณฑ์การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินที่ตั้งไว้ BMS จะกระตุ้นการดำเนินการป้องกันทันที โดยตัดการเชื่อมต่อวงจรการชาร์จ (โดยการควบคุม MOSFET หรือรีเลย์การชาร์จ) เพื่อป้องกันการชาร์จเพิ่มเติมที่อาจทำให้เกิดการชาร์จไฟเกิน โดยทั่วไปเกณฑ์ OVP จะตั้งค่าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น สำหรับเซลล์ลิเธียมแบบไตรภาคที่มีการตัดกระแสไฟ 4.20 V นั้น OVP อาจตั้งค่าไว้ที่ 4.25–4.30 V โดยเหลือระยะขอบไว้บางส่วนเพื่อหลีกเลี่ยงการทริกเกอร์ที่ผิดพลาดจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าช่วงสั้นๆ

5.3 การป้องกันแรงดันตก (UVP)

ตามการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน เมื่อแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ลดลงถึงเกณฑ์การป้องกันแรงดันไฟฟ้าตก BMS จะตัดการเชื่อมต่อวงจรคายประจุเพื่อป้องกันการคายประจุเกิน สำหรับลิเธียมแบบไตรภาค โดยทั่วไปเกณฑ์ UVP คือ 2.80–3.00 V; สำหรับลิเธียมเหล็กฟอสเฟต โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 2.50–2.80 V

5.4 การปรับสมดุลของเซลล์

ในชุดแบตเตอรี่หลายเซลล์ ความแตกต่างของเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนในการผลิตและอัตราการเสื่อมสภาพทำให้ความจุและอัตราการคายประจุเองของแต่ละเซลล์ค่อยๆ แตกต่างออกไป หากไม่มีการปรับสมดุล เซลล์ที่มีความจุน้อยที่สุดจะเป็นเซลล์แรกที่เข้าถึงแรงดันไฟฟ้าตัดการประจุ (หรือแรงดันไฟฟ้าตัดการคายประจุ) ซึ่งจำกัดความจุที่ใช้ได้ของทั้งแพ็ค BMS ใช้วงจรปรับสมดุลเพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์ให้เท่ากัน โดยหลักๆ แล้วใช้สองวิธี:

• การปรับสมดุลแบบพาสซีฟ: กระจายพลังงานจากเซลล์ไฟฟ้าแรงสูงเป็นความร้อนผ่านตัวต้านทาน
• การปรับสมดุลที่ใช้งานอยู่: ถ่ายโอนพลังงานจากเซลล์ไฟฟ้าแรงสูงไปยังเซลล์ไฟฟ้าแรงต่ำ

ตารางต่อไปนี้เปรียบเทียบลักษณะของการปรับสมดุลแบบพาสซีฟและแอคทีฟ:

6. ข้อมูลจำเพาะแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสำหรับอุปกรณ์ทั่วไป

การทำความเข้าใจข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จของอุปกรณ์เฉพาะจะช่วยให้ผู้ใช้ตัดสินใจได้อย่างถูกต้องเมื่อเลือกเครื่องชาร์จและตีความสถานะการชาร์จ:

6.1 สมาร์ทโฟน

สมาร์ทโฟนส่วนใหญ่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์หรือแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค แรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จเซลล์เดียวโดยทั่วไปคือ 4.40–4.45 V (เวอร์ชันปรับปรุงความหนาแน่นพลังงานสูง) หรือมาตรฐาน 4.20 V แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตของเครื่องชาร์จสมาร์ทโฟนโดยทั่วไปคือ 5 V (การชาร์จแบบมาตรฐาน), 9 V, 12 V หรือ 20 V (การชาร์จเร็ว) อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตของเครื่องชาร์จจะลดลงและควบคุมอย่างแม่นยำโดย IC การจัดการการชาร์จภายในของโทรศัพท์ (PMIC) ให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่เซลล์ต้องการ (4.20–4.45 โวลต์) แรงดันไฟขาออกของเครื่องชาร์จและแรงดันการชาร์จแบตเตอรี่ไม่เท่ากัน

6.2 แล็ปท็อป

โดยทั่วไปแล็ปท็อปจะใช้ชุดแบตเตอรี่ลิเธียมแบบหลายเซลล์ การกำหนดค่าทั่วไปคือ 2S (ปกติ 7.2–7.4 V, ชาร์จเต็ม 8.4 V), 3S (ปกติ 10.8–11.1 V, ชาร์จเต็ม 12.6 V) หรือ 4S (ปกติ 14.4–14.8 V, ชาร์จเต็ม 16.8 V) แรงดันไฟขาออกของอะแดปเตอร์ (เช่น 19 V) จะถูกแปลงผ่านตัวแปลง DC-DC ภายในเพื่อให้ตรงกับแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จของชุดแบตเตอรี่

6.3 รถจักรยานไฟฟ้า

ชุดแบตเตอรี่รถจักรยานไฟฟ้ามีแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานอยู่ที่ 24 V, 36 V หรือ 48 V ซึ่งสอดคล้องกับการกำหนดค่าซีรีส์ต่างๆ ของ LFP หรือเซลล์ลิเธียมแบบไตรภาค แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตของเครื่องชาร์จที่สอดคล้องกันโดยทั่วไปคือ 29.4 V (ลิเธียมแบบไตรภาค 36 V), 42 V (36 V LFP), 54.6 V (ลิเธียมแบบไตรภาค 48 V) และค่าที่คล้ายกัน

ตารางต่อไปนี้สรุปข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสำหรับอุปกรณ์ทั่วไป:

7. การวินิจฉัยและการจัดการความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้า

ในการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมในแต่ละวัน ความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้าถือเป็นตัวบ่งชี้ด้านสุขภาพโดยตรงและสำคัญที่สุด การทำความเข้าใจประเภท สาเหตุ และวิธีการจัดการกับความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้าถือเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาความปลอดภัยและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่:

7.1 แรงดันไฟต่ำ (แรงดันตก)

แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ต่ำกว่าขีดจำกัดล่างของช่วงที่กำหนดเมื่อไม่ได้ใช้งานอาจเกิดจาก: การคายประจุลึก (โดยเฉพาะการเก็บรักษาในระยะยาวโดยไม่มีการชาร์จประจุใหม่ตามเวลาที่กำหนด); การละลายตัวสะสมกระแสทองแดงของอิเล็กโทรดลบ (ความเสียหายที่ไม่สามารถย้อนกลับได้จากการคายประจุมากเกินไปอย่างรุนแรง) วงจรไมโครลัดวงจรภายใน หรือความจุที่มีนัยสำคัญจางหายไปหลังจากใช้งานเป็นเวลานาน สำหรับเซลล์ที่แรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าตัดการคายประจุ ขั้นแรกให้ลองชาร์จล่วงหน้าด้วยกระแสไฟฟ้าที่น้อยมาก (ต่ำกว่า 0.05C) หากแรงดันไฟฟ้าสามารถกลับสู่ช่วงปกติได้ภายใน 30 นาที การชาร์จตามปกติก็สามารถดำเนินการต่อได้ หากไม่สามารถฟื้นตัวได้ เซลล์จะเสียหายอย่างถาวรและแนะนำให้เปลี่ยนใหม่

7.2 ไฟฟ้าแรงสูง (แรงดันไฟฟ้าเกิน)

แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่เกินแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จเต็มอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการชาร์จหรือหลังจากพักเป็นระยะเวลาหนึ่ง ถือเป็นสัญญาณที่อันตรายอย่างยิ่งของการชาร์จไฟเกิน แบตเตอรี่ที่ชาร์จไฟเกินจะเกิดปฏิกิริยาอันตรายต่างๆ มากมาย: การสลายตัวของวัสดุแคโทด การออกซิเดชันของอิเล็กโทรไลต์ และการเกิดก๊าซอย่างกว้างขวาง ส่งผลให้แบตเตอรี่บวมหรือแม้กระทั่งความร้อนหนี เมื่อพบเซลล์แรงดันไฟเกิน ให้หยุดชาร์จทันที วางอุปกรณ์ในพื้นที่เปิดโล่งปลอดสารไวไฟและหุ้มฉนวน และติดต่อช่างเทคนิคมืออาชีพเพื่อจัดการ ห้ามใช้อุปกรณ์ต่อไป

7.3 ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไประหว่างเซลล์ในแพ็ค

ภายใต้สภาวะปกติ ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างเซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมไม่ควรเกิน 50 mV เมื่อสิ้นสุดการชาร์จ หรือ 100 mV เมื่อสิ้นสุดการคายประจุ หากความไม่สมดุลเกินช่วงนี้ แสดงว่าความจุไม่สอดคล้องกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเซลล์ ความสามารถในการปรับสมดุลของ BMS ไม่สามารถรักษาสมดุลที่มีประสิทธิผลได้อีกต่อไป และความจุที่ใช้งานได้และอายุการใช้งานของชุดแบตเตอรี่ทั้งหมดจะถูกจำกัด โดยทั่วไป สถานการณ์นี้จำเป็นต้องมีการตรวจสอบชุดแบตเตอรี่อย่างมืออาชีพเพื่อประเมินว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนเซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุลมากเกินไปหรือไม่

ตารางต่อไปนี้สรุปคำแนะนำในการวินิจฉัยและการจัดการสำหรับความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้าทั่วไป:

8. แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไฟฟ้าแรงสูง

ด้วยความต้องการความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและการขนส่งไฟฟ้า เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไฟฟ้าแรงสูงจึงกลายเป็นทิศทางการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญในอุตสาหกรรม

แรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคกระแสหลักปัจจุบันอยู่ที่ 4.20–4.35 V นักวิจัยกำลังสำรวจเส้นทางทางเทคนิคเพื่อเพิ่มเป็น 4.50 V หรือสูงกว่า การเพิ่มแรงดันไฟตัดหมายความว่าลิเธียมไอออนสามารถแยกประจุออกจากแคโทดได้มากขึ้น ซึ่งในทางทฤษฎีจะช่วยเพิ่มกำลังการผลิตได้ 20%–30% อย่างไรก็ตาม ไฟฟ้าแรงสูงสร้างความท้าทายอย่างรุนแรงต่อความเสถียรของอิเล็กโทรไลต์ โดยอิเล็กโทรไลต์ที่มีคาร์บอเนตแบบธรรมดาจะเกิดการสลายตัวออกซิเดชั่นที่สูงกว่า 4.5 V อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดก๊าซและทำลายพื้นผิวอิเล็กโทรด เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิจัยกำลังพัฒนา:

• สารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์แรงดันสูง (เช่น อีเทอร์ฟลูออริเนตและตัวทำละลายประเภทซัลโฟน)
• การเคลือบผิวแคโทดไฟฟ้าแรงสูง (เพื่อป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างอิเล็กโทรไลต์และแคโทด)
• อิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต (จัดการกับข้อจำกัดความเสถียรของอิเล็กโทรไลต์ของเหลวโดยพื้นฐาน)

การแนะนำของ อิเล็กโทรไลต์สถานะของแข็ง ถือเป็นทางออกที่ดีที่สุดในการทำลายกำแพงไฟฟ้าแรงสูง แรงดันไฟฟ้าจากการสลายตัวออกซิเดชันของอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตนั้นสูงกว่าอิเล็กโทรไลต์ของเหลวมาก ในทางทฤษฎีรองรับแรงดันไฟฟ้าตัดประจุที่ 5 V หรือมากกว่า ในขณะเดียวกันก็ช่วยขจัดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยโดยพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ของเหลว ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตตทั้งหมดยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและทดลองผลิตชุดเล็ก ต้นทุนการผลิตและการนำไอออนิกยังคงเป็นปัญหาคอขวดทางเทคนิคหลักที่ต้องเอาชนะ

9. เครื่องมือและวิธีการวัดแรงดันไฟฟ้า

สำหรับผู้ใช้ที่ต้องการวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างอิสระ (เช่น เมื่อซ่อมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือตรวจสอบสภาพของแบตเตอรี่สำรอง) วิธีการวัดที่ถูกต้องก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน

เครื่องมือวัดพื้นฐานที่สุดคือก มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล (DMM) โดยมีความแม่นยำโดยทั่วไป ±0.5%–±1% ซึ่งเพียงพอสำหรับการประเมินสถานะแรงดันไฟฟ้าโดยประมาณของแบตเตอรี่ วิธีวัด: ตั้งมัลติมิเตอร์เป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC V) ในช่วงที่เหมาะสม (โดยทั่วไปจะเลือกช่วงที่ใกล้ที่สุดเหนือแรงดันไฟฟ้าที่จะวัด) เชื่อมต่อโพรบสีแดงเข้ากับขั้วบวกของแบตเตอรี่ และโพรบสีดำเข้ากับขั้วลบ แล้วอ่านค่าแรงดันไฟฟ้า โปรดทราบว่ามัลติมิเตอร์จะวัดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (OCV) ของแบตเตอรี่ ควรปล่อยให้แบตเตอรี่พักอย่างน้อย 30 นาที (และแบตเตอรี่ความจุขนาดใหญ่เป็นเวลา 1 ชั่วโมงหรือมากกว่า) ก่อนการวัดเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้ามีความเสถียรใกล้กับค่าสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ที่แท้จริง

สำหรับผู้ใช้ที่ต้องการวัดแรงดันไฟฟ้าแต่ละตัวของเซลล์ที่เชื่อมต่อหลายชุดโดยเฉพาะ เครื่องตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ สามารถใช้. เครื่องมือเหล่านี้สามารถแสดงแรงดันไฟฟ้าแต่ละเซลล์ของแต่ละเซลล์ได้พร้อมๆ กัน ช่วยให้ระบุเซลล์ปัญหาที่มีแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุลมากเกินไปได้อย่างรวดเร็ว

10. สรุป: หลักการสำคัญของการจัดการแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม

เมื่อรวบรวมเนื้อหาทั้งหมดข้างต้น หลักการสำคัญของการจัดการแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถสรุปได้ดังนี้:

• สังเกตแรงดันไฟฟ้าตัดอย่างเคร่งครัด ไม่เกินแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จเต็มที่กำหนดในระหว่างการชาร์จ นี่เป็นพื้นฐานที่แท้จริงสำหรับการชาร์จอย่างปลอดภัย และไม่ควรลดทอนลงเพื่อแสวงหาความจุที่มากขึ้น
• รู้เคมีแบตเตอรี่ของคุณ ทำความเข้าใจระบบวัสดุที่ใช้ในอุปกรณ์ของคุณและพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้คุณสามารถตัดสินได้ว่าเครื่องชาร์จตรงกันหรือไม่ และสถานะสุขภาพของแบตเตอรี่เป็นปกติหรือไม่
• ใช้การหมุนเวียนประจุบางส่วนเมื่อเป็นไปได้ การตั้งค่าขีดจำกัดบนของการชาร์จที่ต่ำกว่า (เช่น 80%) และขีดจำกัดล่างของการคายประจุที่สูงขึ้น (เช่น 20%) จะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้อย่างมาก
• เชื่อถือ BMS ในตัว อัปเดตซอฟต์แวร์และเฟิร์มแวร์ของอุปกรณ์อยู่เสมอเพื่อให้แน่ใจว่า BMS ทำงานบนการกำหนดค่าพารามิเตอร์ล่าสุดและปลอดภัยที่สุดอยู่เสมอ
• ดำเนินการทันทีเกี่ยวกับความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้า หากตรวจพบพฤติกรรมของแรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ที่ผิดปกติ เช่น แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าหรือสูงกว่าที่คาดไว้อย่างมากหลังจากการชาร์จเต็ม ให้ตรวจสอบและแก้ไขปัญหาทันที อย่าเสี่ยงและใช้แบตเตอรี่ต่อไป เนื่องจากความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอาจบานปลายไปสู่เหตุการณ์ต่างๆ ได้

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

คำถามที่ 1: เหตุใดแรงดันเอาต์พุตของเครื่องชาร์จ (เช่น 5 V หรือ 9 V) จึงแตกต่างจากแรงดันการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม (เช่น 4.2 V)

แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตจากเครื่องชาร์จคือเอาต์พุตที่ระบุออกไปด้านนอก ซึ่งใช้เพื่อส่งพลังงานไปยังอุปกรณ์ผ่านสายชาร์จ ภายในอุปกรณ์มี IC การจัดการการชาร์จโดยเฉพาะ (PMIC หรือ Charge IC) ที่จะลดแรงดันไฟขาออกของเครื่องชาร์จ และควบคุมอย่างแม่นยำภายในช่วงที่แบตเตอรี่ต้องการ (เช่น 4.20 V) ผู้ใช้จึงไม่ต้องกังวลว่าเครื่องชาร์จ 5 V หรือ 9 V จะทำให้แบตเตอรี่เสียหาย ตราบใดที่เครื่องชาร์จเป็นไปตามข้อกำหนดของอุปกรณ์ IC ควบคุมภายในจะจัดการการแปลงแรงดันไฟฟ้าและการควบคุมการชาร์จโดยอัตโนมัติ สำหรับเซลล์เปลือยที่ไม่มี IC การจัดการประจุภายใน (เช่น แบตเตอรี่รุ่นหรือที่เก็บพลังงาน DIY) จะมีการใช้งานเฉพาะ เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม ต้องใช้ให้ตรงกับแรงดันไฟตัดการชาร์จของเซลล์

คำถามที่ 2: เหตุใดแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จของแบตเตอรี่ LFP จึงต่ำกว่าของลิเธียมแบบไตรภาคมาก

สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยศักย์ไฟฟ้าเคมีระหว่างกันของวัสดุทั้งสองชนิด ซึ่งเป็นคุณสมบัติทางเคมีกายภาพที่แท้จริง ไม่ใช่ข้อกำหนดเฉพาะใดๆ คู่รีดอกซ์ Fe²⁺/Fe³⁺ ใน LFP สอดคล้องกับศักย์ไฟฟ้าระหว่างประมาณ 3.45 V (เทียบกับ Li/Li⁺) ในขณะที่ LCO และลิเธียมแบบไตรภาคมีศักยภาพที่สอดคล้องกันในช่วง 3.6–3.8 V นี่คือสาเหตุที่ทั้งสองระบบมีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานและแรงดันไฟฟ้าตัดประจุเต็ม ศักยภาพในการทำงานที่ต่ำกว่านี้เองที่ทำให้ LFP มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากขึ้นในสถานะชาร์จเต็ม ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลพื้นฐานที่ทำให้ได้เปรียบด้านความปลอดภัยเหนือลิเธียมแบบไตรภาค

คำถามที่ 3: มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างการวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่กับความจุจริงหรือไม่

มีความสัมพันธ์บางอย่าง แต่ไม่ใช่ความสัมพันธ์เชิงเส้นธรรมดาและแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญตามเคมี แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของลิเธียมแบบไตรภาคและ LCO เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัดด้วย SOC (เส้นโค้งแรงดันไฟฟ้า–SOC มีความชันที่ใหญ่กว่า) ทำให้ค่อนข้างง่ายในการประมาณความจุที่เหลืออยู่จากแรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม LFP มี "ที่ราบสูง" ในแนวนอนใกล้ในเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้า-SOC ตลอดช่วง SOC 20%–90% โดยคงอยู่ในช่วง 3.2–3.3 V โดยประมาณโดยแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลง ซึ่งหมายความว่าแม้ประจุจะหมดลงจาก 90% เป็น 20% แต่ OCV แทบจะไม่เปลี่ยนแปลงเลย การใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวไม่สามารถระบุความจุคงเหลือของ LFP ได้อย่างแม่นยำ วิธีการต่างๆ เช่น การนับคูลอมบ์ จำเป็นสำหรับการประมาณค่า SOC

คำถามที่ 4: แรงดันไฟฟ้าปกติเมื่ออุปกรณ์รายงานการชาร์จ 100% (ชาร์จเต็มแล้ว)

ขึ้นอยู่กับเคมีของแบตเตอรี่ที่ใช้ในอุปกรณ์และกลยุทธ์การควบคุมการชาร์จ BMS สำหรับลิเธียมแบบไตรภาคมาตรฐาน (ค่าตัดไฟ 4.20 V) โดยทั่วไป OCV หลังจากพักที่การชาร์จเต็มจะอยู่ที่ 4.15–4.20 V สำหรับลิเธียมแบบไตรภาคไฟฟ้าแรงสูง (ค่าตัดไฟ 4.35 V) โดยทั่วไป OCV ขณะพักจะเป็น 4.30–4.35 V สำหรับ LFP (ค่าตัดไฟ 3.65 V) โดยทั่วไป OCV ที่เหลือจะอยู่ที่ 3.60–3.65 V โปรดทราบว่าเปอร์เซ็นต์ที่แสดงโดย อุปกรณ์นี้เป็นผลมาจากการคำนวณ BMS และการเพิ่มประสิทธิภาพซอฟต์แวร์ และไม่สอดคล้องกับค่าแรงดันไฟฟ้าโดยตรง การเปรียบเทียบเปอร์เซ็นต์ระหว่างอุปกรณ์ไม่มีความหมาย ควรใช้พารามิเตอร์ปกติที่ระบุไว้ของผู้ผลิตเป็นข้อมูลอ้างอิง

Q5: เป็นเรื่องปกติหรือไม่ที่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะลดลงหลังจากพักผ่อน? หยดแค่ไหนถือว่าผิดปกติ?

ใช่ เป็นเรื่องปกติที่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมจะลดลงบ้างหลังจากการชาร์จเสร็จสิ้น การดรอปนี้มีสององค์ประกอบ:

• การกระจายแรงดันไฟฟ้าโพลาไรซ์: หลังจากการชาร์จสิ้นสุดลง การไล่ระดับความเข้มข้น (โพลาไรเซชันของความเข้มข้น) และความแตกต่างของอัตราปฏิกิริยา (โพลาไรเซชันของการกระตุ้น) ภายในเซลล์ต้องใช้เวลาเพื่อผ่อนคลาย โดยทั่วไปแรงดันไฟฟ้าตกนี้จะเสร็จสิ้นภายในไม่กี่นาทีถึงชั่วโมงหลังการชาร์จ
• การปลดปล่อยตัวเองตามธรรมชาติ: แรงดันไฟฟ้าตกอย่างช้าๆ ทีละน้อย ซึ่งเกิดจากการคายประจุเองของแบตเตอรี่ นี่เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นเวลานาน (หลายวันต่อสัปดาห์)

โดยทั่วไป สำหรับเซลล์ลิเธียมแบบไตรภาคที่อยู่เป็นเวลา 24 ชั่วโมงหลังจากการชาร์จเต็ม แรงดันไฟฟ้าตกไม่เกิน 20–30 mV จะอยู่ในช่วงปกติ หากแรงดันไฟฟ้าลดลงมากกว่า 100 มิลลิโวลต์ภายใน 24 ชั่วโมงหลังพัก หรือแรงดันไฟฟ้าขณะพักต่ำกว่าค่าการชาร์จเต็มตามที่คาดไว้อย่างมาก อาจบ่งชี้ว่ามีอัตราการคายประจุเองสูงผิดปกติหรือเกิดการลัดวงจรภายในแบบไมโคร และแนะนำให้ทำการทดสอบโดยมืออาชีพ