Mengapa Voltan Bateri LiFePO4 Menurun Selepas Memutuskan Sambungan Pengecas?

Apabila bateri Litium Besi Fosfat (LiFePO4) dicas sepenuhnya dan diputuskan sambungannya daripada pengecas, voltannya secara semula jadi berkurangan daripada voltan pemotongan pengecasan (kira-kira 3.65V) kepada nilai rehat yang stabil (kira-kira 3.4V). Ini adalah fenomena biasa, bukan tanda kegagalan bateri. Sebab utama penurunan voltan ini ialah pelesapan kesan polarisasiSemasa pengecasan, dua jenis pengkutuban utama berlaku di dalam bateri:

1. Polarisasi Elektrokimia:Kadar tindak balas kimia pada elektrod tidak dapat menandingi aliran elektron yang pantas, menyebabkan cas terkumpul pada antara muka elektrod dan mewujudkan perbezaan voltan tambahan.
2. Polarisasi Kepekatan:Kecerunan kepekatan ion litium (Li⁺) terbentuk, terutamanya berhampiran permukaan elektrod negatif di mana kepekatan Li⁺ menjadi tinggi semasa pengecasan. Sebaik sahaja pengecasan berhenti, kesan pengkutuban ini cepat pudar. Ion litium meresap dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan berkepekatan rendah, menyebabkan voltan mengendur kembali ke arah yang stabil. Voltan Litar Terbuka (OCV).

Faktor utama yang lain ialah penghijrahan ion litium dan pengenduran elektrod yang boleh diterbalikkanPengecasan bateri LiFePO4 melibatkan pergerakan Li⁺ dari elektrod positif (LiFePO₄) ke elektrod negatif (biasanya grafit). Selepas pemutusan sambungan, struktur kristal bahan elektrod memerlukan masa untuk stabil, dan Li⁺ berlebihan pada permukaan elektrod berhijrah ke dalam. Proses ini menyebabkan penurunan voltan yang ketara. Struktur olivin LiFePO4 yang unik menjadikan penghijrahan ion ini agak perlahan, menghasilkan corak penurunan voltan yang tersendiri: penurunan pesat dalam beberapa minit pertama, diikuti dengan penstabilan yang perlahan selama beberapa jam. Faktor penyumbang lain termasuk:

• Rintangan Dalaman:Penurunan voltan merentasi rintangan dalaman bateri hilang serta-merta apabila pengecasan berhenti, menyebabkan penurunan voltan yang kecil dan serta-merta.
• Pelesapan Cas Permukaan:Lapisan berganda sementara yang terbentuk oleh Li⁺ yang terserap pada permukaan elektrod secara beransur-ansur hilang selepas pengecasan berhenti, mengurangkan cas permukaan dan seterusnya menurunkan voltan.
• Pelepasan Diri Kecil:Walaupun dalam keadaan rehat, tindak balas kimia dalaman yang sangat perlahan menyebabkan kehilangan cas secara beransur-ansur, yang membawa kepada sedikit penurunan voltan jangka panjang.

Kelakuan Voltan Lazim: 

• Voltan Pemotongan Pengecasan:~3.65V (apabila pengecas berhenti)
• Sejurus Selepas Pemotongan Sambungan:​ Menurun kepada ~3.55V (pelesapan polarisasi pantas)
• Selepas Rehat 1 Jam:​ Menurun kepada ~3.45V (penstabilan bermula)
• Selepas Rehat 24 Jam:​Menstabilkan pada ~3.4V (OCV stabil) Voltan nominal bateri LiFePO4 ialah 3.2V. Jumlah penurunan ~0.2-0.25V adalah ciri normal.

Perbandingan dengan Bateri NMC (Litium Nikel Mangan Kobalt Oksida):Penurunan voltan ini lebih ketara dalam bateri LiFePO4 atas dua sebab:

1. Jurang antara voltan pengecasannya (3.65V) dan voltan nominal (3.2V) adalah lebih besar.
2. LiFePO4 mempunyai dataran voltan nyahcas yang sangat rata (voltan kekal hampir malar antara Keadaan Cas 20%-90%), menjadikan penurunan voltan pasca-cas kelihatan lebih ketara berbanding lengkung condong bateri NMC.

Secara ringkasnya, penurunan voltan dalam bateri LiFePO4 yang dicas penuh adalah hasil semula jadi daripada pelesapan kesan pengkutuban, penghijrahan ion litium, rintangan dalaman, kesan cas permukaan dan nyahcas sendiri yang kecil. Ia merupakan ciri elektrokimia yang wujud, bukan penunjuk degradasi. Petua Praktikal:Untuk pengukuran Keadaan Cas (SOC) bateri yang tepat, biarkan bateri berehat selama 1-2 jam selepas pengecasan selesai sebelum mengukur voltan. Ini membolehkan voltan stabil dan mencerminkan SOC sebenar dengan lebih baik.