1. Τι είναι η υστέρηση τάσης;
Η υστέρηση τάσης αναφέρεται στο φαινόμενο όπου οι καμπύλες εξέλιξης δυναμικού ηλεκτροδίου με την χωρητικότητα δεν συμπίπτουν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης-εκφόρτισης, σχηματίζοντας έτσι έναν βρόχο υστέρησης τάσης. Η υστέρηση τάσης οδηγεί σε διασπορά ενέργειας και μειωμένη απόδοση φόρτισης/εκφόρτισης κατά τη φόρτιση και εκφόρτιση μπαταρίας ιόντων λιθίου.
Το σημείο ισορροπίας της καμπύλης φόρτισης είναι χαμηλότερο από την τάση του ακροδέκτη, ενώ το σημείο ισορροπίας της καμπύλης εκφόρτισης είναι υψηλότερο από την τάση του ακροδέκτη. Ο κύριος λόγος για αυτό το φαινόμενο είναι οι διεργασίες φόρτισης, εκφόρτισης και μεταφοράς μάζας του διπλού στρώματος.
Η εκτέλεση ενός πλήρους κύκλου φόρτισης-εκφόρτισης (πλήρης φόρτιση και εκφόρτιση) στην μπαταρία αποδίδει τον πρωτεύοντα βρόχο υστέρησης. Η εκτέλεση ενός ατελούς κύκλου φόρτισης-εκφόρτισης (μερική φόρτιση και εκφόρτιση) αποδίδει τον δευτερεύοντα βρόχο υστέρησης. Οι δύο καμπύλες που αποτελούν τον πρωτεύοντα βρόχο υστέρησης είναι οι οριακές καμπύλες όλων των βρόχων υστέρησης, σχηματίζοντας τον μεγαλύτερο κλειστό βρόχο. Οι καμπύλες φόρτισης-εκφόρτισης του δευτερεύοντος βρόχου υστέρησης βρίσκονται εντός των οριακών καμπυλών και τείνουν να συγκλίνουν προς αυτές.
2. Αιτίες Υστέρησης Τάσης σε Μπαταρίες Ιόντων Λιθίου
Οι κύριοι λόγοι για την υστέρηση τάσης στις μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι το φαινόμενο της εντροπίας, η μηχανική καταπόνηση και η μικροσκοπική παραμόρφωση εντός του ενεργού υλικού του ηλεκτροδίου κατά την εισαγωγή και εξαγωγή του λιθίου. Η λιθίωση και η αποθειίωση έχουν διαφορετικές σταθερές πλέγματος, δημιουργώντας μηχανική καταπόνηση στο φράγμα φάσης, προκαλώντας έτσι μια πτώση δυναμικού μέσα σε ένα μόνο σωματίδιο από τη φόρτιση έως την εκφόρτιση.
Οι θερμοδυναμικές επιδράσεις είναι επίσης ένας παράγοντας που δεν μπορεί να αγνοηθεί.
3. Ποιες πτυχές επηρεάζονται από το φαινόμενο υστέρησης;
Σύμφωνα με την αρχή του φαινομένου χαλάρωσης, η τάση μετά τη φόρτιση και την εκφόρτιση θα πρέπει να συγκλίνει στην πραγματική τιμή OCV σε αυτό το σημείο SOC. Ωστόσο, λόγω του φαινομένου υστέρησης, η τάση μετά την εκφόρτιση χαλαρώνει πάντα σε τιμή χαμηλότερη από την πραγματική OCV, ενώ η τάση μετά τη φόρτιση χαλαρώνει σε τιμή υψηλότερη από την πραγματική OCV. Αυτό εισάγει ένα σημαντικό σφάλμα στη μέτρηση και τον υπολογισμό της τάσης πόλωσης, επηρεάζοντας έτσι την πρόβλεψη της τάσης και της ισχύος της μπαταρίας.
