1. Εισαγωγή στη μπαταρία ιόντων λιθίου
1.1 Κατάσταση χρέωσης (SOC)
Η κατάσταση φόρτισης μπορεί να οριστεί ως η κατάσταση της διαθέσιμης ηλεκτρικής ενέργειας στην μπαταρία, συνήθως εκφρασμένη ως ποσοστό.Επειδή η διαθέσιμη ηλεκτρική ενέργεια ποικίλλει ανάλογα με το ρεύμα φόρτισης και εκφόρτισης, τη θερμοκρασία και το φαινόμενο γήρανσης, ο ορισμός της κατάστασης φόρτισης χωρίζεται επίσης σε δύο τύπους: Απόλυτη κατάσταση φόρτισης (ASOC) και σχετική κατάσταση φόρτισης (RSOC). .
Γενικά, το εύρος της σχετικής κατάστασης φόρτισης είναι 0% – 100%, ενώ είναι 100% όταν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη και 0% όταν είναι πλήρως αποφορτισμένη.Η απόλυτη κατάσταση φόρτισης είναι μια τιμή αναφοράς που υπολογίζεται σύμφωνα με τη σχεδιασμένη τιμή σταθερής χωρητικότητας όταν κατασκευάζεται η μπαταρία.Η απόλυτη κατάσταση φόρτισης μιας νέας πλήρως φορτισμένης μπαταρίας είναι 100%.Ακόμα κι αν η γερασμένη μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, δεν μπορεί να φτάσει το 100% υπό διαφορετικές συνθήκες φόρτισης και εκφόρτισης.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη σχέση μεταξύ τάσης και χωρητικότητας μπαταρίας σε διαφορετικούς ρυθμούς εκφόρτισης.Όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός αποφόρτισης, τόσο μικρότερη είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας.Όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή, η χωρητικότητα της μπαταρίας θα μειωθεί επίσης.
Σχήμα 1. Σχέση μεταξύ τάσης και χωρητικότητας κάτω από διαφορετικούς ρυθμούς εκφόρτισης και θερμοκρασίες
1.2 Μέγιστη τάση φόρτισης
Η μέγιστη τάση φόρτισης σχετίζεται με τη χημική σύνθεση και τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας.Η τάση φόρτισης της μπαταρίας λιθίου είναι συνήθως 4,2 V και 4,35 V και οι τιμές τάσης των υλικών καθόδου και ανόδου θα ποικίλλουν.
1.3 Πλήρως φορτισμένο
Όταν η διαφορά μεταξύ της τάσης της μπαταρίας και της μέγιστης τάσης φόρτισης είναι μικρότερη από 100 mV και το ρεύμα φόρτισης μειωθεί σε C/10, η μπαταρία μπορεί να θεωρηθεί ως πλήρως φορτισμένη.Οι συνθήκες πλήρους φόρτισης διαφέρουν ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει μια τυπική χαρακτηριστική καμπύλη φόρτισης μπαταρίας λιθίου.Όταν η τάση της μπαταρίας είναι ίση με τη μέγιστη τάση φόρτισης και το ρεύμα φόρτισης μειωθεί σε C/10, η μπαταρία θεωρείται ότι είναι πλήρως φορτισμένη
Εικόνα 2. Χαρακτηριστική καμπύλη φόρτισης μπαταρίας λιθίου
1.4 Ελάχιστη τάση εκφόρτισης
Η ελάχιστη τάση εκφόρτισης μπορεί να οριστεί από την τάση αποκοπής εκφόρτισης, η οποία είναι συνήθως η τάση όταν η κατάσταση φόρτισης είναι 0%.Αυτή η τιμή τάσης δεν είναι μια σταθερή τιμή, αλλά αλλάζει ανάλογα με το φορτίο, τη θερμοκρασία, το βαθμό γήρανσης ή άλλους παράγοντες.
1.5 Πλήρης εκφόρτιση
Όταν η τάση της μπαταρίας είναι μικρότερη ή ίση με την ελάχιστη τάση εκφόρτισης, μπορεί να ονομαστεί πλήρης εκφόρτιση.
1.6 Ποσοστό φόρτισης και εκφόρτισης (C-Rate)
Ο ρυθμός φόρτισης-εκφόρτισης είναι μια αναπαράσταση του ρεύματος φόρτισης-εκφόρτισης σε σχέση με τη χωρητικότητα της μπαταρίας.Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείτε 1C για αποφόρτιση για μία ώρα, ιδανικά, η μπαταρία θα αποφορτιστεί εντελώς.Οι διαφορετικοί ρυθμοί φόρτισης-εκφόρτισης θα έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετική χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα.Γενικά, όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός φόρτισης-εκφόρτισης, τόσο μικρότερη είναι η διαθέσιμη χωρητικότητα.
1.7 Κύκλος ζωής
Ο αριθμός των κύκλων αναφέρεται στον αριθμό της πλήρους φόρτισης και εκφόρτισης μιας μπαταρίας, ο οποίος μπορεί να εκτιμηθεί από την πραγματική χωρητικότητα εκφόρτισης και την ικανότητα σχεδιασμού.Όταν η συσσωρευμένη ικανότητα εκφόρτισης είναι ίση με την ικανότητα σχεδιασμού, ο αριθμός των κύκλων είναι ένας.Γενικά, μετά από 500 κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης, η χωρητικότητα της πλήρως φορτισμένης μπαταρίας θα μειωθεί κατά 10%~20%.
Σχήμα 3. Σχέση μεταξύ των χρόνων κύκλου και της χωρητικότητας της μπαταρίας
1.8 Αυτοεκφόρτιση
Η αυτοεκφόρτιση όλων των μπαταριών θα αυξηθεί με την αύξηση της θερμοκρασίας.Η αυτοεκφόρτιση δεν είναι βασικά κατασκευαστικό ελάττωμα, αλλά τα χαρακτηριστικά της ίδιας της μπαταρίας.Ωστόσο, η ακατάλληλη επεξεργασία στη διαδικασία κατασκευής θα προκαλέσει επίσης την αύξηση της αυτοεκφόρτισης.Γενικά, ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης θα διπλασιαστεί όταν η θερμοκρασία της μπαταρίας αυξηθεί κατά 10 ° C. Η ικανότητα αυτοεκφόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι περίπου 1-2% ανά μήνα, ενώ αυτή των διαφόρων μπαταριών με βάση το νικέλιο είναι 10- 15% το μήνα.
Εικόνα 4. Απόδοση του ρυθμού αυτοεκφόρτισης μπαταρίας λιθίου σε διαφορετικές θερμοκρασίες
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-07-2023