Как да оцените батерия: Пълно ръководство за показателите на Li-ion ефективността

Литиево-йонните батерии все повече се използват поради отличната си ефективност. Оценката на ефективността на батериите изисква комплексен подход от няколко измерения, като следните са най-важните показатели:

(1) Капацитет. Капацитетът е една от основните характеристики на батерията. Той представлява количеството електричество, което батерия може да изразходва. Батериен капацитет се отнася до количеството електричество, което може да се получи от батерията при определени условия на заряд и разряд (система за заряд и разряд, ток на заряд и разряд, гранично напрежение при заряд и разряд и температура на околната среда). Това е интегралът на тока върху времето и обикновено се изразява в амперчасове (Ah) или милиамперчасове (mAh). mAh се използва често за батерии на мобилни телефони и А, какво? често се използва за батерии на електрически превозни средства. Тя директно отразява количеството електричество, което една батерия може да съхрани, и директно влияе на максималния работен ток и времето на работа на батерията.

(2) Плътност на енергията. Това се отнася до количеството енергия, което батерия може да съхранява на единица маса или обем. Обикновено се изразява като масова плътност на енергията ( ват-часа на килограм , Wh/кг) или обемна плътност на енергията ( ват-часа на литър , Wh/л) . Високата плътност на енергията означава, че батерията може да съхранява повече енергия при една и съща тежест или обем.

(3) Характеристики на изтощване и вътрешно съпротивление. Характеристиките на изтощване на батерията се отнасят до стабилността на работното напрежение, височината на напрежението на платформата и производителността при изтощване с висок ток на батерията при определена система на изтощване. Това показва способността на батерията да поема товар. Вътрешното съпротивление на батерията включва омично вътрешно съпротивление и електрохимично съпротивление. При изтощване с висок ток влиянието на вътрешното съпротивление върху характеристиките на изтощване е особено очевидно.

(4) Температурни характеристики и работен температурен диапазон. Работната среда и условията на използване на електрическото оборудване изискват батерията да има добро представяне в определен температурен диапазон. Общият работен температурен диапазон на литиевите батерии обикновено е между -30 ~ +55 ℃.

Високотемпературни характеристики: Високите температури обикновено ускоряват химичните реакции и могат краткосрочно да увеличат мощността, но също така значително ускоряват стареенето, намаляват живота и увеличават риска от безопасност (термично разбягване).

Нискотемпературни характеристики: При ниски температури проводимостта на електролита намалява, а реакционната кинетика се забавя, което води до рязко увеличаване на вътрешното съпротивление и значително намаляване на наличния капацитет и мощност (например при телефони, които изключват на студено, и електрически превозни средства с намален пробег).

(5) Стойност при съхранение. След период на съхранение, поради определени фактори може да се промени производителността на батерията, което води до самоизтощаване на батерията, изтичане на електролит, късо съединение в батерията и др.

6) Циклична производителност. Цикличният живот на батерията се отнася до броя цикли, през които може да премине вторична батерия след зареждане и изтощаване според определен график, докато нейната производителност се влоши до определено ниво (обикновено 80% от капацитета ). Това предимно влияе на издръжливостта и срока на служба на батерията. Колкото по-дълъг е цикълът на живот, толкова по-издръжлива е батерията, толкова по-рядко се налага подмяна и толкова по-ниска е общата цена на притежението. По време на използване на батерията, дълбоко зареждане и изтощаване, зареждане и изтощаване с висок ток, високи /ниски температури, прекомерно зареждане и прекомерно изтощаване и други фактори значително могат да съкратят цикличния живот на батерията.

(7) Производителност при зареждане и изтощаване с различни скорости. Това предимно описва съотношението между тока при зареждане и изтощаване на батерията и нейния капацитет. 1C представлява тока, необходим за изтощване на напълно заредена батерия за един час (ток (A) = капацитет (Ah) ). Важността му е в измерването на способността на батерията да понася висок ток при зареждане и изтощване. Например, 5AH батерия:

0.5c изтегляне = 2,5A ток при изтощване.

2C изтощване = 10A ток при изтощване.

0.5c зареждане = 2,5A ток при зареждане.

Високата скорост на зареждане и изтощване е основа за постигане на бързо зареждане и отговор на високи изисквания за мощност, но обикновено води до намаляване на действително наличната ѝ мощност и влияе на продължителността на живота ѝ.

(8) Ефективност. Кулонова ефективност : Съотношението на заряда, освободен по време на изтощване ( А, какво? ) към заряда, подаден по време на зареждане ( А, какво? ). Това отразява загубата на заряд поради странични реакции (като например газообразуване) по време на процесите на зареждане и изтощване, с идеална стойност от 100% . Енергийна ефективност : Съотношението на енергията, освободена по време на изтощване ( WH ) към енергията, подадена по време на зареждане ( WH ). Това обединява кулоновата ефективност и напрежението (разликата в напрежението при зареждане и изтощване, предизвикана от вътрешното съпротивление), с идеална стойност от 100% .

Колкото по-висока е ефективността, толкова по-малко енергия се губи, толкова по-икономично е зареждането и толкова по-малко топлина се генерира.

(9) Сигурност. Това предимно се отнася до безопасностните характеристики на батерията при нормални условия на употреба и при неправилна употреба. Условията на неправилна употреба включват предимно пренатоварване при зареждане, прекомерно изтощаване, късо съединение, падане, нагряване, пробиване, компресиране, удар, вибрации, потапяне в морска вода, ниско налягане, висока температура и др. Качеството на устойчивостта при неправилна употреба е основен фактор, който определя дали батерията може да се използва широко. Батериите с недостатъчна безопасност няма да бъдат приети от пазара.

При оценка и сравняване на батериите е важно да се отбележи, че тези показатели се измерват при конкретни тестови условия (температура, скорост на зареждане/изтощаване, крайно напрежение, състояние на стареене и др.). Анализът на стойностите на показателите без да се вземат предвид тези тестови условия е безсмислен. В действителни приложения общото представяне на батерия често е резултат от компромис между тези показатели.