Grundlæggende om batteripræstation: Nøgleparametre og deres indbyrdes påvirkning

Batterikapacitet (mAh): et mål for batterieffekt

1. Definition og Essens

Batterikapacitet angives i milliampere-timer (mAh), hvilket er produktet af strøm (milliampere, mA) og tid (timer, h). For eksempel betyder en 1000 mAh-batteri:

Afladning ved 1000 mA (1 A) kan vare i 1 time;

Afladning ved 500 mA kan vare i 2 timer.

Dybest set: mAh måler den totale mængde elektrisk ladning, en batteri kan opbevare, uden hensyntagen til spænding, ligesom "vandkapaciteten" af en spand.

2. Almindelig Misforståelse: Høj mAh ≠ Lang batterilevetid

Misforståelse: At tro at en 5000 mAh-batteri helt sikkert vil vare længere end en 3000 mAh-batteri.

Sandheden: Batterilevetiden bestemmes af energi (Wh), ikke kun kapacitet.

 

Energitæthed (Wh/kg): den centrale indikator for bærbarhed

1. Definition og betydning

Energitæthed refererer til mængden af energi, der er opbevaret pr. enhedsvægt i et batteri (Wh/kg), og er en nøgleparameter til at måle et batteris "formindske-egenskab":

Volumetrisk energitæthed (Wh/L): påvirker udstyrets tykkelse (såsom mobiltelefonbatterier);

Masseenergitæthed (Wh/kg): bestemmer udstyrets letvægtsdesign (såsom rækkevidden for elbiler).

2. Sammenligning af energitæthed på tværs af forskellige teknologilinjer.

Batteritype	Masseenergitæthed (Wh/kg)	Typiske anvendelser
Bly-syre batteri	50-70	Startbatteri til elbiler
Lithium jern fosfat batteri	140-200	Energilagrende kraftværker, lastbiler
Ternær lithiumbatteri	250-350	Elbiler, high-end mobiltelefoner
Solid lithiumbatteri	350-500 (under udvikling)	Næste generations elbiler og droner

3. Det dobbelte sværd af energitæthed

Fordele: Når energitætheden i lithiumbatterier med tre stoffer når 300 Wh/kg, kan rækkevidden for elbiler overstige 600 km;

Udfordring: For hver 10 % stigning i energitæthed stiger risikoen for termisk ubalance med 15 %, hvilket kræver et mere komplekst temperaturkontrolsystem.

 

Opladnings- og afladningskurver: batteriets "elektrokardiogram"

1. Den elektrokemiske kode bag kurven

Opladnings- og afladningskurven afspejler loven for batterispændingsændring med effekt, med typiske karakteristika:

Opladningstrin:

Konstant strøm opladning (spænding stiger hurtigt);

Konstant spænding opladning (strøm falder gradvist, spænding stabiliseres).

Afladningstrin:

Spændingen falder først hurtigt, går ind i en stabil plateau-periode og falder til sidst kraftigt til afbrydelsesspændingen.

 

2. Nøgleparameteranalyse

Spændingsniveau: Det interval, hvor spændingen forbliver stabil under afladning. Jo højere og længere plateauet er, jo bedre er batteriets ydelse.

Eksempel: Afladningsplattet for lithium-jern-fosfat-batteri er 3,2 V, og for ternært lithiumbatteri er det 3,7 V, sidstnævnte har højere energi.

Polariseringsfænomen: Spændingen falder hurtigere ved afladning med høj strøm (f.eks. falder spændingen 0,5 V mere ved 10C-afladning end ved 1C-afladning) på grund af øget indre modstandsforløst.

3. Forholdet mellem kurven og anvendelsesscenarier

Elbilsacceleration: kræver høj strøm afladning (5-10C), og kræver en lav stigningskurvepladeform (lille spændingsfluktuation);

Lagring af energi til spidsregulering: afladning med lille strøm i lang tid (under 0,5C), platformstabilitet er vigtigere.

 

Cyklusliv: En timer til batteriets holdbarhed

1. Definition og standarder

Cyklusliv refererer til antallet af komplette cyklusser fra fuld opladning til tom (DOD=100 %) og derefter fuld opladning, indtil kapaciteten er reduceret til 80 % af den angivne værdi.

Typiske data:

Ternær lithiumbatteri: 1000 cyklusser (DOD=100%);

Lithiumjernfosfatbatteri: 3000 cyklusser (DOD=100%);

Bly-syre batteri: 500 cyklusser (DOD=80%).

2. De "fire dræbere", der påvirker cyklusliv

Overlading og overudladning: Opladning over 4,3 V eller afladning under 2,5 V vil forårsage varige skader på elektrodestrukturen;

Høj temperatur miljø: Opbevaring ved 60 ℃ i 1 måned forkorter cykluslevetid med 50%;

Højstrøms opladning og afladning: 10C hurtig opladning reducerer antallet af cyklusser med 30% sammenlignet med 0,5C hurtig opladning;

Langvarig opbevaring med fuld opladning: Når en litiumbatteri opbevares med fuld opladning i en måned, falder kapaciteten med 5%.

3. Den gyldne regel for at forlænge levetiden

Overfladisk opladning og afladning: Hold SOC mellem 20 % og 80 % til daglig brug (f.eks. oplad din telefon, når batteriet er på 20 %).

Undgå høje temperaturer: Undgå direkte sollys, når du oplader din elbil. Når temperaturen inde i bilen overstiger 60 °C om sommeren, vil batteriets levetid hurtigt aftage.

Regelmæssig dyb opladning og afladning: Udfør en fuld opladning til tom afladning hver 3. måned og kalibrer BMS strømvisningen.

 

Den "koblingseffekt", som kernetilstandsparametrene har

1. Afvejen mellem energitæthed og cyklusliv

Ternære lithiumbatterier har høj energitæthed, men kort cyklusliv, hvilket gør dem velegnede til elbiler, der kræver længere rækkevidde.

Lithiumjernfosfatbatterier har lang cyklusliv, men lav energitæthed, hvilket gør dem mere velegnede til energilagrende kraftværker (som kræver hyppig opladning og afladning).

2. Interaktionen mellem kapacitet og opladnings/afladningskurver

Batterier med høj kapacitet (såsom 5000 mAh) har almindeligvis større indre modstand, og spændingsplattformen falder mere markant under afladning ved høj strøm;

Ved samme kapacitet har batterier med en højere spændingsplatform (såsom 3,7 V i forhold til 3,2 V) højere energi, men kan være ledsaget af højere polarisationstab.