Sådan vurderer du et batteri: Den ultimative guide til Li-ion præstationsmål

Lithium-ion batterier anvendes i stigende omfang på grund af deres fremragende ydeevne. Vurdering af batteriydeevne kræver en helhedsorienteret vurdering ud fra flere dimensioner, herunder følgende kerneindikatorer:

(1) Kapacitet. Kapacitet er en af batteriets grundlæggende egenskaber. Den repræsenterer den mængde elektricitet, som et batteri kan afgive. Batterikapacitet refererer til den mængde elektricitet, der kan opnås fra batteriet under bestemte opladnings- og afladningsbetingelser (opladnings- og afladningssystem, opladnings- og afladningsstrøm, afbrydnings-spænding og omgivelsestemperatur). Det er integralet af strømmen over tid og udtrykkes almindeligvis i ampere-timer - Hvad? eller milliampere-timer (mAh). mAh anvendes almindeligvis til mobiltelefonbatterier og Ah anvendes almindeligvis til elbilsbatterier. Det afspejler direkte, hvor meget elektricitet et batteri kan opbevare, og påvirker direkte batteriets maksimale driftsstrøm og driftstid.

(2) Energidensitet. Dette refererer til mængden af energi, som en batteri kan lagre per masseenhed eller volumenenhed. Den udtrykkes almindeligvis som masseenergitæthed ( watt-timer per kilogram , Wh/kg) eller volumenenergitæthed ( watt-timer per liter , Wh/l) . En høj energitæthed betyder, at et batteri kan lagre mere energi ved samme vægt eller volumen.

(3) Udledningskarakteristikker og indre modstand. Batteriets udledningskarakteristikker refererer til stabiliteten af driftsspændingen, højden af spændingsplattformen og batteriets højstrømsudledningsevne under et bestemt afladningssystem. Det angiver batteriets evne til at bære belastning. Batteriets indre modstand omfatter ohmsk indre modstand og elektrokemisk modstand. Ved afladning med høj strøm er indflydelsen af den indre modstand på afladningskarakteristikkerne især tydelig.

(4) Temperaturkarakteristikker og driftstemperaturområde. Arbejdsmiljøet og anvendelsesbetingelserne for elektrisk udstyr kræver, at batteriet har god ydelse inden for et bestemt temperaturområde. Det nuværende driftsområde for litiumbatterier er generelt mellem -30 ~ +55 ℃.

Højtemperaturydelse: Høje temperaturer fremskynder typisk kemiske reaktioner og kan øge effekten på kort sigt, men de kan markant fremskynde aldring, forkorte levetiden og øge sikkerhedsrisici (termisk ubalance).

Lavtemperaturydelse: Ved lave temperaturer falder elektrolytledningsevnen, og reaktionskinetikken bliver langsommere, hvilket resulterer i en kraftig stigning i indre modstand og et markant fald i tilgængelig kapacitet og effekt (såsom at mobiler slukker udendørs i kulde og elbiler har reduceret rækkevidde).

(5) Opbevaringsydelse. Efter en lagringsperiode kan batteriets ydelse ændres på grund af visse faktorer, hvilket fører til selvdisklæring af batteriet, elektrolyt-lækage, kortslutning i batteriet osv.

6) Cyklusydelse. Cykluslivsvarighed refererer til antallet af cyklusser, som et sekundærbatteri kan gennemgå, efter at det er blevet opladet og afladet i henhold til en bestemt tidsplan, indtil dets ydelse forringes til et visst niveau (typisk 80 % af kapaciteten ). Det påvirker primært batteriets holdbarhed og levetid. Jo længere cykluslivsvarighed, jo mere holdbart batteri, jo sjældnere udskiftninger og jo lavere samlede ejeomkostninger. Under brugen af batteriet kan dyb opladning og afladning, hurtig opladning og afladning, høj /lav temperatur, overopladning og overafladning samt andre faktorer markant forkorte batteriets cykluslivsvarighed.

(7) Opladnings- og afladningshastighedsydelse. Dette beskriver hovedsageligt forholdet mellem batteriets opladnings- og afladningsstrøm og dets kapacitet. 1C repræsenterer den nuværende krævede tid til at aflade en fuldt opladet batteri i én time (strøm (A) = kapacitet - Hvad? ). Dens betydning er at måle batteriets evne til at modstå høj strøm ved opladning og afladning. For eksempel en 5h batteri:

0,5 c afskedigelse = 2,5A afladningsstrøm.

2C afladning = 10A afladningsstrøm.

0,5 c opladning = 2,5A opladningsstrøm.

Høj kapacitet til opladning og afladning er grundlaget for at opnå hurtig opladning og opfyldelse af krav til høj effekt, men høj kapacitet til opladning og afladning reducerer normalt den faktiske tilgængelige kapacitet og påvirker levetiden.

(8) Effektivitet. Coulomb-effektivitet : Forholdet mellem den afladte strøm under afladning ( Ah ) og den tilførte strøm under opladning ( Ah ). Dette afspejler strømtab på grund af side reaktioner (såsom gasudvikling) under opladnings- og afladningsprocessen, med en ideel værdi på 100% . Energi-effektivitet : Forholdet mellem den energi, der frigives under afladning ( WH ) og den energi, der tilføres under opladning ( WH ). Dette kombinerer coulombisk effektivitet og spændingseffektivitet (forskellen i opladnings- og afladningsspænding på grund af indre modstand), med en ideel værdi på 100% .

Jo højere effektivitet, desto mindre energi spildes, jo mere økonomisk er opladningen, og desto mindre varme genereres.

(9) Sikkerhedsperformance. Dette vedrører hovedsageligt batteriets sikkerhedsydelse under almindelig brug og misbrug. Misbrug omfatter hovedsageligt overladning, overdreven afladning, kortslutning, fald, opvarmning, gennemboring, komprimering, stød, vibration, saltvandsneddykning, lavt tryk, høj temperatur osv. Kvaliteten af modstandsdygtigheden mod misbrug er den primære betingelse for at afgøre, om batteriet kan anvendes bredt. Batterier med utilstrækkelig sikkerhed vil ikke blive accepteret af markedet.

Ved vurdering og sammenligning af batterier er det vigtigt at bemærke, at disse indikatorer måles under specifikke testbetingelser (temperatur, opladnings-/afladningsrate, slutspænding, aldringsstatus osv.). At analysere indikatorværdier uden at tage højde for disse testbetingelser er meningsløst. I praksis er et batteris samlede ydelse ofte resultatet af en afvejning mellem disse indikatorer.