So bewerten Sie eine Batterie: Der ultimative Leitfaden zu Li-Ion-Leistungskennzahlen

Lithium-Ionen-Batterien werden aufgrund ihrer hervorragenden Leistung immer häufiger eingesetzt. Die Bewertung der Batterieleistung erfordert eine umfassende Betrachtung aus mehreren Dimensionen, wobei die folgenden die wichtigsten Kennzahlen sind:

(1) Kapazität. Die Kapazität ist eine der grundlegenden Eigenschaften einer Batterie. Sie beschreibt die elektrische Ladung, die eine Batterie abgeben kann. Die Batteriekapazität bezieht sich auf die Menge an Elektrizität, die unter bestimmten Lade- und Entladebedingungen (Lade- und Entladesystem, Lade- und Entladestrom, Lade- und Entladespannungsgrenze und Umgebungstemperatur) aus der Batterie entnommen werden kann. Sie ergibt sich aus dem Integral des Stroms über die Zeit und wird üblicherweise in Amperestunden ich bin nicht derjenige, der das tut. oder Milliamperestunden (mAh) angegeben. mAh wird häufig für Mobiltelefonbatterien verwendet und - Ich weiß. wird häufig für Elektrofahrzeugbatterien verwendet. Sie gibt direkt wieder, wie viel elektrische Energie eine Batterie speichern kann, und beeinflusst direkt den maximalen Betriebsstrom und die Betriebsdauer der Batterie.

(2) Energiedichte. Dies bezieht sich auf die Menge an Energie, die ein Akku pro Massen- oder Volumeneinheit speichern kann. Üblicherweise wird dies als spezifische Energiedichte ( wattstunden pro Kilogramm , Wh/kg) oder volumenbezogene Energiedichte ( wattstunden pro Liter , Wh/l) ausgedrückt. Eine hohe Energiedichte bedeutet, dass ein Akku bei gleichem Gewicht oder Volumen mehr Energie speichern kann.

(3) Entladekennlinien und Innenwiderstand. Die Entladekennlinien einer Batterie beziehen sich auf die Stabilität der Betriebsspannung, die Höhe der Spannungsplattform und die Hochstromentladeleistung der Batterie unter einem bestimmten Entladesystem. Sie zeigt die Fähigkeit der Batterie an, eine Last zu tragen. Der Innenwiderstand der Batterie umfasst ohmschen Innenwiderstand und elektrochemischen Widerstand. Bei einer Entladung mit hohem Strom ist die Auswirkung des Innenwiderstands auf die Entladekennlinien besonders deutlich.

(4) Temperaturverhalten und Temperaturbereich beim Betrieb. Die Arbeitsumgebung und Nutzungsvoraussetzungen elektrischer Geräte erfordern, dass der Akku innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs eine gute Leistung erbringt. Der aktuelle Arbeitsbereich von Lithium-Batterien liegt allgemein zwischen -30 ~ +55 ℃.

Leistung bei hohen Temperaturen: Hohe Temperaturen beschleunigen chemische Reaktionen in der Regel und können kurzfristig die Leistung erhöhen, jedoch kann dies die Alterung stark beschleunigen, die Lebensdauer verkürzen und das Risiko für Sicherheitsprobleme erhöhen (thermische Überreaktion).

Leistung bei niedrigen Temperaturen: Bei niedrigen Temperaturen sinkt die Leitfähigkeit des Elektrolyten und die Reaktionskinetik verlangsamt sich, was zu einem starken Anstieg des Innenwiderstands und einem deutlichen Rückgang der verfügbaren Kapazität und Leistung führt (z. B. das Herunterfahren von Mobiltelefonen im Freien bei Kälte oder die reduzierte Reichweite von Elektrofahrzeugen).

(5) Lagerungsleistung. Nach einer Lagerphase können sich die Batterieleistung und bestimmte Faktoren verändern, was zu Selbstentladung, Elektrolytleckage, Kurzschluss in der Batterie usw. führen kann.

6) Zyklenleistung. Die Zyklenlebensdauer bezieht sich auf die Anzahl der Zyklen, die eine Sekundärbatterie durchlaufen kann, nachdem sie gemäß einem bestimmten Zeitplan geladen und entladen wurde, bis ihre Leistung auf ein bestimmtes Niveau abgenommen hat (typischerweise 80 % der Kapazität ). Sie beeinflusst vor allem die Langlebigkeit und die Einsatzdauer der Batterie. Je länger die Zyklenlebensdauer ist, desto langlebiger ist die Batterie, umso seltener müssen Austausche erfolgen und desto geringer sind die Gesamtkosten der Nutzung. Während des Batterieeinsatzes können tiefe Lade- und Entladevorgänge, schnelle Lade- und Entladevorgänge, hohe /temperaturen, Überladung und Tiefentladung sowie andere Faktoren die Zyklenlebensdauer der Batterie erheblich verkürzen.

(7) Lade- und Entladeratenleistung. Diese beschreibt hauptsächlich das Verhältnis des Lade- und Entladestroms der Batterie zu ihrer Kapazität. 1c ist der Strom, der erforderlich ist, um eine vollständig geladene Batterie innerhalb von einer Stunde zu entladen (Strom (A) = kapazität ich bin nicht derjenige, der das tut. ). Ihre Bedeutung liegt darin, die Fähigkeit der Batterie zu messen, hohen Ladestrom und Entladestrom zu verkraften. Zum Beispiel eine 5AH batterie:

0,5c entlassung = 2,5A entladestrom.

2C-Entladung = 10A entladestrom.

0,5c laden = 2,5A ladestrom.

Die Fähigkeit zu schneller Ladung und Entladung bildet die Grundlage für das Erreichen von Schnellladung und der Erfüllung hoher Leistungsanforderungen, allerdings verringert schnelle Ladung und Entladung in der Regel die tatsächlich verfügbare Kapazität und beeinflusst die Lebensdauer.

(8) Wirkungsgrad Kolbeneffizienz : Das Verhältnis der während der Entladung freigesetzten Ladung ( - Ich weiß. ) zur während des Ladevorgangs zugeführten Ladung ( - Ich weiß. ). Dies spiegelt den Ladungsverlust aufgrund von Nebenreaktionen (wie z. B. Gasbildung) während des Lade- und Entladevorgangs wider, wobei der ideale Wert bei 100% . Energieeffizienz : Das Verhältnis der während der Entladung freigesetzten Energie ( WH ) zur während des Ladevorgangs zugeführten Energie ( WH ). Dies kombiniert die coulombsche Effizienz und die Spannungseffizienz (die Differenz zwischen Lade- und Entladespannung aufgrund des Innenwiderstands), wobei der ideale Wert bei 100% .

Je höher die Effizienz, desto weniger Energie geht verloren, desto wirtschaftlicher ist das Laden und desto weniger Wärme entsteht.

(9) Sicherheitsleistung. Dies bezieht sich hauptsächlich auf die Sicherheitsleistung der Batterie unter normalen Gebrauchs- und Missbrauchsbedingungen. Missbrauchsbedingungen umfassen vor allem Überladen, Überentladen, Kurzschluss, Fallen, Erhitzen, Durchstechen, Quetschen, Aufprall, Vibration, Eintauchen in Salzwasser, niedrigen Druck sowie hohe Temperaturen. Die Qualität der Missbrauchssicherheit ist die entscheidende Voraussetzung dafür, ob eine breite Anwendung der Batterie möglich ist. Batterien mit unzureichender Sicherheit werden vom Markt nicht akzeptiert.

Beim Evaluieren und Vergleichen von Batterien ist zu beachten, dass diese Kennwerte unter spezifischen Testbedingungen (Temperatur, Lade-/Entladerate, Endspannung, Alterungszustand usw.) gemessen werden. Die Analyse von Kennwertangaben ohne Berücksichtigung dieser Testbedingungen ist sinnlos. In der praktischen Anwendung ergibt sich die Gesamtleistung einer Batterie oft aus einem Kompromiss zwischen diesen Kennwerten.