Cómo evaluar una batería: La guía definitiva sobre las métricas de rendimiento de las baterías Li-ion

Las baterías de litio-ion están siendo utilizadas cada vez más debido a su excelente rendimiento. La evaluación del rendimiento de una batería requiere una consideración integral desde múltiples dimensiones, siendo los siguientes los indicadores más fundamentales:

(1) Capacidad. La capacidad es una de las características básicas de una batería. Representa la cantidad de electricidad que una batería puede entregar. La capacidad de la batería se refiere a la cantidad de electricidad que se puede obtener de la batería bajo ciertas condiciones de carga y descarga (sistema de carga y descarga, corriente de carga y descarga, tensión de corte de carga y descarga, y temperatura ambiente). Es la integral de la corriente en el tiempo y generalmente se expresa en amperios-hora ¿ Qué pasa? o miliamperios-hora (mAh). mAh se utiliza comúnmente para las baterías de teléfonos móviles y Ah, es un buen momento. se utiliza comúnmente para las baterías de vehículos eléctricos. Refleja directamente cuánta electricidad puede almacenar una batería y afecta directamente la corriente máxima de funcionamiento de la batería y el tiempo de operación.

(2) Densidad de energía. Esto hace referencia a la cantidad de energía que una batería puede almacenar por unidad de masa o volumen. Generalmente se expresa como densidad energética de masa ( vatio-hora por kilogramo , Wh/kg) o densidad energética de volumen ( vatio-hora por litro , Wh/L) . Una alta densidad energética significa que una batería puede almacenar más energía en el mismo peso o volumen.

(3) Características de descarga y resistencia interna. Las características de descarga de una batería hacen referencia a la estabilidad del voltaje de operación, la altura del nivel de voltaje y el rendimiento de descarga a alta corriente de la batería bajo un determinado sistema de descarga. Indica la capacidad de la batería para soportar carga. La resistencia interna de una batería incluye resistencia interna óhmica y resistencia electroquímica. Al descargar a una corriente elevada, el impacto de la resistencia interna sobre las características de descarga es especialmente notable.

(4) Características de temperatura y rango de temperatura de operación. El entorno de trabajo y las condiciones de uso de los equipos eléctricos requieren que la batería tenga un buen rendimiento dentro de un rango de temperatura específico. El rango actual de temperatura operativa de las baterías de litio generalmente está entre -30 ~ +55 ℃.

Rendimiento a altas temperaturas: Las altas temperaturas normalmente aceleran las reacciones químicas y pueden incrementar la potencia a corto plazo, pero pueden acelerar severamente el envejecimiento, acortar la vida útil y aumentar los riesgos de seguridad (descontrol térmico).

Rendimiento a bajas temperaturas: A bajas temperaturas, la conductividad del electrolito disminuye y la cinética de las reacciones se ralentiza, lo que resulta en un aumento brusco de la resistencia interna y una disminución significativa de la capacidad y potencia disponibles (por ejemplo, que los teléfonos móviles se apaguen al estar expuestos al frío exterior o que los vehículos eléctricos tengan un menor alcance).

(5) Rendimiento durante el almacenamiento. Después de un período de almacenamiento, el rendimiento de la batería puede cambiar debido a ciertos factores, lo que puede provocar autodescarga de la batería, fuga de electrolito, cortocircuito de la batería, etc.

6) Rendimiento cíclico. La vida útil cíclica se refiere al número de ciclos que una batería secundaria puede soportar después de ser cargada y descargada según un horario específico hasta que su rendimiento se degrade hasta cierto nivel (generalmente el 80% de la capacidad ). Principalmente afecta la durabilidad y la vida útil de la batería. Cuanto más larga sea la vida útil cíclica, más duradera será la batería, menos frecuentes serán los reemplazos y menor será el costo total de propiedad. Durante el uso de la batería, cargas y descargas profundas, cargas y descargas de alta velocidad, altas /bajas temperaturas, sobrecarga y sobredescarga, entre otros factores, pueden acortar significativamente la vida útil cíclica de la batería.

(7) Rendimiento de la tasa de carga y descarga. Esto describe principalmente la proporción entre la corriente de carga y descarga de la batería y su capacidad. 1c representa la corriente necesaria para descargar una batería completamente cargada en una hora (corriente (A) = capacidad ¿ Qué pasa? ). Su importancia radica en medir la capacidad de la batería para soportar cargas y descargas de alta corriente. Por ejemplo, una 5AH batería:

0,5% descarga = 2,5A corriente de descarga.

descarga 2C = 10A corriente de descarga.

0,5% carga = 2,5A corriente de carga.

Las capacidades de carga y descarga de alta velocidad son la base para lograr una carga rápida y satisfacer los requisitos de alta potencia, pero la carga y descarga de alta velocidad suelen reducir la capacidad disponible real y afectar la vida útil.

(8) Eficiencia. Eficiencia Coulombétrica : La proporción de la carga liberada durante la descarga ( Ah, es un buen momento. ) respecto a la carga introducida durante la carga ( Ah, es un buen momento. ). Esto refleja la pérdida de carga debida a reacciones secundarias (como la formación de gas) durante los procesos de carga y descarga, con un valor ideal del 100% . Eficiencia energética : La proporción de la energía liberada durante la descarga ( WH ) respecto a la energía introducida durante la carga ( WH ). Esta eficiencia combina la eficiencia coulombétrica y la eficiencia de voltaje (la diferencia entre los voltajes de carga y descarga debida a la resistencia interna), con un valor ideal del 100% .

Cuanto mayor sea la eficiencia, menos energía se desperdiciará, más económica será la carga y se generará menos calor.

(9) Rendimiento en seguridad. Esto hace principalmente referencia al rendimiento de seguridad de la batería bajo condiciones normales de uso y condiciones de abuso. Las condiciones de abuso incluyen principalmente sobrecarga, sobredescarga, cortocircuito, caídas, calentamiento, perforación, compresión, impacto, vibración, inmersión en agua salada, baja presión, alta temperatura, etc. La calidad del rendimiento ante condiciones de abuso es la condición principal que determina si la batería puede ser ampliamente utilizada. Las baterías con insuficiente seguridad no serán aceptadas por el mercado.

Al evaluar y comparar baterías, es importante tener en cuenta que estos indicadores se miden bajo condiciones específicas de prueba (temperatura, tasa de carga/descarga, voltaje final, estado de envejecimiento, etc.). Analizar los valores de los indicadores sin considerar estas condiciones de prueba es insignificante. En aplicaciones reales, el rendimiento general de una batería suele ser el resultado de un equilibrio entre estos indicadores.