बैटरी प्रदर्शन की मूल बातें: मुख्य पैरामीटर और उनकी अंतःक्रिया

बैटरी क्षमता (mAh): बैटरी शक्ति का माप

1. परिभाषा और सारांश

बैटरी क्षमता को मिलीएम्पीयर-घंटे (mAh) में व्यक्त किया जाता है, जो धारा (मिलीएम्पीयर, mA) और समय (घंटे, h) का गुणनफल है। उदाहरण के लिए, 1000mAh की बैटरी का अर्थ है:

1000mA (1A) पर डिस्चार्ज करने से 1 घंटे तक चलेगा;

500mA पर डिस्चार्ज करने से 2 घंटे तक चलेगा।

मूल रूप से: mAh बैटरी में संग्रहीत आवेश की कुल मात्रा को मापता है, बिना वोल्टेज के संदर्भ के, जैसे कि बाल्टी की "जल क्षमता"।

2. सामान्य भ्रांति: उच्च mAh ≠ लंबा बैटरी जीवन

भ्रांति: 5000mAh की बैटरी के 3000mAh बैटरी से अधिक समय तक चलने की सोच।

सच्चाई: ऊर्जा (Wh) से, केवल क्षमता से नहीं, बैटरी जीवन निर्धारित होता है।

 

ऊर्जा घनत्व (Wh/किग्रा): पोर्टेबिलिटी का मुख्य संकेतक

1. परिभाषा एवं महत्व

ऊर्जा घनत्व से तात्पर्य बैटरी (Wh/किग्रा) के प्रति इकाई वजन में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा से है, तथा यह बैटरी की "शरीर कटाई क्षमता" को मापने के लिए एक प्रमुख पैरामीटर है:

आयतन ऊर्जा घनत्व (Wh/ली): उपकरण की मोटाई (जैसे मोबाइल फोन की बैटरी) को प्रभावित करता है;

द्रव्यमान ऊर्जा घनत्व (Wh/किग्रा): उपकरणों के हल्कापन (जैसे इलेक्ट्रिक वाहनों की रेंज) का निर्धारण करता है।

2. विभिन्न प्रौद्योगिकी मार्गों के आधार पर ऊर्जा घनत्व की तुलना।

बैटरी प्रकार	द्रव्यमान ऊर्जा घनत्व (Wh/किग्रा)	विशिष्ट अनुप्रयोग
लेड-एसिड बैटरी	50-70	इलेक्ट्रिक वाहन स्टार्टिंग बैटरी
लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी	140-200	ऊर्जा संग्रहण ऊर्जा स्टेशन, वाणिज्यिक वाहन
टर्नरी लिथियम बैटरी	250-350	इलेक्ट्रिक वाहन, हाई-एंड मोबाइल फोन
ठोस लिथियम बैटरी	350-500(विकासाधीन)	अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रिक वाहन और ड्रोन

3. ऊर्जा घनत्व की दोहरी धार वाली तलवार

लाभ: जब टर्नरी लिथियम बैटरी का ऊर्जा घनत्व 300Wh/किग्रा तक पहुंच जाता है, तो इलेक्ट्रिक वाहनों की सीमा 600 किमी से अधिक हो सकती है;

चुनौती: ऊर्जा घनत्व में प्रत्येक 10% वृद्धि के लिए, थर्मल रनअवे के जोखिम में 15% की वृद्धि होती है, जिसके लिए अधिक जटिल तापमान नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है।

 

चार्ज और डिस्चार्ज वक्र: बैटरी प्रदर्शन का "इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम"

1. वक्र के पीछे का इलेक्ट्रोकेमिकल कोड

चार्ज और डिस्चार्ज वक्र बैटरी वोल्टेज की पावर के साथ परिवर्तन की प्रवृत्ति को दर्शाता है, जिसमें सामान्य विशेषताएं होती हैं:

चार्जिंग चरण:

स्थिर धारा चार्जिंग (वोल्टेज तेजी से बढ़ता है);

स्थिर वोल्टेज चार्जिंग (धारा धीरे-धीरे कम होती है, वोल्टेज स्थिर हो जाता है)।

डिस्चार्ज चरण:

वोल्टेज पहले तेजी से गिरता है, फिर एक स्थिर प्लेटू अवधि में प्रवेश करता है, और अंत में अचानक गिरकर कट-ऑफ वोल्टेज तक पहुंच जाता है।

 

2. मुख्य पैरामीटर विश्लेषण

वोल्टेज प्लेटफॉर्म: डिस्चार्ज के दौरान वोल्टेज की स्थिर रहने की सीमा। प्लेटफॉर्म जितना अधिक और लंबे समय तक होगा, बैटरी का प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा।

उदाहरण: लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी का डिस्चार्ज प्लेटफॉर्म 3.2V है, और टर्नरी लिथियम बैटरी का 3.7V है, जिसमें उत्तरार्ध की ऊर्जा अधिक होती है।

ध्रुवीकरण परिघटना: उच्च धारा डिस्चार्ज के दौरान वोल्टेज तेजी से गिरता है (उदाहरण के लिए, 10C डिस्चार्ज के दौरान वोल्टेज 1C डिस्चार्ज की तुलना में 0.5V कम गिरता है) जिसका कारण आंतरिक प्रतिरोध हानि में वृद्धि है।

3. वक्र और उपयोग के परिदृश्यों के बीच संबंध

इलेक्ट्रिक वाहन त्वरण: उच्च धारा निर्वहन (5-10C) की आवश्यकता होती है, और कम खड़ी ढलान वाले मंच की आवश्यकता होती है (कम वोल्टेज भिन्नता);

ऊर्जा संग्रहण शिखर नियंत्रण: लंबे समय तक छोटी धारा निर्वहन (0.5C से नीचे), मंच की स्थिरता अधिक महत्वपूर्ण है।

 

चक्र जीवन: बैटरी की स्थायित्व के लिए एक टाइमर

1. परिभाषा और मानक

चक्र जीवन से तात्पर्य है कि पूर्ण चार्ज से खाली (DOD=100%) तक के पूर्ण चक्रों की संख्या, और फिर पूर्ण चार्ज तक की संख्या, जब तक कि क्षमता अपने नामित मान के 80% तक नहीं हो जाती है।

सामान्य डेटा:

टर्नरी लिथियम बैटरी: 1000 चक्र (DOD=100%);

लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी: 3000 चक्र (DOD=100%);

लेड-एसिड बैटरी: 500 चक्र (DOD=80%)।

2. चक्र जीवन को प्रभावित करने वाले "चार किलर"

अति आवेशन और अति निर्वहन: 4.3V से अधिक चार्ज करना या 2.5V से नीचे निर्वहन करना इलेक्ट्रोड संरचना को स्थायी रूप से क्षतिग्रस्त कर देगा;

उच्च तापमान वाला वातावरण: 60℃ पर 1 महीने तक संग्रहित करने से चक्र जीवन 50% कम हो जाता है;

उच्च धारा चार्जिंग और डिस्चार्जिंग: 0.5C फास्ट चार्जिंग की तुलना में 10C फास्ट चार्जिंग चक्र संख्या को 30% तक कम कर देती है;

पूर्ण चार्ज के साथ लंबे समय तक संग्रहण: जब लिथियम बैटरी को एक महीने तक पूर्ण चार्ज के साथ संग्रहित किया जाता है, तो क्षमता 5% तक कम हो जाती है।

3. जीवन को बढ़ाने का स्वर्ण नियम

उथला चार्ज और डिस्चार्ज: दैनिक उपयोग के लिए SOC को 20% से 80% के बीच बनाए रखें (उदाहरण के लिए, बैटरी 20% पर होने पर अपने फोन को चार्ज करें)।

उच्च तापमान से बचें: अपने इलेक्ट्रिक वाहन को चार्ज करते समय प्रत्यक्ष धूप से बचें। जब गर्मियों में कार के अंदर का तापमान 60°C से अधिक हो जाता है, तो बैटरी की आयु तेजी से कम हो जाती है।

नियमित गहरा चार्ज और डिस्चार्ज: हर 3 महीने में एक पूर्ण चार्ज से लेकर पूर्ण डिस्चार्ज तक की प्रक्रिया पूरी करें और BMS पावर प्रदर्शन कैलिब्रेट करें।

 

कोर पैरामीटर का "लिंकेज प्रभाव"

1. ऊर्जा घनत्व और चक्र जीवन के बीच समझौता

टर्नरी लिथियम बैटरियों में ऊर्जा घनत्व अधिक होता है लेकिन चक्र जीवन कम होता है, जिसके कारण ये इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए उपयुक्त होती हैं जिनमें लंबी दूरी की ड्राइविंग की आवश्यकता होती है।

लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों में लंबा चक्र जीवन होता है लेकिन ऊर्जा घनत्व कम होता है, जिसके कारण ये ऊर्जा भंडारण बिजली स्टेशनों (जिनमें अक्सर चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की आवश्यकता होती है) के लिए अधिक उपयुक्त होती हैं।

2. क्षमता और चार्ज/डिस्चार्ज वक्रों के बीच क्रियाशीलता

उच्च-क्षमता वाली बैटरियों (जैसे 5000mAh) में आमतौर पर अधिक आंतरिक प्रतिरोध होता है, और उच्च-धारा डिस्चार्ज के दौरान वोल्टेज प्लेटफॉर्म में अधिक महत्वपूर्ण गिरावट आती है;

एक ही क्षमता में, उच्च वोल्टेज प्लेटफॉर्म वाली बैटरियों (जैसे 3.7V vs 3.2V) में अधिक ऊर्जा होती है, लेकिन इसके साथ उच्च ध्रुवीकरण नुकसान भी हो सकते हैं।