Akkumulátor Teljesítményének Alapjai: Alapvető Paraméterek és Közöttük Fennálló Kapcsolatok

Akkumulátor kapacitás (mAh): a teljesítmény mértéke

1. Definíció és lényeg

Az akkumulátor kapacitást milliamperórában (mAh) fejezzük ki, ami az áram (milliamper, mA) és az idő (óra, h) szorzata. Például egy 1000 mAh-s akkumulátor jelentése:

1000 mA (1 A) áram mellett az akkumulátor 1 órán át működik;

500 mA áram mellett az akkumulátor 2 órán át működik.

Alapvetően: az mAh azt jelzi, hogy egy akkumulátor mekkora töltést képes tárolni, feszültségtől függetlenül, hasonlóan egy vödör „vízkapacitásához”.

2. Gyakori félreértés: Magas mAh ≠ hosszabb akkumulátor élettartam

Félreértés: Az, hogy egy 5000 mAh-s akkumulátor biztosan tovább tart, mint egy 3000 mAh-s.

Valóság: Az akkumulátor élettartamot az energia (Wh) határozza meg, nem csupán a kapacitás.

 

Energiasűrűség (Wh/kg): a hordozhatóság kulcsindikátora

1. Definíció és jelentőség

Az energiasűrűség aksiában tárolt energia mennyiségét jelenti egységnyi tömegű akkumulátorra vetítve (Wh/kg), és ez egy kulcsparaméter az akkumulátor „sovhányodási képességének” méréséhez:

Térfogati energiasűrűség (Wh/L): befolyásolja az eszköz vastagságát (például mobiltelefon-akkumulátorok esetén);

Tömeg szerinti energiasűrűség (Wh/kg): meghatározza a felszerelések könnyítését (például az elektromos járművek hatótávolságát).

2. Az energiasűrűség összehasonlítása különböző technológiai utakon.

Akku Típus	Tömeg szerinti Energiasűrűség (Wh/kg)	Tipikus alkalmazások
Ólom-savas Akkumulátor	50-70	Indító akkumulátor elektromos járművekhez
Lítium-vas-foszfát akkumulátor	140-200	Energia tároló erőművek, kereskedelmi járművek
Háromértékű lítium akkumulátor	250-350	Elektromos járművek, prémium mobiltelefonok
Szilárd lítium akkumulátor	350-500 (fejlesztés alatt)	Új generációs elektromos járművek és drónok

3. Az energia-sűrűség kétélű fegyver

Előnyök: Amikor a háromkomponensű lítium akkumulátorok energia-sűrűsége eléri a 300 Wh/kg-ot, az elektromos járművek hatótávolsága meghaladhatja a 600 km-t;

Kihívás: A 10%-os energia-sűrűség növekedéssel a termikus felfutás kockázata 15%-kal nő, összetettebb hőmérséklet-vezérlő rendszer szükséges.

 

Töltési és kisütési görbék: az akkumulátor teljesítményének „elektrokardiogramja”

1. A görbék mögötti elektrokémiai kód

A töltési és kisütési görbe tükrözi az akkumulátor feszültségének változási törvényét az áramerősséggel összefüggésben, tipikus jellemzőkkel:

Töltési szakasz:

Állandó áramú töltés (a feszültség gyorsan növekszik);

Állandó feszültségű töltés (az áram fokozatosan csökken, a feszültség elér egy stabilitási szintet).

Kisütési szakasz:

A feszültség először gyorsan csökken, majd belép egy stabil szinten tartó időszakba, végül hirtelen leeshet a kikapcsolási feszültségre.

 

2. Kulcsparaméterek elemzése

Feszültségszint (voltage platform): A feszültségtartomány, amelyen belül a feszültség stabil marad a kisütés során. Minél magasabb és hosszabb ideig tartó ez a szint, annál jobb az akkumulátor teljesítménye.

Például: a lítium vas foszfát akkumulátor kisütési szintje 3,2 V, míg a háromkomponensű lítium akkumulátor esetén 3,7 V, utóbbinál tehát magasabb az energiatartalom.

Polarizációs jelenség: A feszültség gyorsabban csökken nagy áramú kisütés során (pl. a feszültség 10C kisütésnél 0,5 V-al alacsonyabb, mint 1C kisütésnél), az akkumulátor belső ellenállásából fakadó veszteségek miatt.

3. A görbe és a felhasználási forgatókönyvek közötti kapcsolat

Elektromos jármű gyorsítása: nagy áramú kisütést igényel (5-10C), és alacsony meredekségű görbeplató szükséges (kis feszültségingadozás);

Energia-tárolási csúcskisimítás: hosszú ideig tartó kis áramú kisütés (0,5C alatt), a plató stabilitása fontosabb.

 

Ciklusélettartam: aksi tartósságának időzítője

1. Definíció és szabványok

A ciklusélettartam a teljes kisütéstől (töltöttségi szint=100%) a teljes töltésig történő ciklusok számát jelenti, amíg a kapacitás a névleges érték 80%-ára csökken.

Tipikus adatok:

Ternáris lítium-akkumulátor: 1000 ciklus (töltöttségi szint=100%);

Lítiumvas-foszfát akkumulátor: 3000 ciklus (töltöttségi szint=100%);

Ólom-savas akkumulátor: 500 ciklus (töltöttségi szint=80%).

2. A ciklusélettartamot befolyásoló „négy gyilkos”

Túltöltés és túlkisütés: 4,3 V feletti töltés vagy 2,5 V alatti kisütés véglegesen károsítja az elektródstruktúrát;

Magas hőmérsékletű környezet: 60 °C-on történő tárolás 1 hónapig 50%-kal csökkenti az élettartamot;

Nagy áramú töltés és kisütés: 10C gyorstöltés 30%-kal csökkenti a ciklusok számát 0,5C gyorstöltéshez képest;

Hosszú távú tárolás teljes töltöttséggel: Ha egy lítiumakkut teljes töltöttséggel tárolnak egy hónapig, a kapacitása 5%-kal csökken.

3. Az élettartam meghosszabbításának aranyszabálya

Részleges töltés és kisütés: Napi használat során tartsa az SOC-t 20% és 80% között (pl. töltsd a telefonod, amikor az akkumulátor 20%-os).

Kerüld a magas hőmérsékletet: Kerüld a közvetlen napsütést elektromos jármű töltése közben. Ha a jármű belsejében a hőmérséklet meghaladja a 60 °C-ot nyáron, az akkumulátor élettartama gyorsan csökken.

Rendszeres teljes töltés és kisütés: Hajts végre teljes töltéstől üres kisütésig minden 3 hónapban, és kalibráld a BMS energia kijelzést.

 

A magparaméterek "kapcsolódó hatása"

1. Az energiasűrűség és az élettartam közötti kompromisszum

A ternér lítium akkumulátorok magas energiasűrűséggel, de rövid élettartammal rendelkeznek, így alkalmasak olyan elektromos járművekre, amelyek hosszabb hatótávolságot igényelnek.

A lítiumvas-foszfát akkumulátorok hosszú élettartammal rendelkeznek, de alacsony az energiasűrűségük, ezért inkább alkalmasak energiatároló erőművekre (amelyek gyakori töltést és kisütést igényelnek).

2. A kapacitás és a töltési/kisütési görbék közötti kölcsönhatás

A nagy kapacitású akkumulátorok (például 5000 mAh) általában nagyobb belső ellenállással rendelkeznek, és a feszültségszint jelentősebben csökken nagy áramkisütés során;

Ugyanazon kapacitás mellett a magasabb feszültségszinttel rendelkező akkumulátorok (például 3,7 V vs. 3,2 V) nagyobb energiatartalommal bírnak, de ezekhez magasabb polarizációs veszteségek is társulhatnak.