איך לשפוט סוללה: המדריך המוחלט למבחני ביצועים של סוללות ליתיום-יון

בשל ביצועיהם המمتازים, נעשה שימוש מוגזם בסוללות ליתיום-יון. לצורך הערכת תפקוד הסוללה יש לשקול באופן מקיף מממדים מרובים, כאשר הבאים הם המדדים המרכזיים ביותר:

(1) קיבולת. הקיבולת היא אחת התכונות הבסיסיות של סוללה. היא מייצגת את כמות החשמל שהסוללה יכולה לספק. קיבולת הסוללה מציינת את כמות החשמל שניתן להשיג מהסוללה בתנאי טעינה ופריקה מסוימים (מערכת טעינה ופריקה, זרם טעינה ופריקה, מתח סיום טעינה ופריקה, טמפרטורת הסביבה). זהו האינטגרל של הזרם כפונקציה של הזמן, ובטורף מוצג באמפר-שעה (Ah) או ملي-אמפר-שעה (mAh). mAh משמשת לרוב לסוללות טלפונים ניידים ו אה. משמש לרוב לסוללות רכב חשמלי. הוא מראה בצורה ישירה כמה חשמל הסוללה יכולה לאגור ומשפיע ישירות על הזרם המרבי של הסוללה ועל זמן הפעולה שלה.

(2) צפיפות אנרגיה. הכוונה היא לכמות האנרגיה שאפשר לאגור ליחדת מסה או נפח. לרוב מבוטאת בצפיפות אנרגיה לפי מסה ( וואט-שעה לקילוגרם , Wh/ק"ג) או צפיפות אנרגיה לפי נפח ( וואט-שעה לליטר , Wh/ליטר) . צפיפות אנרגיה גבוהה פירושה שסוללה יכולה לאגור יותר אנרגיה באותו משקל או נפח.

(3) תכונות פריקה והתנגדות פנימית. מאפייני פריקת הסוללה מתייחסים ליציבות מתח הפעולה, גובה פלטפורמת המתח, ויכולת הפריקה בתדר גבוה של הסוללה תחת מערכת פריקה מסוימת. הם מציינים את היכולת של הסוללה לעמוד בעומס. התנגדות פנימית של הסוללה כוללת התנגדות אוהמית והתנגדות אלקטרוכימית. בעת פריקה בתדר גבוה, ההשפעה של ההתנגדות הפנימית על מאפייני הפריקה בולטת במיוחד.

(4) מאפייני טמפרטורה וטווח טמפרטורת הפעולה. סביבת העבודה והתנאים שבהם נעשה שימוש בציוד החשמלי מחייבים שהסוללה תעבוד בתכונות טובות בתוך טווח טמפרטורה מסוים. טווח טמפרטורת הפעולה הנוכחי של סוללות ליתיום הוא בדרך כלל בין -30 ~ +55 ℃.

ביצועים בטמפרטורות גבוהות: טמפרטורות גבוהות מואצות בדרך כלל תגובות כימיות ועשויות להגביר את הכוח לטווח קצר, אך הן עשויות גם להאיץ קיצונית את תהליך ההזדקנות, לקצר את משך החיים ולהגביר את סיכוני הבטחה (런 away תרמי).

ביצועים בטמפרטורות נמוכות: בטמפרטורות נמוכות יורד היכולת של האלקטרוליט לולאות ולהאט הקינטיקה של התגובות, מה שמוביל לעלייה חדה בהתנגדות הפנימית וירידה משמעותית בקיבולת והספק הזמינים (כגון כיבוי טלפונים ניידים בחוץ בקור וירידה בטווח ברכב חשמלי).

(5) ביצועי אחסון. לאחר תקופת אחסון מסוימת, תכונות הסוללה עשויות להשתנות כתוצאה מגורמים מסוימים, מה שמוביל לקליטה עצמית של הסוללה, דליפת האלקטרוליט, קצר במעגל הסוללה וכו'.

6) ביצועי מחזור. מחזור חיים מתייחס למספר המחזורים שהסוללה המשנית יכולה לעבור לאחר טעינה ופריקה לפי לוח זמנים מסוים עד שהתכונות שלה מדרדרות לרמה מסוימת (בדרך כלל 80% מהקַפָּציטי ). הוא משפיע בעיקר על קיימותו ותוחלת החיים של הסוללה. ככל שמחזור החיים יהיה ארוך יותר, הסוללה תהיה יותר עמידה, פחות החלפות וتكلفة בעלות כוללת נמוכה יותר. במהלך השימוש בסוללה, טעינה ופריקה עמוקות, טעינה ופריקה בזרם גבוה, טמפרטורות גבוהות או נמוכות, טעינה מוגזמת ופריקה מוגזמת, וגורמים אחרים יכולים לקצר משמעותית את מחזור החיים של הסוללה. /טמפרטורות נמוכות, טעינה מוגזמת ופריקה מוגזמת, וגורמים אחרים יכולים לקצר משמעותית את מחזור החיים של הסוללה.

(7) תפקוד קצב טעינה ופריקה. זה מתאר בעיקר את היחס בין הזרם של טעינה ופריקת הסוללה לקיבולת שלה. 1C מייצג את הזרם הדרוש לפריקת סוללה טעונה לחלוטין ב שעה אחת (זרם (A) = נפח (Ah) ). המשמעות היא למדוד את היכולת של הסוללה לעמוד בטעינה ופריקה בזרם גבוה. לדוגמה, 5Ah סוללה:

0.5c פריקה = 2.5A זרם פריקה.

פריקה של 2C = 10A זרם פריקה.

0.5c טעינה = 2.5A זרם טעינה.

יכולות טעינה ופריקה בקצב מהיר הן הבסיס להשגת טעינה מהירה ולקבלת דרישות הספק גבוה, אך טעינה ופריקה בקצב מהיר מפחיתות בדרך כלל את הקיבולת הזמינה בפועל ומשפיעות על אורך החיים.

(8) יעילות. יעילות קולון - היחס בין המטען שמשוחרר במהלך הפריקה ( אה. ) למטען שנקלט במהלך הטעינה ( אה. ). הדבר משקף אובדן מטען הנובע מתגובות צדדיות (כגון היווצרות גז) במהלך תהליכי הטעינה והפריקה, כאשר הערך האידיאלי הוא 100% . יעילות אנרגיה : היחס בין האנרגיה שמשוחררת במהלך פריקה ( WH ) לאנרגיה שנכנסת במהלך טעינה ( WH ). זה כולל את היעילות הקולומבית והיעילות המתחית (ההפרש בין מתח הטעינה לפריקה שנובע מההתנגדות הפנימית), עם ערך אידיאלי של 100% .

היעילות הגבוהה יותר גורמת לפסולת אנרגיה פחותה, טעינה חסכונית יותר וייצור חום מופחת.

(9) ביצועי ביטחון. זה מתייחס בעיקר לביטחון הסוללה ב Einsatz נורמלי ובמקרים של שימוש לא רגיל. תנאי שימוש לא רגיל כוללים בעיקר טעינה מוגזמת, פריקה מוגזמת, קצר, נפילה, חימום, חדירה, לחיצה, פגיעה, רעש, טבילה במים מליחים, לחץ נמוך, טמפרטורה גבוהה וכו'. איכות הביצועים תחת תנאים קיצוניים היא התנאי העיקרי שקובע אם הסוללה יכולה להיות בשימוש נרחב. סוללות עם ביטחון לא מספק לא יתקבלו על ידי השוק.

בעת הערכת והשוואת סוללות, חשוב לציין שהאינדיקטורים הללו נמדדים בתנאי מבחן ספציפיים (טמפרטורה, קצב טעינה/פריקה, מתח סופי, מצב גילוי, וכו'). ניתוח של ערכי אינדיקטורים ללא התחשבות בתנאי המבחן הללו הוא חסר משמעות. ביישומים מעשיים, הביצועים הכולל של סוללה הם לעיתים תוצאה של פשרה בין האינדיקטורים הללו.