Dasar-dasar Prestasi Bateri: Parameter Inti dan Interaksi Mereka

Kapasiti bateri (mAh): sukatan kuasa bateri

1. Takrifan dan Kesantraan

Kapasiti bateri dinyatakan dalam milliampere-jam (mAh), iaitu hasil darab arus (milliampere, mA) dan masa (jam, j). Sebagai contoh, bateri 1000mAh bermaksud:

Nyahcas pada 1000mA (1A) boleh bertahan selama 1 jam;

Nyahcas pada 500mA boleh bertahan selama 2 jam.

Secara asasnya: mAh mengukur jumlah cas yang boleh disimpan oleh bateri, tanpa merujuk kepada voltan, sama seperti "kapasiti air" dalam baldi.

2. Kesilapan Faham Biasa: mAh Tinggi ≠ Jangka Hayat Bateri Lebih Panjang

Kesilapan faham: Menganggap bateri 5000mAh pasti bertahan lebih lama berbanding bateri 3000mAh.

Kebenarannya: Jangka hayat bateri ditentukan oleh tenaga (Wh), bukan hanya kapasiti.

 

Ketumpatan tenaga (Wh/kg): penunjuk utama untuk keterangkutan

1. Takrifan dan Kepentingan

Ketumpatan tenaga merujuk kepada jumlah tenaga yang disimpan bagi setiap unit berat bateri (Wh/kg), dan merupakan parameter utama untuk mengukur kemampuan "penjimatan" bateri:

Ketumpatan tenaga isipadu (Wh/L): menjejaskan ketebalan peranti (seperti bateri telefon bimbit);

Ketumpatan tenaga jisim (Wh/kg): menentukan pengurangan berat peralatan (seperti julat kenderaan elektrik).

2. Perbandingan ketumpatan tenaga di antara pelbagai teknologi.

Jenis Bateri	Ketumpatan Tenaga Jisim（Wh/kg）	Pembolehubah Tipikal
Bateri Asid-Plumbum	50-70	Bateri permulaan kenderaan elektrik
Bateri fosfat besi litium	140-200	Stesen kuasa penyimpanan tenaga, kenderaan komersial
Bateri litium ternary	250-350	Kenderaan elektrik, telefon bimbit premium
Bateri Litium Pepejal	350-500(dalam pembangunan)	Generasi seterusnya kenderaan elektrik dan dron

3. Pedang Dua Hujung Mengenai Ketumpatan Tenaga

Kelebihan: Apabila ketumpatan tenaga bateri litium tiga unsur mencapai 300Wh/kg, julat kenderaan elektrik boleh melebihi 600km;

Cabaran: Bagi setiap peningkatan 10% dalam ketumpatan tenaga, risiko kegagalan termal meningkat sebanyak 15%, memerlukan sistem kawalan suhu yang lebih kompleks.

 

Lengkung cas dan nyahcas: "elektrokardiogram" prestasi bateri

1. Kod elektrokimia di sebalik lengkung

Lengkung pengecasan dan nyahcas menunjukkan hukum perubahan voltan bateri mengikut kuasa, dengan ciri-ciri tipikal:

Peringkat pengecasan:

Pengecasan arus tetap (voltan meningkat dengan cepat);

Pengecasan voltan tetap (arus berkurangan secara beransur-ansur, voltan mencapah).

Peringkat nyahcas:

Voltan pertama kali menurun dengan cepat, memasuki tempoh mencapah yang stabil, dan akhirnya menurun secara mendadak ke voltan sifar.

 

2. Analisis Parameter Utama

Platform voltan: Julat di mana voltan kekal stabil semasa nyahcas. Platform yang lebih tinggi dan lebih panjang menunjukkan prestasi bateri yang lebih baik.

Contoh: platform nyahcas bateri litium ferrofosfat adalah 3.2V, manakala platform nyahcas bateri litium terner adalah 3.7V, yang terakhir mempunyai tenaga lebih tinggi.

Fenomena pengkutuban: Voltan menurun lebih cepat semasa nyahcas arus tinggi (contohnya, voltan menurun 0.5V lebih rendah semasa nyahcas 10C berbanding nyahcas 1C) disebabkan oleh peningkatan kehilangan rintangan dalaman.

3. Hubungan antara lengkung dan situasi penggunaan

Pecutan kenderaan elektrik: memerlukan pembuangan arus tinggi (5-10C), dan memerlukan platform lengkung kecerunan rendah (fluktuasi voltan kecil);

Penyimpan tenaga untuk kawal puncak: pembuangan arus kecil untuk tempoh yang lama (di bawah 0.5C), kestabilan platform adalah lebih penting.

 

Jangka hayat kitaran: Penentu masa kebolehan bateri

1. Takrif dan Piawai

Jangka hayat kitaran merujuk kepada bilangan kitaran lengkap dari cas penuh hingga kosong (DOD=100%) dan kemudian cas penuh semula, sehingga keupayaan mereput menjadi 80% daripada nilai kadar.

Data tipikal:

Bateri litium terner: 1000 kitaran (DOD=100%);

Bateri litium besi fosfat: 3000 kitaran (DOD=100%);

Bateri asid-plumbum: 500 kitaran (DOD=80%).

2. Empat "Pembunuh" yang Mempengaruhi Jangka Hayat Kitaran

Kecacatan berlebihan dan pengecasan berlebihan: pengecasan melebihi 4.3V atau pelepasan cas di bawah 2.5V akan menyebabkan kerosakan kekal pada struktur elektrod;

Keadaan suhu tinggi: penyimpanan pada 60℃ selama 1 bulan, jangka hayat kitaran dipendekkan sebanyak 50%;

Pengecasan dan pelepasan arus tinggi: pengecasan pantas 10C mengurangkan bilangan kitaran sebanyak 30% berbanding pengecasan pantas 0.5C;

Penyimpanan jangka panjang dengan cas penuh: Apabila bateri litium disimpan dengan cas penuh selama sebulan, kapasitinya berkurangan sebanyak 5%.

3. Peraturan Emas untuk Memanjangkan Jangka Hayat

Pengecasan dan pelepasan cas yang cetek: Kekalkan SOC antara 20% hingga 80% untuk kegunaan harian (contohnya, cas telefon anda apabila bateri berada pada 20% SOC).

Elakkan suhu tinggi: Elakkan terkena cahaya matahari terus ketika mengecas kenderaan elektrik anda. Apabila suhu di dalam kereta melebihi 60°C pada musim panas, jangka hayat bateri akan menurun dengan cepat.

Pengecasan dan pelepasan cas sepenuhnya secara berkala: Lengkapkan satu kitaran pengecasan sepenuhnya hingga habis setiap 3 bulan dan kalibrasi paparan kuasa BMS.

 

Kesan "saling kait" parameter teras

1. Kompromi antara ketumpatan tenaga dan jangka hayat kitaran

Bateri litium terner mempunyai ketumpatan tenaga yang tinggi tetapi jangka hayat kitaran yang pendek, menjadikannya sesuai untuk kenderaan elektrik yang memerlukan julat pemanduan yang lebih panjang.

Bateri litium besi fosfat mempunyai jangka hayat kitaran yang panjang tetapi ketumpatan tenaga yang rendah, menjadikannya lebih sesuai untuk stesen kuasa penyimpan tenaga (yang memerlukan pengecasan dan pelepasan kerap).

2. Interaksi Antara Kapasiti dan Lengkung Cas/Nyahcas

Bateri berkapasiti tinggi (seperti 5000mAh) biasanya mempunyai rintangan dalaman yang lebih tinggi, dan voltan platform menurun dengan lebih ketara semasa nyahcas arus tinggi;

Pada kapasiti yang sama, bateri dengan platform voltan yang lebih tinggi (seperti 3.7V berbanding 3.2V) mempunyai tenaga yang lebih tinggi, tetapi mungkin disertai dengan kehilangan polarisasi yang lebih tinggi.