Cara Menilai Bateri: Panduan Utama Mengenai Metrik Prestasi Li-ion

Bateri lithium-ion semakin banyak digunakan disebabkan prestasi cemerlangnya. Penilaian prestasi bateri memerlukan pertimbangan menyeluruh daripada pelbagai dimensi, berikut merupakan indikator paling utama:

(1) Keupayaan. Keupayaan adalah salah satu ciri asas bateri. Ia mewakili jumlah elektrik yang boleh dilepaskan oleh bateri. Keupayaan bateri merujuk kepada jumlah elektrik yang boleh diperoleh daripada bateri di bawah keadaan pengecasan dan pelepasan tertentu (sistem pengecasan dan pelepasan, arus pengecasan dan pelepasan, voltan tamat pengecasan dan pelepasan, serta suhu persekitaran). Ia adalah kamiran arus terhadap masa dan biasanya dinyatakan dalam jam-ampere (ah) atau miliampere-jam (mAh). mAh biasanya digunakan untuk bateri telefon bimbit dan AH biasanya digunakan untuk bateri kenderaan elektrik. Ia secara langsung mencerminkan berapa banyak elektrik yang boleh disimpan oleh bateri dan secara langsung mempengaruhi arus operasi maksimum dan masa operasi bateri.

(2) Ketumpatan tenaga. Ini merujuk kepada jumlah tenaga yang boleh disimpan oleh bateri setiap unit jisim atau isipadu. Ia biasanya dinyatakan sebagai ketumpatan tenaga jisim ( watt-jam per kilogram , Wh/kg) atau ketumpatan tenaga isipadu ( watt-jam per liter , Wh/L) . Ketumpatan tenaga yang tinggi bermaksud bateri boleh menyimpan lebih banyak tenaga pada berat atau isipadu yang sama.

(3) Ciri-ciri pelepasan dan rintangan dalaman. Ciri-ciri pelepasan bateri merujuk kepada kestabilan voltan operasi, ketinggian plat voltan, dan prestasi pelepasan arus tinggi bateri di bawah sistem pelepasan tertentu. Ia menunjukkan keupayaan bateri untuk memikul beban. Rintangan dalaman bateri merangkumi rintangan ohmik dan rintangan elektrokimia. Apabila dilepaskan pada arus tinggi, kesan rintangan dalaman terhadap ciri-ciri pelepasan adalah sangat ketara.

(4) Ciri-ciri suhu dan julat suhu pengendalian. Keadaan persekitaran kerja dan keadaan penggunaan kelengkapan elektrik menghendaki bateri mempunyai prestasi yang baik dalam julat suhu tertentu. Julat suhu operasi semasa bateri litium secara amnya berada di antara -30 ~ +55 ℃.

Prestasi suhu tinggi: Suhu tinggi biasanya mempercepatkan tindak balas kimia dan boleh meningkatkan kuasa dalam jangka pendek, tetapi ia boleh mempercepatkan kerosakan, memendekkan jangka hayat, dan meningkatkan risiko keselamatan (larian haba).

Prestasi suhu rendah: Pada suhu rendah, kekonduksian elektrolit berkurangan dan kinetik tindak balas menjadi perlahan, menyebabkan rintangan dalaman meningkat dengan ketara dan kapasiti serta kuasa yang tersedia menurun secara ketara (seperti telefon pintar mematikan diri di luar pada cuaca sejuk dan kenderaan elektrik mengalami jarak perjalanan yang berkurangan).

(5) Prestasi penyimpanan. Selepas tempoh penyimpanan, prestasi bateri mungkin berubah disebabkan oleh faktor tertentu, yang membawa kepada penurunan sendiri bateri, kebocoran elektrolit, litar pintas bateri, dan lain-lain.

6) Prestasi kitaran. Jangka hayat kitaran merujuk kepada bilangan kitaran yang boleh dilalui oleh bateri sekunder selepas dicas dan dinyahcas mengikut jadual tertentu sehingga prestasinya merosot ke tahap tertentu (biasanya 80% daripada kapasiti ). Ia terutamanya mempengaruhi kekuatan dan jangka hayat perkhidmatan bateri. Semakin panjang jangka hayat kitaran, semakin tahan lama bateri, kurang kerap penggantian, dan kos kepemilikan secara keseluruhan lebih rendah. Semasa penggunaan bateri, cas dan nyahcas dalam keadaan dalam, kadar cas dan nyahcas tinggi, suhu tinggi /rendah, terlebih cas dan terlebih nyahcas, serta faktor lain boleh memendekkan jangka hayat kitaran bateri secara ketara.

(7) Prestasi kadar cas dan nyahcas. Ini terutamanya menghuraikan nisbah arus cas dan nyahcas bateri berbanding kapasitinya. 1c mewakili arus yang diperlukan untuk mengecas bateri yang telah dicas penuh dalam tempoh satu jam (arus (A) = kapasiti (ah) ). Kepentingannya adalah untuk mengukur keupayaan bateri menahan arus tinggi semasa pengecasan dan penyingkiran. Contohnya, sebuah bateri 5AH bateri:

0.5c pelepasan = 2.5A arus penyingkiran.

penyingkiran 2C = 10A arus penyingkiran.

0.5c pengecasan = 2.5A arus pengecasan.

Keupayaan mengecas dan menyingkirkan arus pada kadar tinggi adalah asas untuk mencapai pengecasan pantas dan memenuhi keperluan kuasa tinggi, tetapi pengecasan dan penyingkiran pada kadar tinggi biasanya mengurangkan kapasiti sebenar yang tersedia dan mempengaruhi jangka hayat bateri.

(8) Kecekapan. Kecekapan Coulombik : Nisbah cas yang dilepaskan semasa nyahcas ( AH ) kepada cas yang dimasukkan semasa pengecasan ( AH ). Ini mencerminkan kehilangan cas disebabkan oleh tindak balas sampingan (seperti pengeluaran gas) semasa proses pengecasan dan nyahcasan, dengan nilai unggul sebanyak 100% . Keberkesanan Tenaga : Nisbah tenaga yang dilepaskan semasa nyahcas ( WH ) kepada tenaga yang dimasukkan semasa pengecasan ( WH ). Ini menggabungkan keberkesanan Coulomb dan keberkesanan voltan (perbezaan voltan semasa pengecasan dan nyahcas disebabkan oleh rintangan dalaman), dengan nilai unggul sebanyak 100% .

Semakin tinggi keberkesanan, semakin kurang tenaga yang membazir, semakin menjimatkan pengecasan, dan semakin kurang haba yang dihasilkan.

(9) Prestasi keselamatan. Ini terutamanya merujuk kepada prestasi keselamatan bateri di bawah keadaan penggunaan biasa dan keadaan penyalahgunaan. Keadaan penyalahgunaan terutamanya merangkumi pengecasan berlebihan, nyahcas berlebihan, litar pintas, jatuh, pemanasan, tusukan, mampatan, hentaman, gegaran, pencelupan air laut, tekanan rendah, suhu tinggi, dan sebagainya. Kualiti prestasi anti-penyalahgunaan adalah syarat utama yang menentukan sama ada bateri boleh digunakan secara meluas. Bateri yang mempunyai keselamatan tidak mencukupi tidak akan diterima oleh pasaran.

Apabila menilai dan membandingkan bateri, adalah penting untuk dicatatkan bahawa indikator-indikator ini diukur di bawah keadaan ujian tertentu (suhu, kadar pengecasan/nyahcas, voltan akhir, status penuaan, dan sebagainya). Menganalisis nilai-nilai indikator tanpa mengambil kira keadaan ujian ini adalah tidak bermakna. Dalam aplikasi sebenar, prestasi keseluruhan bateri seringkali merupakan hasil daripada kompromi antara indikator-indikator ini.