Grunnleggende om batteriytelse: Kjerneparametere og deres samspill

Batterikapasitet (mAh): et mål på batterikraft

1. Definisjon og Vesensbeskrivelse

Batterikapasitet uttrykkes i milliampere-timer (mAh), som er produktet av strøm (milliampere, mA) og tid (timer, h). For eksempel betyr en 1000mAh-batteri:

Utlading ved 1000mA (1A) kan vare i 1 time;

Utlading ved 500mA kan vare i 2 timer.

I prinsippet: mAh måler den totale ladningsmengden et batteri kan lagre, uavhengig av spenning, liknende "vannkapasiteten" til en bøtte.

2. Vanlig Misforståelse: Høy mAh ≠ Lengre Batterilevetid

Misforståelse: Å tro at et 5000mAh-batteri helt sikkert vil vare lenger enn et 3000mAh-batteri.

Fakta: Batterilevetiden bestemmes av energi (Wh), ikke bare kapasitet.

 

Energitetthet (Wh/kg): den viktigste indikatoren for bærbarhet

1. Definisjon og betydning

Energitetthet refererer til mengden energi som lagres per enhetsvekt av en batteri (Wh/kg), og er en nøkkelparameter for å måle et batteris "formuesevne":

Volumetrisk energitetthet (Wh/L): påvirker utstyrets tykkelse (som mobiltelefonbatterier);

Massetetthet (Wh/kg): bestemmer utstyrets lettvint (som rekkevidden til elektriske kjøretøy).

2. Sammenligning av energitetthet mellom ulike teknologiløsninger.

Batteritype	Massetetthet (Wh/kg)	Vanlege brukar
Blybatteri	50-70	Startbatteri for elektriske kjøretøy
Litiumjernfosfatbatteri	140-200	Lagringssystemer for energi, lastebiler
Ternær litiumbatteri	250-350	Elbiler, high-end mobiltelefoner
Solid litiumbatteri	350-500 (under utvikling)	Neste generasjon elbiler og droner

3. Det dobbelte sverdet til energitetthet

Fordeler: Når energitettheten til ternære litiumbatterier når 300 Wh/kg, kan rekkevidden til elbiler overskride 600 km;

Utfordring: For hver 10 % økning i energitetthet, øker faren for termisk ubalanse med 15 %, noe som krever et mer avansert temperaturkontrollsystem.

 

Oppladnings- og utladningskurver: batteriets "elektrokardiogram"

1. Den elektrokjemiske koden bak kurven

Lade- og utladekurven viser loven for hvordan batterispenning endrer seg med effekt, med typiske egenskaper:

Ladetrinn:

Konstant strøm-lading (spenning øker raskt);

Konstant spenningslading (strømmen synker gradvis, spenningen stabiliseres).

Utladetrinn:

Spenningen faller først raskt, går inn i en stabil periode, og faller deretter kraftig til frakoplingsspenningen.

 

2. Nøkkelparameteranalyse

Spenningstasi: Det området hvor spenningen forblir stabil under utlading. Jo høyere og lengre tasi, desto bedre batteriytelse.

Eksempel: Utlastasjonen til litiumjernfosfatbatteri er 3,2 V, og for ternært litiumbatteri er den 3,7 V, sistnevnte har høyere energi.

Polarisasjonsfenomen: Spenningen faller raskere ved høy utladdingsstrøm (f.eks. spenningen faller 0,5 V lavere ved 10C-utlading enn ved 1C-utlading) på grunn av økt tap i indre motstand.

3. Forholdet mellom kurven og bruksscenarier

Elbileksponering: krever høy strømavlastning (5-10C), og krever en lav kurveplattform (lite spenningsfluktasjon);

Lagring av energi for toppregulering: liten strømavlastning over lang tid (under 0,5C), plattformstabilitet er viktigere.

 

Sikkeliv: En timer for batteriets holdbarhet

1. Definisjon og standarder

Sikkeliv refererer til antall fulle sykluser fra full ladning til tom (DOD=100 %) og deretter full ladning, inntil kapasiteten synker til 80 % av den angitte verdien.

Typiske data:

Ternær litiumbatteri: 1000 sykluser (DOD=100%);

Lithiumjernfosfatbatteri: 3000 sykluser (DOD=100%);

Blybatteri: 500 sykluser (DOD=80%).

2. De "fire drapere" som påvirker sykkeliv

Overlading og overutlading: Lading over 4,3 V eller utlading under 2,5 V vil forårsake permanent skade på elektrodestrukturen;

Høytemperatur-miljø: Lagring ved 60 °C i 1 måned forkorter sykluslivet med 50 %;

Høystrøm lading og utlading: 10C hurtiglading reduserer antall sykluser med 30 % sammenlignet med 0,5C hurtiglading;

Langtidsopplagring med full ladning: Når en litiumbatteri lagres med full ladning i én måned, minker kapasiteten med 5 %.

3. Den gyldne regel for å forlenge levetid

Flad ladning og utlading: Hold SOC mellom 20 % og 80 % til daglig bruk (f.eks. lad mobilen når batteriet er på 20 %).

Unngå høye temperaturer: Unngå direkte sollys under opplading av elbilen. Når temperaturen inne i bilen overstiger 60 °C om sommeren, vil batteriets levetid avta raskt.

Regelmessig dyplading og -utlading: Fullfør en komplett opplading og utlading hver 3. måned og kalibrer BMS-effektvisning.

 

Kjerneparameternes «koblingseffekt»

1. Avveiningen mellom energitetthet og syklusliv

Ternære litiumbatterier har høy energitetthet, men kort syklusliv, noe som gjør dem egnet for elektriske kjøretøy som krever lengre rekkevidde.

Litiumjernfosfatbatterier har lang syklusliv, men lav energitetthet, noe som gjør dem mer egnet for energilagringssentraler (som krever hyppig opplading og utlading).

2. Samspillet mellom kapasitet og oppladings/utladingskurver

Batterier med høy kapasitet (slik som 5000 mAh) har vanligvis større indre motstand, og spenningsplattformen faller mer betydelig ved utlading med høy strøm;

Ved samme kapasitet har batterier med en høyere spenningsplattform (slik som 3,7 V sammenlignet med 3,2 V) høyere energi, men kan medføre høyere polarisasjonstap.