Como Avaliar uma Bateria: O Guia Definitivo sobre as Métricas de Desempenho das Baterias Li-ion

As baterias de íon-lítio estão sendo cada vez mais utilizadas devido ao seu excelente desempenho. A avaliação do desempenho de baterias requer consideração abrangente a partir de múltiplas dimensões, sendo os seguintes os indicadores mais essenciais:

(1) Capacidade. A capacidade é uma das características básicas de uma bateria. Representa a quantidade de eletricidade que uma bateria pode descarregar. A capacidade da bateria refere-se à quantidade de eletricidade que pode ser obtida da bateria sob certas condições de carregamento e descarregamento (sistema de carregamento e descarregamento, corrente de carregamento e descarregamento, tensão de corte de carregamento e descarregamento e temperatura ambiente). É a integral da corrente ao longo do tempo e geralmente é expressa em ampere-horas - Não. ou miliampere-horas (mAh). mAh é comumente usado para baterias de telefones celulares e Ah, não. é comumente usado para baterias de veículos elétricos. Reflete diretamente quanta eletricidade uma bateria pode armazenar e afeta diretamente a corrente máxima de operação da bateria e o tempo de funcionamento.

(2) Densidade energética. Refere-se à quantidade de energia que uma bateria pode armazenar por unidade de massa ou volume. Geralmente é expressa como densidade energética por massa ( watt-hora por quilograma , Wh/kg) ou densidade energética por volume ( watt-hora por litro , Wh/L) . Uma alta densidade energética significa que uma bateria pode armazenar mais energia no mesmo peso ou volume.

(3) Características de descarga e resistência interna. As características de descarga da bateria referem-se à estabilidade da tensão de operação, à altura do patamar de tensão e ao desempenho de descarga em alta corrente da bateria sob um determinado sistema de descarga. Indica a capacidade da bateria de suportar carga. A resistência interna da bateria inclui resistência ôhmica interna e resistência eletroquímica. Ao descarregar com alta corrente, o impacto da resistência interna sobre as características de descarga é particularmente evidente.

(4) Características de temperatura e faixa de temperatura de operação. O ambiente de trabalho e as condições de utilização dos equipamentos elétricos exigem que a bateria tenha um bom desempenho dentro de uma faixa de temperatura específica. A faixa de temperatura de operação atual das baterias de lítio geralmente está entre -30 ~ +55 ℃.

Desempenho em altas temperaturas: Altas temperaturas normalmente aceleram as reações químicas e podem aumentar a potência a curto prazo, mas também podem acelerar severamente o envelhecimento, reduzir a vida útil e aumentar os riscos de segurança (reação térmica descontrolada).

Desempenho em baixas temperaturas: Em temperaturas baixas, a condutividade do eletrólito diminui e a cinética das reações torna-se mais lenta, resultando em um aumento acentuado da resistência interna e uma redução significativa na capacidade e potência disponíveis (como o desligamento de telefones celulares em ambientes frios ao ar livre e a diminuição da autonomia de veículos elétricos).

(5) Desempenho durante o armazenamento. Após um período de armazenamento, o desempenho da bateria pode ser alterado devido a certos fatores, levando à autodescarga da bateria, vazamento de eletrólito, curto-circuito na bateria, entre outros.

6) Desempenho de ciclos. A vida útil em ciclos refere-se ao número de ciclos que uma bateria secundária pode suportar após ser carregada e descarregada conforme uma programação específica até que seu desempenho se degrade até um determinado nível (geralmente 80% da capacidade ). Ela afeta principalmente a durabilidade e o tempo de vida útil da bateria. Quanto maior a vida útil em ciclos, mais durável será a bateria, menos frequente será a necessidade de substituições e menor será o custo total de propriedade. Durante o uso da bateria, ciclos profundos de carga e descarga, cargas e descargas de alta taxa, temperaturas elevadas /baixas temperaturas, sobrecarga e superdescarga, entre outros fatores, podem reduzir significativamente a vida útil em ciclos da bateria.

(7) Desempenho de taxa de carga e descarga. Isso descreve principalmente a relação entre a corrente de carga e descarga da bateria e sua capacidade. 1c representa a corrente necessária para descarregar uma bateria totalmente carregada em uma hora (corrente (A) = capacidade - Não. ). Sua importância é medir a capacidade da bateria de suportar cargas e descargas de alta corrente. Por exemplo, uma 5AH bateria:

0,5 c descarga = 2,5A corrente de descarregamento.

descarregamento 2C = 10A corrente de descarregamento.

0,5 c carregamento = 2,5A corrente de carregamento.

A capacidade de carregar e descarregar em alta taxa é a base para alcançar carregamento rápido e atender aos requisitos de alta potência, mas carregamento e descarregamento em alta taxa geralmente reduzem a capacidade realmente disponível e afetam a vida útil.

(8) Eficiência. Eficiência Coulombétrica : A proporção entre a carga liberada durante a descarga ( Ah, não. ) e a carga introduzida durante a carga ( Ah, não. ). Isso reflete a perda de carga devido a reações secundárias (como gaseificação) durante o processo de carga e descarga, com um valor ideal de 100% . Eficiência Energética : A proporção entre a energia liberada durante a descarga ( WH ) e a energia introduzida durante a carga ( WH ). Isso combina a eficiência coulombétrica e a eficiência de tensão (a diferença entre as tensões de carga e descarga devido à resistência interna), com um valor ideal de 100% .

Quanto maior a eficiência, menos energia é desperdiçada, mais econômica é a carga e menos calor é gerado.

(9) Desempenho em segurança. Isso se refere principalmente ao desempenho de segurança da bateria em condições normais de uso e em condições de abuso. As condições de abuso incluem principalmente sobrecarga, descarregamento excessivo, curto-circuito, queda, aquecimento, perfuração, compressão, impacto, vibração, imersão em água salgada, baixa pressão, alta temperatura, entre outras. A qualidade do desempenho contra abuso é a condição primária que determina se a bateria pode ser amplamente utilizada. Baterias com segurança insuficiente não serão aceitas pelo mercado.

Ao avaliar e comparar baterias, é importante observar que estes indicadores são medidos em condições específicas de teste (temperatura, taxa de carregamento/descarregamento, tensão final, estado de envelhecimento, etc.). Analisar os valores dos indicadores sem considerar essas condições de teste é irrelevante. Em aplicações reais, o desempenho geral de uma bateria é frequentemente resultado de um compromisso entre esses indicadores.