Cum să evaluezi o baterie: Ghidul complet despre performanțele bateriilor Li-ion

Bateriile cu litiu-ion sunt din ce în ce mai utilizate datorită performanțelor excelente. Evaluarea performanței unei baterii necesită o analiză cuprinzătoare din mai multe dimensiuni, următorii indicatori fiind cei mai importanți:

(1) Capacitatea. Capacitatea este una dintre caracteristicile de bază ale unei baterii. Aceasta reprezintă cantitatea de electricitate pe care o baterie o poate furniza. Capacitatea bateriei se referă la cantitatea de electricitate care poate fi obținută din baterie în anumite condiții de încărcare și descărcare (sistem de încărcare-descărcare, curent de încărcare-descărcare, tensiune de oprire la încărcare-descărcare, temperatură ambientală). Este integrala curentului în funcție de timp și se exprimă în general în amperi-oră - Nu! sau miliamperi-oră (mAh). mAh se folosește frecvent la bateriile de telefon mobil, iar Ah se folosește frecvent la bateriile de vehicule electrice. Aceasta reflectă direct cantitatea de electricitate pe care o baterie o poate stoca și afectează direct curentul maxim de funcționare al bateriei și durata de funcționare.

(2) Densitatea energetică. Acesta se referă la cantitatea de energie pe care o baterie o poate stoca pe unitatea de masă sau volum. Se exprimă general ca densitate energetică masică ( wați-oră pe kilogram , Wh/kg) sau densitate energetică volumetrică ( wați-oră pe litru , Wh/L) . O densitate energetică ridicată înseamnă că o baterie poate stoca mai multă energie la aceeași greutate sau volum.

(3) Caracteristici de descărcare și rezistenă internă. Caracteristicile de descărcare ale bateriei se referă la stabilitatea tensiunii de funcționare, înălțimea platformei de tensiune și performanța de descărcare la curent mare a bateriei sub un anumit sistem de descărcare. Aceasta indică capacitatea bateriei de a suporta sarcina. Rezistența internă a bateriei include rezistența internă ohmică și rezistența electrochimică. La descărcarea cu un curent mare, impactul rezistenței interne asupra caracteristicilor de descărcare este deosebit de evident.

(4) Caracteristici privind temperatura și intervalul de temperatură de funcționare. Mediul de lucru și condițiile de utilizare ale echipamentelor electrice necesită ca bateria să aibă o performanță bună într-un anumit interval de temperatură. Intervalul curent de temperatură de funcționare a bateriilor de litiu este în general între -30 ~ +55 ℃.

Performanța la temperatură ridicată: Temperaturile înalte accelerează de obicei reacțiile chimice și pot crește puterea pe termen scurt, dar pot accelera în mod semnificativ îmbătrânirea, pot scurta durata de viață și pot crește riscurile legate de siguranță (reacție termică în lanț).

Performanța la temperatură scăzută: La temperaturi joase, conductivitatea electrolitului scade și cinetica reacțiilor se încetinește, ceea ce duce la o creștere bruscă a rezistenței interne și la o scădere semnificativă a capacității și puterii disponibile (de exemplu, telefoanele mobile se opresc în aer liber la frig și autovehiculele electrice au o autonomie redusă).

(5) Performanța la depozitare. După o perioadă de stocare, performanțele bateriei se pot modifica din anumite cauze, ducând la auto-descărcarea bateriei, scurgerea electrolitului, scurtcircuitarea bateriei etc.

6) Performanța ciclică. Durata de ciclare se referă la numărul de cicluri pe care le poate suporta o baterie secundară după încărcare și descărcare conform unui anumit program, până când performanțele sale se degradează la un anumit nivel (de regulă 80% din capacitate ). Aceasta afectează în principal durabilitatea și durata de funcționare a bateriei. Cu cât durata ciclului este mai mare, cu atât bateria este mai durabilă, cu înlocuiri mai rare și un cost total de deținere mai mic. În timpul utilizării bateriei, încărcarea și descărcarea profundă, încărcarea și descărcarea cu debit mare, temperaturile înalte și /joase, suprancărcarea și supradescărcarea, precum și alți factori pot reduce semnificativ durata ciclică a bateriei.

(7) Performanța ratei de încărcare și descărcare. Aceasta descrie în principal raportul dintre curentul de încărcare și descărcare al bateriei și capacitatea acesteia. 1c reprezintă curentul necesar pentru a descărca o baterie complet încărcată în o oră (curent (A) = capacitate - Nu! ). Importanța sa constă în măsurarea capacității bateriei de a suporta încărcare și descărcare cu curenți mari. De exemplu, o 5AH baterie:

0,5 c descărcare de gestiune = 2,5A curent de descărcare.

descărcare 2C = 10A curent de descărcare.

0,5 c încărcare = 2,5A curent de încărcare.

Capacitatea de încărcare și descărcare rapidă este baza pentru atingerea încărcării rapide și pentru satisfacerea cerințelor de putere mare, dar încărcarea și descărcarea rapidă reduc în mod obișnuit capacitatea disponibilă reală și afectează durata de viață.

(8) Eficiență. Eficiență Coulombică : Raportul dintre sarcina eliberată în timpul descărcării ( Ah ) și sarcina introdusă în timpul încărcării ( Ah ). Acesta reflectă pierderile de sarcină datorate reacțiilor secundare (cum ar fi degajarea de gaze) în timpul procesului de încărcare și descărcare, valoarea ideală fiind 100% . Eficiența energetică : Raportul dintre energia eliberată în timpul descărcării ( WH ) și energia introdusă în timpul încărcării ( WH ). Aceasta combină eficiența coulombică și eficiența de tensiune (diferența dintre tensiunea de încărcare și descărcare datorată rezistenței interne), valoarea ideală fiind 100% .

Cu cât eficiența este mai mare, cu atât mai puțină energie este irosită, cu atât încărcarea este mai economică și se generează mai puțină căldură.

(9) Performanțe de siguranță. Acesta se referă în principal la performanța de siguranță a bateriei în condiții normale de utilizare și în condiții de utilizare abuzivă. Condițiile de utilizare abuzivă includ în principal suprancărcarea, descărcarea excesivă, scurtcircuitul, căderea, încălzirea, perforarea, compresia, impactul, vibrația, imersia în apă de mare, presiunea joasă, temperatura ridicată etc. Calitatea performanței împotriva utilizării abuzive este condiția principală care determină dacă bateria poate fi utilizată pe scară largă. Bateriile care nu au un nivel suficient de siguranță nu vor fi acceptate pe piață.

Atunci când se evaluează și se compară bateriile, este important de reținut că acești indicatori sunt măsurați în condiții specifice de testare (temperatură, rată de încărcare/descărcare, tensiune finală, starea de îmbătrânire etc.). Analizarea valorilor indicatorilor fără a lua în considerare aceste condiții de testare este lipsită de sens. În aplicațiile reale, performanța generală a unei baterii este adesea rezultatul unui compromis între acești indicatori.