Как оценить аккумулятор: Полное руководство по метрикам производительности Li-ion

Литий-ионные аккумуляторы все чаще используются благодаря своей отличной производительности. Оценка производительности аккумуляторов требует комплексного подхода с нескольких сторон, следующие показатели являются наиболее ключевыми:

(1) Емкость. Емкость является одной из основных характеристик аккумулятора. Она отражает количество электричества, которое может быть отдано аккумулятором. Емкость аккумулятора указывает на объем электричества, который может быть получен от аккумулятора при определенных условиях зарядки и разрядки (система зарядки и разрядки, ток зарядки и разрядки, напряжение окончания зарядки и разрядки, температура окружающей среды). Это интеграл тока по времени и обычно выражается в ампер-часах - Что? или миллиампер-часах (мА·ч). мА·ч обычно используется для аккумуляторов мобильных телефонов и А, да. обычно используется для аккумуляторов электромобилей. Непосредственно отражает, сколько электричества может хранить аккумулятор, и напрямую влияет на максимальный рабочий ток и время работы аккумулятора.

(2) Плотность энергии. Это относится к количеству энергии, которую аккумулятор может хранить на единицу массы или объема. Обычно выражается как удельная энергия ( ватт-часов на килограмм , Вт·ч/кг) или объемная энергоемкость ( ватт-часов на литр , Вт·ч/л) . Высокая энергетическая плотность означает, что аккумулятор может хранить больше энергии при одинаковом весе или объеме.

(3) Характеристики разряда и внутреннее сопротивление. Характеристики разряда аккумулятора относятся к стабильности рабочего напряжения, высоте плато напряжения и способности аккумулятора к разряду при высоком токе при определенной системе разряда. Это показывает способность аккумулятора обеспечивать нагрузку. Внутреннее сопротивление аккумулятора включает омическое внутреннее сопротивление и электрохимическое сопротивление. При разряде большим током влияние внутреннего сопротивления на характеристики разряда особенно заметно.

(4) Температурные характеристики и диапазон рабочих температур. Условия эксплуатации и рабочая среда электрического оборудования требуют, чтобы аккумулятор обладал высокими эксплуатационными характеристиками в определенном температурном диапазоне. В настоящее время рабочий температурный диапазон литиевых батарей обычно находится в пределах -30 ~ +55 ℃.

Высокотемпературные характеристики: Высокая температура, как правило, ускоряет химические реакции и может краткосрочно повысить мощность, однако также может значительно ускорить старение, сократить срок службы и увеличить риски безопасности (тепловой разгон).

Низкотемпературные характеристики: При низких температурах проводимость электролита снижается, а кинетика реакций замедляется, что приводит к резкому увеличению внутреннего сопротивления и значительному уменьшению доступной емкости и мощности (например, выключение мобильных телефонов на морозе или уменьшение запаса хода электромобилей).

(5) Характеристики хранения. После периода хранения характеристики аккумулятора могут измениться под воздействием определенных факторов, что может привести к саморазряду аккумулятора, утечке электролита, короткому замыканию в аккумуляторе и т. д.

6) Циклические характеристики. Циклический срок службы указывает на количество циклов, которое может выдержать вторичный аккумулятор после зарядки и разрядки в соответствии с установленным графиком, прежде чем его характеристики ухудшатся до определенного уровня (обычно 80% от емкости ). Это в первую очередь влияет на долговечность и срок службы аккумулятора. Чем больше циклов выдерживает аккумулятор, тем он прочнее, тем реже требуется его замена, а значит, и ниже общая стоимость владения. Во время использования аккумулятора глубокий заряд и разряд, зарядка и разрядка с высокой скоростью, высокие /низкие температуры, перезарядка и чрезмерная разрядка, а также другие факторы могут значительно сократить циклический срок службы аккумулятора.

(7) Характеристики скорости заряда и разряда. Это в основном описывает соотношение тока заряда и разряда аккумулятора к его емкости. 1c представляет собой ток, необходимый для разряда полностью заряженной батареи за один час (ток (А) = производственные мощности - Что? ). Его значение заключается в измерении способности батареи выдерживать зарядку и разрядку при высоком токе. Например, 5AH батарея:

0,5c разряд = 2,5 А ток разряда.

разряд 2C = 10 А ток разряда.

0,5c зарядка = 2,5 А ток зарядки.

Возможности зарядки и разрядки с высокой скоростью являются основой для реализации быстрой зарядки и удовлетворения требований к высокой мощности, однако зарядка и разрядка с высокой скоростью обычно уменьшают фактически доступную емкость и влияют на срок службы.

(8) Эффективность. Кулоновская эффективность : Отношение заряда, выделенного во время разряда ( А, да. ) к заряду, подведенному во время заряда ( А, да. ). Это отражает потери заряда вследствие побочных реакций (например, газовыделения) в процессе заряда и разряда, идеальное значение которого составляет 100% . Энергетическая эффективность : Отношение энергии, выделенной во время разряда ( WH ) к энергии, подведенной во время заряда ( WH ). Эта характеристика объединяет кулоновскую эффективность и эффективность напряжения (разница в напряжении заряда и разряда из-за внутреннего сопротивления), с идеальным значением 100% .

Чем выше эффективность, тем меньше энергии расходуется впустую, тем экономичнее процесс зарядки и тем меньше выделяется тепла.

(9) Эксплуатационная безопасность. Это в первую очередь относится к эксплуатационной безопасности аккумулятора при нормальных условиях использования и воздействии неблагоприятных факторов. К неблагоприятным условиям в первую очередь относятся перезарядка, глубокий разряд, короткое замыкание, падение, нагревание, прокалывание, сдавливание, удары, вибрация, погружение в морскую воду, низкое давление, высокая температура и т. д. Качество устойчивости к неблагоприятным условиям является главным критерием, определяющим возможность широкого применения аккумулятора. Аккумуляторы, недостаточно безопасные, не будут приняты рынком.

При оценке и сравнении аккумуляторов важно учитывать, что эти параметры измеряются при определенных условиях тестирования (температура, скорость зарядки/разрядки, конечное напряжение, состояние старения и т. д.). Анализ значений параметров без учета этих условий тестирования является бессмысленным. В реальных условиях эксплуатации общая эффективность аккумулятора часто представляет собой компромисс между этими параметрами.