Како проценити батерију: Најбоље објашњење метрика за перформансе литијум-јонских батерија

Литијум-јонске батерије се све више користе због свог изврсног рада. Процена перформанси батерија захтева комплексан приступ са више аспеката, при чему су најважније метрике следеће:

(1) Капацитет. Капацитет је једна од основних карактеристика батерије. Означава количину електричне енергије коју батерија може да испразни. Капацитет батерије се односи на количину електричне енергије која се може добити из батерије при одређеним условима пуњења и празњења (систем пуњења и празњења, струја пуњења и празњења, напон при пуњењу и празњењу, температура околине). То је интеграл струје у функцији времена и обично се изражава у ампер-часовима (Ah) или милиампер-часовима (mAh). mAh се обично користи за батерије мобилних телефона и А, а, а. се обично користи за батерије електромобила. Непосредно одражава колико електричне енергије батерија може да сачувa и директно утиче на максималну радну струју и време рада батерије.

(2) Густина енергије. Ово се односи на количину енергије коју батерија може да сачува по јединици масе или запремине. Обично се изражава као масена енергетска густина ( ват-сати по килограму , Wh/kg) или запреминска енергетска густина ( ват-сати по литру , Wh/L) . Висока енергетска густина значи да батерија може да сачува више енергије при истој тежини или запремини.

(3) Карактеристике празнjenja и унутрашњи отпор. Карактеристике празнjenja батерије односе се на стабилност радног напона, висину платформе напона и перформансе празнjenja на високој струји батерије под одређеним системом празнjenja. Оне указују на способност батерије да преноси терет. Унутрашњи отпор батерије укључује омски унутрашњи отпор и електрохемијски отпор. При празнjenju на високој струји, утицај унутрашњег отпора на карактеристике празнjenja је посебно изражен.

(4) Температурне карактеристике и опсег радних температура. Радно окружење и услови употребе електричне опреме захтевају да батерија има добар рад у оквиру одређеног температурног опсега. Тренутни радни температурни опсег литијум батерија је генерално између -30 ~ +55 ℃.

Перформансе на високим температурама: Високе температуре углавном убрзавају хемијске реакције и могу повећати снагу у кратком року, али могу значајно убрзати старење, скратити век трајања и повећати ризик од безбедносних проблема (термални нонтролисани процеси).

Перформансе на ниским температурама: На ниским температурама, електролитска проводљивост се смањује, а кинетика реакција успорава, чиме се резултује наглим повећањем унутрашњег отпора и значајним смањењем доступне капацитета и снаге (као што је искључивање мобилних телефона на хладноћи и смањење досега електромобила).

(5) Перформансе складиштења. Након периода складиштења, перформансе батерије се могу променити услед одређених фактора, што доводи до само-пражњења батерије, цурења електролита, кратког споја у батерији итд.

6) Перформансе циклуса. Век трајања циклуса односи се на број циклуса које секундарна батерија може да претрпи након пуњења и пражњења у складу са одређеним распоредом док се њене перформансе не деградирају до одређеног нивоа (обично 80% капацитета ). Примарно утиче на издржљивост и век трајања батерије. Што је дужи век трајања циклуса, батерија је издржљивија, замене су ређе и укупни трошак власништва је нижи. Током коришћења батерије, дубоко пуњење и пражњење, пуњење и пражњење великим брзинама, високе /низке температуре, претерано пуњење и пражњење и други фактори могу значајно скратити век трајања циклуса батерије.

(7) Перформансе брзине пуњења и пражњења. Ово углавном описује однос струје пуњења и пражњења батерије према њеном капацитету. 1C представља струју која је потребна за испражњивање потпуно напуне батерије за један сат (струја (A) = један сат (струја (A) = капацитет (Ah) ). Њен значај је у мерењу способности батерије да издржи високе струје пуњења и испражњавања. На пример, ако је 5AH baterija:

0.5C otpust = 2,5A струја испражњавања.

исправљање 2C = 10A струја испражњавања.

0.5C punjenje = 2,5A струја пуњења.

Могућности брзог пуњења и испражњавања су основа за постизање брзог пуњења и задовољење захтева високе снаге, али брзо пуњење и испражњавање углавном смањују стварно доступни капацитет и утичу на век трајања.

(8) Ефикасност. Кулонска ефикасност : Однос наелектрисања које се ослобађа током испоруке ( А, а, а. ) према наелектрисању унетом током пуњења ( А, а, а. ). То показује губитак наелектрисања услед бочних реакција (као што је гасовање) током процеса пуњења и испоруке, са идеалном вредношћу од 100% . Енергетска ефикасност : Однос енергије која се ослобађа током испоруке ( Шта? ) према енергији унетој током пуњења ( Шта? ). То укључује кулонску ефикасност и ефикасност напона (разлика у напонима пуњења и испоруке услед унутрашњег отпора), са идеалном вредношћу од 100% .

Што је ефикасност већа, мање се енергије губи, пуњење је економичније и ствара се мање топлоте.

(9) Безбедносни параметри. Ово се првенствено односи на безбедносну перформансу батерије у нормалним условима коришћења и условима злоупотребе. Услови злоупотребе углавном укључују прекомерно пуњење, прекомерно празнjenje, кратки спој, пад, загревање, пробад, притисак, удар, вибрације, потапање у морску воду, низак притисак, високу температуру итд. Квалитет отпорности на злоупотребу је примарни услов који одређује да ли је батерија погодна за широко коришћење. Батерије које нису довољно безбедне неће бити прихваћене на тржишту.

Када се процењују и упоређују батерије, важно је имати на уму да су ови показатељи измерени у специфичним тест условима (температура, брзина пуњења/pražnjenja, крајњи напон, стање старења итд.). Анализа вредности показатеља без обзира на ове тест услове је без смисла. У стварној примени, укупни учинак батерије често је резултат компромиса између ових показатеља.