Grundläggande om batteriprestanda: Kärnparametrar och deras samspel

Batterikapacitet (mAh): ett mått på batterikraft

1. Definition och väsen

Batterikapacitet uttrycks i milliamperetimmar (mAh), vilket är produkten av ström (milliampere, mA) och tid (timmar, h). Till exempel innebär en 1000 mAh-batteri:

Urladdning vid 1000 mA (1 A) kan hålla i 1 timme;

Urladdning vid 500 mA kan hålla i 2 timmar.

I grunden: mAh mäter den totala mängden laddning ett batteri kan lagra, oberoende av spänning, ungefär som "volymskapaciteten" hos en hink.

2. Vanlig missuppfattning: Hög mAh ≠ Lång batteritid

Missuppfattning: Att tro att ett batteri med 5000 mAh säkert håller längre än ett med 3000 mAh.

Sanningen: Batteritiden bestäms av energi (Wh), inte bara kapacitet.

 

Energidensitet (Wh/kg): den centrala indikatorn för portabilitet

1. Definition och betydelse

Energidensitet syftar på mängden energi som lagras per enhetsvikt av en batteri (Wh/kg) och är en nyckelparameter för att mäta ett batteris "smalhetsförmåga":

Volymetrisk energidensitet (Wh/L): påverkar enhetens tjocklek (såsom mobiltelefonbatterier);

Massenergidensitet (Wh/kg): bestämmer utrustningens lätthet (såsom räckvidden hos elbilar).

2. Jämförelse av energidensitet mellan olika teknikvägar.

Batterityp	Massenergidensitet (Wh/kg)	Typiska Tillämpningar
Blyackumulator	50-70	Elbils startbatteri
Litiumjärnphosphatbatteri	140-200	Energilagringskraftverk, lastbilar
Ternärt litiumbatteri	250-350	Elbilar, högklassiga mobiltelefoner
Fast litiumbatteri	350-500 (under utveckling)	Elbilar och drönare av nästa generation

3. Det dubbelbladiga svärdet av energitäthet

Fördelar: När energitätheten i litiumbatterier med tre grundämnen når 300 Wh/kg kan räckvidden för elbilar överstiga 600 km;

Utmaning: För varje 10 % ökning av energitäthet ökar risken för termisk obalans med 15 %, vilket kräver ett mer komplext temperaturregleringssystem.

 

Ladd- och urladdningskurvor: batteriets "elektrokardiogram"

1. Den elektrokemiska koden bakom kurvan

Laddnings- och urladdningskurvan visar hur batterispänningen förändras med effekten, med typiska egenskaper:

Laddningsfas:

Konstant strömladdning (spänningen stiger snabbt);

Konstant spänningsladdning (strömmen minskar gradvis, spänningen stabiliseras);

Urladdningsfas:

Spänningen sjunker först snabbt, går in i en stabil period med oförändrad spänning och sjunker slutligen kraftigt till frånkopplingsspänningen.

 

2. Nyckelparameteranalys

Spänningsplattform: Det spann där spänningen förblir stabil under urladdning. Ju högre och längre plattformen är, desto bättre prestanda hos batteriet.

Exempel: En litiumjärnfosfatbatteris urladdningsplattform är 3,2 V, medan en litiumternärbatteris plattform är 3,7 V, vilket innebär att den senare har högre energi.

Polariseringsfenomen: Spänningen sjunker snabbare vid urladdning med hög ström (t.ex. sjunker spänningen 0,5 V mer vid 10C-urladdning än vid 1C-urladdning) på grund av ökad förlust i inre resistans.

3. Relation mellan kurvan och användningsscenarier

Elbilsacceleration: kräver hög strömdurladdning (5-10C), och kräver en plattform med liten lutning (liten spänningsfluktuation);

Lagring av energi för toppreglering: långvarig laddurladdning med liten ström (under 0,5C), plattformsstabilitet är viktigare.

 

Cykellivslängd: En timer för batteriets hållbarhet

1. Definition och standarder

Cykellivslängd syftar på antalet fullständiga cykler från full laddning till tom (DOD=100 %) och sedan full laddning igen, tills kapaciteten minskat till 80 % av det märkta värdet.

Typiska data:

Ternär litiumbatteri: 1000 cykler (DOD=100 %);

Litiumjärnfosfatbatteri: 3000 cykler (DOD=100 %);

Bly-syra batteri: 500 cykler (DOD=80 %).

2. De "fyra dödande" faktorerna som påverkar cykellivslängden

Överladdning och överurladdning: Laddning över 4,3 V eller urladdning under 2,5 V orsakar permanent skada på elektrodestrukturen;

Högtemperatur-miljö: Lagring vid 60 °C i 1 månad, cykellivslängden förkortas med 50 %;

Högströms laddning och urladdning: 10C snabbladdning minskar antalet cykler med 30 % jämfört med 0,5C snabbladdning;

Långvarigt lagring i fulladdat tillstånd: När en litiumbatteri lagras i fulladdat tillstånd i en månad minskar kapaciteten med 5 %.

3. Den gyllene regeln för att förlänga livslängden

Grundlig laddning och urladdning: Håll SOC mellan 20 % och 80 % för dagligt bruk (t.ex. ladda din telefon när batteriet är på 20 %).

Undvik höga temperaturer: Undvik direkt solljus när du laddar din elbil. När temperaturen i bilen överstiger 60 °C på sommaren kommer batteriets livslängd att minska snabbt.

Regelbunden fullständig laddning och urladdning: Slutför en fullständig laddning till tom urladdning var tredje månad och kalibrera BMS strömindikeringen.

 

Kärnparametrarnas "kopplade effekt"

1. Avvägningen mellan energitäthet och cykellivslängd

Ternära litiumbatterier har hög energitäthet men kort cykellivslängd, vilket gör dem lämpliga för elfordon som kräver längre räckvidd.

Litiumjärnfosfatbatterier har lång cykellivslängd men låg energitäthet, vilket gör dem mer lämpliga för energilagringskraftverk (som kräver frekvent laddning och urladdning).

2. Samverkan mellan kapacitet och laddnings/urladdningskurvor

Batterier med hög kapacitet (t.ex. 5000 mAh) har vanligtvis större inre resistans, och spänningsplattformen sjunker mer markant vid urladdning med hög ström;

Vid samma kapacitet har batterier med en högre spänningsplattform (t.ex. 3,7 V jämfört med 3,2 V) högre energi, men kan åtföljas av högre polariseringsförluster.