Як оцінити акумулятор: остаточне керівництво з показників продуктивності Li-ion

Літій-іонні акумулятори все частіше використовуються завдяки своїй відмінній продуктивності. Оцінка продуктивності акумуляторів вимагає комплексного розгляду з кількох аспектів, найбільш ключовими показниками є наступні:

(1) Ємність. Ємність є однією з основних характеристик акумулятора. Вона вказує на кількість електрики, яку акумулятор може віддати. Ємність акумулятора вказує на кількість електрики, яку можна отримати від акумулятора за певних умов зарядки та розрядки (система зарядки та розрядки, струм зарядки та розрядки, напруга відключення зарядки та розрядки, температура навколишнього середовища). Це інтеграл струму за часом і зазвичай виражається в ампер-годинах (Ah) або міліампер-годинах (мА·год). мА·год зазвичай використовується для акумуляторів мобільних телефонів, а А. зазвичай використовується для акумуляторів електромобілів. Безпосередньо вказує на кількість електрики, яку може зберігати акумулятор, і безпосередньо впливає на максимальний робочий струм і час роботи акумулятора.

(2) Густина енергії. Це стосується кількості енергії, яку акумулятор може зберігати на одиницю маси або об'єму. Зазвичай виражається як питома енергетична ємність ( ват-годин на кілограм , Вт·год/кг) або об'ємна енергетична ємність ( ват-годин на літр , Вт·год/л) . Висока енергетична ємність означає, що акумулятор може зберігати більше енергії при тій самій вазі або об'ємі.

(3) Характеристики розряду та внутрішній опір. Характеристики розряду акумулятора стосуються стабільності робочої напруги, висоти напруги платформи та характеристик високострумового розряду акумулятора під певною системою розряду. Вони вказують на здатність акумулятора витримувати навантаження. Внутрішній опір акумулятора включає омічний внутрішній опір та електрохімічний опір. Під час розряду великим струмом вплив внутрішнього опору на характеристики розряду є особливо помітним.

(4) Температурні характеристики та діапазон робочих температур. Умови робочого середовища та експлуатації електричного обладнання вимагають, щоб акумулятор мав гарні характеристики в певному температурному діапазоні. Поточний робочий температурний діапазон літієвих акумуляторів, як правило, становить -30 ~ +55 ℃.

Високотемпературні характеристики: Високі температури зазвичай прискорюють хімічні реакції та можуть короткостроково підвищити потужність, але вони можуть суттєво прискорити старіння, скоротити термін служби та збільшити ризики безпеки (тепловий відрив).

Характеристики при низьких температурах: При низьких температурах провідність електроліту зменшується, а реакційна здатність уповільнюється, що призводить до різкого зростання внутрішнього опору та значного зниження доступної ємності та потужності (наприклад, вимкнення мобільних телефонів на холодному повітрі та зменшення запасу ходу електромобілів).

(5) Властивості зберігання. Після тривалого зберігання акумуляторна батарея може змінити свої характеристики через певні фактори, що призведе до саморозряду акумулятора, витоку електроліту, короткого замикання в акумуляторі тощо.

6) Циклічні характеристики. Термін служби в циклах вказує на кількість циклів, які може витримати вторинна акумуляторна батарея після зарядки та розрядки відповідно до конкретного графіка, доки її характеристики не погіршаться до певного рівня (зазвичай 80% ємності ). Це в основному впливає на міцність та термін служби акумулятора. Чим довше циклічний термін служби, тим міцніше акумуляторна батарея, тим рідше потрібно її замінювати, а загальна вартість володіння нижче. Під час використання акумулятора глибокий заряд і розряд, швидкісний заряд і розряд, високі /низькі температури, перезарядка і надмірний розряд та інші фактори можуть суттєво скоротити циклічний термін служби акумулятора.

(7) Характеристики зарядки і розрядки. В основному описує співвідношення струму зарядки і розрядки акумулятора до його ємності. 1C це потрібний струм для розряду повністю зарядженого акумулятора протягом одна година (струм (А) = місткість (Ah) ). Його значення полягає у вимірюванні здатності акумулятора витримувати високий струм зарядки та розрядки. Наприклад, 5AH акумулятор:

0.5c відключення = 2,5 А струм розрядки.

розрядка 2C = 10 А струм розрядки.

0.5c зарядка = 2,5 А струм зарядки.

Можливості швидкої зарядки та розрядки є основою для досягнення швидкої зарядки та виконання вимог високої потужності, але швидка зарядка та розрядка зазвичай зменшують фактично доступну ємність і впливають на термін служби.

(8) Ефективність. Кулонівська ефективність : Відношення заряду, що виділяється під час розряду ( А. ) до заряду, поданого під час заряджання ( А. ). Це відображає втрати заряду внаслідок побічних реакцій (наприклад, газування) під час процесів заряджання та розряджання, з ідеальним значенням 100% . Енергетична ефективність : Відношення енергії, що виділяється під час розряду ( Wh ) до енергії, поданої під час заряджання ( Wh ). Це поєднує кулонівську ефективність і вольтажну ефективність (різниця у напрузі заряджання та розряджання через внутрішній опір), з ідеальним значенням 100% .

Чим вища ефективність, тим менше енергії втрачається, тим економніше заряджання і менше виробляється тепла.

(9) Показники безпеки. Це в основному стосується безпеки акумулятора за нормальних умов використання та умов жорсткого режиму. Умови жорсткого режиму в основному включають перевищення заряду, надмірний розряд, коротке замикання, падіння, нагрівання, проколювання, стиснення, удар, вібрацію, занурення в морську воду, низький тиск, високу температуру тощо. Якість стійкості до жорстких умов є основною умовою, що визначає, чи акумулятор може широко використовуватися. Акумулятори, які недостатньо безпечні, не будуть прийняті ринком.

Порівнюючи акумулятори, слід враховувати, що ці параметри вимірюються за певних випробувальних умов (температура, швидкість заряду/розряду, кінцева напруга, стан старіння тощо). Аналіз значень параметрів без урахування цих випробувальних умов є безглуздим. У реальних умовах експлуатації загальна ефективність акумулятора часто є компромісом між цими параметрами.