Cách Đánh Giá Một Viên Pin: Hướng Dẫn Chi Tiết Về Các Thông Số Kỹ Thuật Của Pin Li-ion

Pin lithium-ion đang ngày càng được sử dụng rộng rãi nhờ hiệu suất vượt trội. Việc đánh giá hiệu suất pin đòi hỏi phải xem xét toàn diện từ nhiều khía cạnh khác nhau, trong đó các chỉ số cốt lõi nhất bao gồm:

(1) Dung lượng. Dung lượng là một trong những đặc tính cơ bản của ắc quy. Nó đại diện cho lượng điện mà một ắc quy có thể phóng ra. Dung lượng ắc quy đề cập đến lượng điện có thể thu được từ ắc quy trong điều kiện sạc và xả nhất định (hệ thống sạc/xả, dòng điện sạc/xả, điện áp ngắt sạc/xả và nhiệt độ môi trường). Đây là tích phân của dòng điện theo thời gian và thường được biểu thị bằng ampere-giờ (ah) hoặc milliampere-giờ (mAh). mAh thường được dùng cho ắc quy điện thoại di động và Ah. thường được dùng cho ắc quy xe điện. Nó trực tiếp phản ánh lượng điện mà ắc quy có thể lưu trữ và ảnh hưởng trực tiếp đến dòng điện hoạt động tối đa cũng như thời gian hoạt động của ắc quy.

(2) Mật độ năng lượng. Điều này đề cập đến lượng năng lượng mà pin có thể lưu trữ trên mỗi đơn vị khối lượng hoặc thể tích. Thông thường được biểu thị dưới dạng mật độ năng lượng theo khối lượng ( oát-giờ trên kilôgam , Wh/kg) hoặc mật độ năng lượng theo thể tích ( oát-giờ trên lít , Wh/L) . Mật độ năng lượng cao có nghĩa là pin có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn ở cùng một khối lượng hoặc thể tích.

(3) Đặc tính xả và điện trở nội bộ. Đặc tính xả của pin đề cập đến sự ổn định của điện áp hoạt động, độ cao của nền điện áp và khả năng xả dòng cao của pin dưới một hệ thống xả nhất định. Nó thể hiện khả năng chịu tải của pin. Điện trở nội bộ của pin bao gồm điện trở nội bộ ohmic và điện trở hóa học. Khi xả ở dòng điện cao, tác động của điện trở nội bộ lên đặc tính xả càng trở nên rõ rệt hơn.

(4) Đặc tính nhiệt độ và dải nhiệt độ hoạt động. Môi trường làm việc và điều kiện sử dụng của thiết bị điện yêu cầu pin phải có hiệu suất tốt trong một khoảng nhiệt độ cụ thể. Phạm vi nhiệt độ hoạt động hiện tại của pin lithium nói chung nằm trong khoảng -30 ~ +55 ℃.

Hiệu suất ở nhiệt độ cao: Nhiệt độ cao thường làm tăng tốc độ phản ứng hóa học và có thể tăng công suất trong thời gian ngắn, nhưng cũng có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa, rút ngắn tuổi thọ và làm tăng nguy cơ an toàn (cháy nổ do mất kiểm soát nhiệt).

Hiệu suất ở nhiệt độ thấp: Ở nhiệt độ thấp, độ dẫn điện của chất điện phân giảm và động học phản ứng chậm lại, dẫn đến điện trở trong tăng mạnh và dung lượng cũng như công suất có sẵn giảm đáng kể (ví dụ như điện thoại tắt nguồn khi ở ngoài trời lạnh hoặc xe điện có phạm vi hoạt động giảm).

(5) Khả năng lưu trữ. Sau một thời gian lưu trữ, hiệu suất của pin có thể thay đổi do một số yếu tố nhất định, dẫn đến hiện tượng tự xả của pin, rò rỉ chất điện phân, ngắn mạch pin, v.v.

6) Hiệu suất chu kỳ. Tuổi thọ chu kỳ đề cập đến số lần chu kỳ mà một pin thứ cấp có thể thực hiện sau khi được sạc và xả theo một lịch trình cụ thể cho đến khi hiệu suất của nó suy giảm đến một mức độ nhất định (thường là 80% dung lượng ). Nó chủ yếu ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ sử dụng của pin. Tuổi thọ chu kỳ càng dài thì pin càng bền, cần thay thế ít thường xuyên hơn và chi phí sở hữu tổng thể thấp hơn. Trong quá trình sử dụng pin, việc sạc và xả sâu, sạc và xả với tốc độ cao, nhiệt độ cao, /thấp, sạc và xả quá mức, cùng các yếu tố khác có thể rút ngắn đáng kể tuổi thọ chu kỳ của pin.

(7) Hiệu suất tốc độ sạc và xả. Điều này chủ yếu mô tả tỷ lệ giữa dòng điện sạc và xả của pin với dung lượng của nó. 1c là đại diện cho dòng điện cần thiết để xả hết pin đã được sạc đầy trong vòng một giờ (dòng điện (A) = dung tích (ah) ). Ý nghĩa của nó là đo lường khả năng chịu đựng dòng điện cao khi sạc và xả của pin. Ví dụ, một 5AH pin:

0,5c giải phóng = 2,5A dòng xả.

xả 2C = 10A dòng xả.

0,5c sạc = 2,5A dòng sạc.

Khả năng sạc và xả với tốc độ cao là cơ sở để đạt được khả năng sạc nhanh và đáp ứng các yêu cầu về công suất lớn, tuy nhiên việc sạc/xả tốc độ cao thường làm giảm dung lượng khả dụng thực tế và ảnh hưởng đến tuổi thọ.

(8) Hiệu suất. Hiệu suất Coulombic : Tỷ lệ giữa điện tích được giải phóng trong quá trình xả ( Ah. ) và điện tích được nạp trong quá trình sạc ( Ah. ). Điều này phản ánh lượng điện tích bị mất do các phản ứng phụ (ví dụ như tạo khí) trong quá trình sạc và xả, với giá trị lý tưởng là 100% . Hiệu suất năng lượng : Tỷ lệ giữa năng lượng được giải phóng trong quá trình xả ( Wh ) và năng lượng được nạp trong quá trình sạc ( Wh ). Thông số này kết hợp cả hiệu suất Coulomb và hiệu suất điện áp (sự chênh lệch điện áp sạc và xả do điện trở nội tại), với giá trị lý tưởng là 100% .

Càng cao hiệu suất thì càng ít năng lượng bị lãng phí, việc sạc càng kinh tế hơn và sinh ra ít nhiệt hơn.

(9) Hiệu suất an toàn. Điều này chủ yếu đề cập đến hiệu suất an toàn của pin trong điều kiện sử dụng bình thường và bị lạm dụng. Các điều kiện lạm dụng chủ yếu bao gồm sạc quá mức, xả quá mức, đoản mạch, rơi rớt, làm nóng, đâm thủng, ép mạnh, va đập, rung lắc, ngâm trong nước biển, áp suất thấp, nhiệt độ cao, v.v. Chất lượng khả năng chống chịu lạm dụng là điều kiện tiên quyết quyết định liệu pin có thể được sử dụng rộng rãi hay không. Những loại pin có mức an toàn không đủ sẽ không được thị trường chấp nhận.

Khi đánh giá và so sánh các loại pin, cần lưu ý rằng các chỉ số này được đo trong những điều kiện thử nghiệm cụ thể (nhiệt độ, tốc độ sạc/xả, điện áp cuối, trạng thái lão hóa, v.v.). Việc phân tích các giá trị chỉ số mà không tính đến các điều kiện thử nghiệm này là vô nghĩa. Trong ứng dụng thực tế, hiệu suất tổng thể của một viên pin thường là kết quả của sự cân bằng giữa các chỉ số này.