1. Uvod u litij-ionsku bateriju
1.1 Stanje napunjenosti (SOC)
Stanje napunjenosti može se definirati kao stanje raspoložive električne energije u bateriji, obično izraženo u postocima.Budući da dostupna električna energija varira ovisno o struji punjenja i pražnjenja, temperaturi i fenomenu starenja, definicija stanja napunjenosti također je podijeljena u dvije vrste: apsolutno stanje napunjenosti (ASOC) i relativno stanje napunjenosti (RSOC). .
Općenito, raspon relativnog stanja napunjenosti je 0% – 100%, dok je 100% kada je baterija potpuno napunjena i 0% kada je potpuno ispražnjena.Apsolutno stanje napunjenosti je referentna vrijednost izračunata prema projektiranoj vrijednosti fiksnog kapaciteta kada je baterija proizvedena.Apsolutno stanje napunjenosti nove potpuno napunjene baterije je 100%;Čak i ako je stara baterija potpuno napunjena, ne može doseći 100% pod različitim uvjetima punjenja i pražnjenja.
Sljedeća slika prikazuje odnos između napona i kapaciteta baterije pri različitim brzinama pražnjenja.Što je veća stopa pražnjenja, manji je kapacitet baterije.Kad je temperatura niska, smanjit će se i kapacitet baterije.
Slika 1. Odnos između napona i kapaciteta pri različitim brzinama pražnjenja i temperaturama
1.2 Maksimalni napon punjenja
Maksimalni napon punjenja povezan je s kemijskim sastavom i karakteristikama baterije.Napon punjenja litijske baterije obično je 4,2 V i 4,35 V, a vrijednosti napona materijala katode i anode će varirati.
1.3 Potpuno napunjen
Kada je razlika između napona baterije i maksimalnog napona punjenja manja od 100 mV, a struja punjenja smanjena na C/10, baterija se može smatrati potpuno napunjenom.Uvjeti potpunog punjenja ovise o karakteristikama baterije.
Donja slika prikazuje tipičnu karakterističnu krivulju punjenja litijske baterije.Kada je napon baterije jednak maksimalnom naponu punjenja, a struja punjenja smanjena na C/10, baterija se smatra potpuno napunjenom
Slika 2. Karakteristična krivulja punjenja litijske baterije
1.4 Minimalni napon pražnjenja
Minimalni napon pražnjenja može se definirati graničnim naponom pražnjenja, koji je obično napon kada je stanje napunjenosti 0%.Ova vrijednost napona nije fiksna vrijednost, već se mijenja s opterećenjem, temperaturom, stupnjem starenja ili drugim čimbenicima.
1.5 Potpuno pražnjenje
Kada je napon baterije manji ili jednak minimalnom naponu pražnjenja, to se može nazvati potpunim pražnjenjem.
1.6 Brzina punjenja i pražnjenja (C-Brzina)
Brzina punjenja i pražnjenja je prikaz struje punjenja i pražnjenja u odnosu na kapacitet baterije.Na primjer, ako koristite 1C za pražnjenje jedan sat, idealno bi bilo da se baterija potpuno isprazni.Različite brzine punjenja i pražnjenja rezultirat će različitim iskoristivim kapacitetom.Općenito, što je veća stopa punjenja i pražnjenja, to je manji raspoloživi kapacitet.
1.7 Životni ciklus
Broj ciklusa odnosi se na broj potpunih punjenja i pražnjenja baterije, što se može procijeniti stvarnim kapacitetom pražnjenja i projektiranim kapacitetom.Kada je akumulirani kapacitet pražnjenja jednak projektiranom kapacitetu, broj ciklusa mora biti jedan.Općenito, nakon 500 ciklusa punjenja i pražnjenja, kapacitet potpuno napunjene baterije će se smanjiti za 10%~20%.
Slika 3. Odnos između vremena ciklusa i kapaciteta baterije
1.8 Samopražnjenje
Samopražnjenje svih baterija će se povećati s porastom temperature.Samopražnjenje u osnovi nije greška u proizvodnji, već karakteristike same baterije.Međutim, neodgovarajući tretman u procesu proizvodnje također će uzrokovati povećanje samopražnjenja.Općenito, stopa samopražnjenja će se udvostručiti kada se temperatura baterije poveća za 10 °C. Kapacitet samopražnjenja litij-ionskih baterija je oko 1-2% mjesečno, dok je kod raznih baterija na bazi nikla 10- 15% mjesečno.
Slika 4. Performanse brzine samopražnjenja litijeve baterije pri različitim temperaturama
Vrijeme objave: 7. veljače 2023