Teoria ładowania i rozładowania litu oraz projektowanie metody obliczania energii elektrycznej (1)

1. Wprowadzenie do baterii litowo-jonowej

1.1 Stan naładowania (SOC)

Stan naładowania można zdefiniować jako stan dostępnej energii elektrycznej w akumulatorze, zwykle wyrażony w procentach.Ponieważ dostępna energia elektryczna zmienia się w zależności od prądu ładowania i rozładowania, temperatury i zjawiska starzenia, definicja stanu naładowania jest również podzielona na dwa typy: absolutny stan naładowania (ASOC) i względny stan naładowania (RSOC) .

Ogólnie zakres względnego stanu naładowania wynosi 0% – 100%, natomiast 100%, gdy akumulator jest w pełni naładowany i 0%, gdy jest całkowicie rozładowany.Bezwzględny stan naładowania jest wartością odniesienia obliczoną zgodnie z zaprojektowaną stałą wartością pojemności przy produkcji akumulatora.Bezwzględny stan naładowania nowej, w pełni naładowanej baterii wynosi 100%;Nawet jeśli starzejąca się bateria jest w pełni naładowana, nie może osiągnąć 100% w różnych warunkach ładowania i rozładowania.

Poniższy rysunek przedstawia zależność między napięciem a pojemnością akumulatora przy różnych szybkościach rozładowania.Im wyższy stopień rozładowania, tym mniejsza pojemność akumulatora.Gdy temperatura jest niska, zmniejsza się również pojemność baterii.

1

2

Rysunek 1. Zależność między napięciem a pojemnością przy różnych szybkościach rozładowania i temperaturach

1.2 Maksymalne napięcie ładowania

Maksymalne napięcie ładowania jest związane ze składem chemicznym i charakterystyką akumulatora.Napięcie ładowania baterii litowej wynosi zwykle 4,2 V i 4,35 V, a wartości napięcia materiałów katodowych i anodowych będą się różnić.

1.3 W pełni naładowany

Kiedy różnica między napięciem akumulatora a maksymalnym napięciem ładowania jest mniejsza niż 100mV, a prąd ładowania spadnie do C/10, akumulator można uznać za w pełni naładowany.Warunki pełnego ładowania różnią się w zależności od charakterystyki akumulatora.

Poniższy rysunek przedstawia typową krzywą charakterystyki ładowania baterii litowej.Kiedy napięcie akumulatora jest równe maksymalnemu napięciu ładowania, a prąd ładowania jest zmniejszony do C/10, akumulator uważa się za w pełni naładowany

3

Rysunek 2. Krzywa charakterystyki ładowania baterii litowej

1.4 Minimalne napięcie rozładowania

Minimalne napięcie rozładowania można określić napięciem odcięcia rozładowania, które zwykle jest napięciem, gdy stan naładowania wynosi 0%.Ta wartość napięcia nie jest wartością stałą, ale zmienia się wraz z obciążeniem, temperaturą, stopniem starzenia lub innymi czynnikami.

1.5 Pełne rozładowanie

Gdy napięcie akumulatora jest mniejsze lub równe minimalnemu napięciu rozładowania, można to nazwać całkowitym rozładowaniem.

1.6 Szybkość ładowania i rozładowania (C-Rate)

Szybkość ładowania i rozładowania jest reprezentacją prądu ładowania i rozładowania w stosunku do pojemności akumulatora.Na przykład, jeśli użyjesz 1C do rozładowania przez godzinę, idealnie, bateria rozładuje się całkowicie.Różne szybkości ładowania i rozładowania będą skutkować różną pojemnością użytkową.Ogólnie rzecz biorąc, im wyższy współczynnik ładowania-rozładowania, tym mniejsza dostępna pojemność.

1.7 Cykl życia

Liczba cykli odnosi się do liczby pełnych naładowań i rozładowań akumulatora, którą można oszacować na podstawie rzeczywistej pojemności rozładowania i pojemności projektowej.Gdy skumulowana pojemność rozładowania jest równa pojemności projektowej, liczba cykli wynosi jeden.Ogólnie rzecz biorąc, po 500 cyklach ładowania i rozładowania pojemność w pełni naładowanej baterii spadnie o 10% ~ 20%.

4

Rysunek 3. Zależność między czasem cyklu a pojemnością baterii

1.8 Samorozładowanie

Samorozładowanie wszystkich akumulatorów będzie rosło wraz ze wzrostem temperatury.Samorozładowanie w zasadzie nie jest wadą fabryczną, ale charakterystyką samej baterii.Jednak niewłaściwa obróbka w procesie produkcyjnym również spowoduje wzrost samorozładowania.Ogólnie rzecz biorąc, szybkość samorozładowania zostanie podwojona, gdy temperatura akumulatora wzrośnie o 10 ° C. Zdolność samorozładowania akumulatorów litowo-jonowych wynosi około 1-2% miesięcznie, podczas gdy różnych akumulatorów niklowych wynosi 10- 15% miesięcznie.

5

Rysunek 4. Przebieg samorozładowania baterii litowej w różnych temperaturach


Czas postu: 07-02-2023