1. Uvod v litij-ionsko baterijo
1.1 Stanje napolnjenosti (SOC)
Stanje napolnjenosti lahko definiramo kot stanje razpoložljive električne energije v bateriji, običajno izraženo v odstotkih.Ker se razpoložljiva električna energija spreminja s polnilnim in praznilnim tokom, temperaturo in pojavom staranja, je tudi definicija stanja napolnjenosti razdeljena na dve vrsti: absolutno stanje napolnjenosti (ASOC) in relativno stanje napolnjenosti (RSOC). .
Na splošno je razpon relativnega stanja napolnjenosti 0 % – 100 %, medtem ko je 100 %, ko je baterija popolnoma napolnjena, in 0 %, ko je popolnoma izpraznjena.Absolutno stanje napolnjenosti je referenčna vrednost, izračunana glede na načrtovano fiksno vrednost kapacitete ob izdelavi baterije.Absolutna napolnjenost nove popolnoma napolnjene baterije je 100 %;Tudi če je starajoča se baterija popolnoma napolnjena, ne more doseči 100 % pod različnimi pogoji polnjenja in praznjenja.
Naslednja slika prikazuje razmerje med napetostjo in kapaciteto baterije pri različnih stopnjah praznjenja.Višja kot je stopnja praznjenja, manjša je kapaciteta baterije.Ko je temperatura nizka, se zmanjša tudi zmogljivost baterije.
Slika 1. Razmerje med napetostjo in zmogljivostjo pri različnih stopnjah praznjenja in temperaturah
1.2 Največja polnilna napetost
Največja polnilna napetost je povezana s kemično sestavo in lastnostmi baterije.Polnilna napetost litijeve baterije je običajno 4,2 V in 4,35 V, vrednosti napetosti katodnih in anodnih materialov pa se razlikujejo.
1.3 Popolnoma napolnjen
Ko je razlika med napetostjo baterije in največjo polnilno napetostjo manjša od 100 mV in je polnilni tok zmanjšan na C/10, se lahko šteje, da je baterija popolnoma napolnjena.Pogoji polnega polnjenja se razlikujejo glede na značilnosti baterije.
Spodnja slika prikazuje značilno krivuljo polnjenja litijeve baterije.Ko je napetost akumulatorja enaka največji napetosti polnjenja in se polnilni tok zmanjša na C/10, se šteje, da je akumulator popolnoma napolnjen
Slika 2. Karakteristična krivulja polnjenja litijeve baterije
1.4 Najmanjša napetost praznjenja
Najmanjšo napetost praznjenja je mogoče določiti z mejno napetostjo praznjenja, ki je običajno napetost, ko je stanje napolnjenosti 0%.Ta vrednost napetosti ni fiksna vrednost, ampak se spreminja z obremenitvijo, temperaturo, stopnjo staranja ali drugimi dejavniki.
1.5 Popolna izpraznitev
Ko je napetost akumulatorja manjša ali enaka minimalni napetosti praznjenja, se lahko imenuje popolna izpraznitev.
1.6 Hitrost polnjenja in praznjenja (C-Rate)
Hitrost polnjenja in praznjenja je predstavitev toka polnjenja in praznjenja glede na kapaciteto baterije.Na primer, če uporabljate 1C za praznjenje eno uro, se bo v idealnem primeru baterija popolnoma izpraznila.Različne stopnje polnjenja in praznjenja bodo povzročile različno uporabno zmogljivost.Na splošno velja, da višja kot je stopnja polnjenja in praznjenja, manjša je razpoložljiva zmogljivost.
1.7 Življenjska doba cikla
Število ciklov se nanaša na število popolnih polnjenj in praznjenj baterije, ki jih je mogoče oceniti z dejansko zmogljivostjo praznjenja in konstrukcijsko zmogljivostjo.Če je skupna zmogljivost praznjenja enaka projektirani zmogljivosti, je število ciklov en.Na splošno se po 500 ciklih polnjenja in praznjenja zmogljivost popolnoma napolnjene baterije zmanjša za 10%~20%.
Slika 3. Razmerje med časi ciklov in kapaciteto baterije
1.8 Samopraznjenje
Samopraznjenje vseh baterij se poveča s povišanjem temperature.Samopraznjenje v osnovi ni tovarniška napaka, ampak lastnosti same baterije.Vendar pa bo nepravilna obdelava v proizvodnem procesu povzročila tudi povečanje samopraznjenja.Na splošno se stopnja samopraznjenja podvoji, ko se temperatura baterije poveča za 10 °C. Zmogljivost samopraznjenja litij-ionskih baterij je približno 1–2 % na mesec, medtem ko je zmogljivost različnih baterij na osnovi niklja 10 %. 15% na mesec.
Slika 4. Učinkovitost hitrosti samopraznjenja litijeve baterije pri različnih temperaturah
Čas objave: 7. februarja 2023