1. Uvod u litijum-jonsku bateriju
1.1 Država zaduženja (SOC)
Stanje napunjenosti može se definirati kao stanje raspoložive električne energije u bateriji, obično izraženo u postocima.Budući da raspoloživa električna energija varira sa strujom punjenja i pražnjenja, temperaturom i fenomenom starenja, definicija stanja napunjenosti je također podijeljena u dva tipa: 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 prazna.Apsolutno stanje napunjenosti je referentna vrijednost izračunata prema projektovanoj vrijednosti fiksnog kapaciteta kada je baterija proizvedena.Apsolutno stanje napunjenosti nove potpuno napunjene baterije je 100%;Čak i ako je zastarjela 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 brzina pražnjenja, manji je kapacitet baterije.Kada je temperatura niska, kapacitet baterije će se također smanjiti.
Slika 1. Odnos između napona i kapaciteta pri različitim brzinama pražnjenja i temperaturama
1.2 Maksimalni napon punjenja
Maksimalni napon punjenja zavisi od hemijskog sastava i karakteristika baterije.Napon punjenja litijumske baterije je obično 4,2V i 4,35V, a vrijednosti napona katodnih i anodnih materijala će varirati.
1.3 Potpuno napunjen
Kada je razlika između napona baterije i maksimalnog napona punjenja manja od 100mV, a struja punjenja smanjena na C/10, baterija se može smatrati potpuno napunjenom.Uvjeti potpunog punjenja zavise od karakteristika baterije.
Na slici ispod prikazana je tipična karakteristična krivulja punjenja litijumske baterije.Kada je napon baterije jednak maksimalnom naponu punjenja, a struja punjenja smanjena na C/10, smatra se da je baterija potpuno napunjena
Slika 2. Karakteristična kriva punjenja litijumske 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 sa opterećenjem, temperaturom, stepenom starenja ili drugim faktorima.
1.5 Potpuno pražnjenje
Kada je napon baterije manji ili jednak minimalnom naponu pražnjenja, to se može nazvati potpunim pražnjenjem.
1.6 Stopa punjenja i pražnjenja (C-Rate)
Brzina punjenja-pražnjenja je prikaz struje punjenja-pražnjenja u odnosu na kapacitet baterije.Na primjer, ako koristite 1C za pražnjenje jedan sat, u idealnom slučaju, baterija će se potpuno isprazniti.Različite stope punjenja i pražnjenja će rezultirati različitim upotrebljivim kapacitetom.Generalno, što je veća stopa punjenja-pražnjenja, manji je raspoloživi kapacitet.
1.7 Životni vijek ciklusa
Broj ciklusa se odnosi na broj potpunog punjenja i pražnjenja baterije, što se može procijeniti stvarnim kapacitetom pražnjenja i projektnim kapacitetom.Kada je akumulirani kapacitet pražnjenja jednak projektnom kapacitetu, broj ciklusa će biti jedan.Generalno, nakon 500 ciklusa punjenja-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 sa povećanjem temperature.Samopražnjenje u osnovi nije proizvodni nedostatak, već karakteristike same baterije.Međutim, nepravilan tretman u procesu proizvodnje također će uzrokovati povećanje samopražnjenja.Općenito, brzina samopražnjenja će se udvostručiti kada se temperatura baterije poveća za 10 °C. Kapacitet samopražnjenja litijum-jonskih baterija je oko 1-2% mjesečno, dok je kod raznih baterija na bazi nikla 10- 15% mjesečno.
Slika 4. Performanse brzine samopražnjenja litijumske baterije na različitim temperaturama
Vrijeme objave: Feb-07-2023