Теоријата за полнење и празнење на литиум и дизајн на методот на пресметка на електрична енергија (1)

1. Вовед во литиум-јонска батерија

1.1 Состојба на товар (SOC)

Состојбата на полнење може да се дефинира како состојба на достапна електрична енергија во батеријата, обично изразена како процент.Бидејќи достапната електрична енергија варира со струјата на полнење и празнење, температурата и феноменот на стареење, дефиницијата за состојба на полнење е исто така поделена на два вида: Апсолутна состојба на полнење (ASOC) и Релативна состојба на полнење (RSOC). .

Општо земено, опсегот на релативна состојба на полнење е 0% – 100%, додека е 100% кога батеријата е целосно наполнета и 0% кога е целосно испразнета.Апсолутната состојба на полнење е референтна вредност пресметана според дизајнираната вредност на фиксен капацитет кога батеријата се произведува.Апсолутната состојба на полнење на нова целосно наполнета батерија е 100%;Дури и ако старата батерија е целосно наполнета, таа не може да достигне 100% под различни услови на полнење и празнење.

Следната слика ја прикажува врската помеѓу напонот и капацитетот на батеријата при различни стапки на празнење.Колку е поголема стапката на празнење, толку е помал капацитетот на батеријата.Кога температурата е ниска, капацитетот на батеријата исто така ќе се намали.

Слика 1. Однос помеѓу напонот и капацитетот при различни стапки на празнење и температури

1.2 Максимален напон за полнење

Максималниот напон на полнење е поврзан со хемискиот состав и карактеристиките на батеријата.Напонот за полнење на литиумската батерија е обично 4,2 V и 4,35 V, а вредностите на напонот на катодните и анодните материјали ќе варираат.

1.3 Целосно наполнето

Кога разликата помеѓу напонот на батеријата и максималниот напон за полнење е помала од 100 mV и струјата на полнење е намалена на C/10, батеријата може да се смета за целосно наполнета.Условите за целосно полнење варираат во зависност од карактеристиките на батеријата.

Сликата подолу покажува типична карактеристична крива за полнење на литиумските батерии.Кога напонот на батеријата е еднаков на максималниот напон за полнење и струјата на полнење е намалена на C/10, се смета дека батеријата е целосно наполнета

Слика 2. Карактеристична крива на полнење на литиумската батерија

1.4 Минимален напон на празнење

Минималниот напон на празнење може да се дефинира со напонот на исклучување, кој обично е напон кога состојбата на полнење е 0%.Оваа вредност на напонот не е фиксна вредност, туку се менува со оптоварување, температура, степен на стареење или други фактори.

1.5 Целосно празнење

Кога напонот на батеријата е помал или еднаков на минималниот напон на празнење, може да се нарече целосно празнење.

1.6 Стапка на полнење и празнење (C-Rate)

Стапката на полнење-празнење е претстава на струјата на полнење-празнење во однос на капацитетот на батеријата.На пример, ако користите 1C за празнење еден час, идеално, батеријата целосно ќе се испразни.Различните стапки на полнење-празнење ќе резултираат со различен употреблив капацитет.Општо земено, колку е поголема стапката на полнење-празнење, толку е помал расположивиот капацитет.

1.7 Циклус на траење

Бројот на циклуси се однесува на бројот на целосно полнење и празнење на батеријата, што може да се процени според вистинскиот капацитет на празнење и капацитетот на дизајнот.Кога акумулираниот капацитет на празнење е еднаков на проектираниот капацитет, бројот на циклуси треба да биде еден.Општо земено, по 500 циклуси полнење-празнење, капацитетот на целосно наполнетата батерија ќе се намали за 10%~20%.

Слика 3. Врска помеѓу времињата на циклусот и капацитетот на батеријата

1.8 Само-празнење

Само-празнењето на сите батерии ќе се зголеми со зголемувањето на температурата.Само-празнењето во основа не е производствен дефект, туку карактеристиките на самата батерија.Меѓутоа, несоодветниот третман во производниот процес ќе предизвика и зголемување на само-празнењето.Општо земено, стапката на самопразнење ќе се удвои кога температурата на батеријата се зголеми за 10 ° C. Капацитетот на самопразнење на литиум-јонските батерии е околу 1-2% месечно, додека оној на различни батерии базирани на никел е 10- 15% месечно.

Слика 4. Изведба на стапката на само-празнење на литиумската батерија на различни температури