1. Знайомство з літій-іонним акумулятором
1.1 Стан заряду (SOC)
Стан заряду можна визначити як стан доступної електричної енергії в акумуляторі, зазвичай виражений у відсотках.Оскільки доступна електрична енергія змінюється залежно від зарядного та розрядного струму, температури та явища старіння, визначення стану заряду також поділяється на два типи: абсолютний стан заряду (ASOC) і відносний стан заряду (RSOC). .
Загалом, діапазон відносного стану заряду становить 0% – 100%, при цьому він становить 100%, коли батарея повністю заряджена, і 0%, коли вона повністю розряджена.Абсолютний рівень заряду – це еталонне значення, розраховане відповідно до проектного значення фіксованої ємності на момент виготовлення батареї.Абсолютний рівень заряду нової повністю зарядженої батареї становить 100%;Навіть якщо застаріла батарея повністю заряджена, вона не може досягти 100% за різних умов заряджання та розряджання.
На наступному малюнку показано співвідношення між напругою та ємністю батареї при різних рівнях розряду.Чим вище швидкість розряду, тим менше ємність акумулятора.Коли температура низька, ємність акумулятора також зменшується.
Малюнок 1. Зв’язок між напругою та ємністю при різних швидкостях розряду та температурах
1.2 Максимальна напруга заряджання
Максимальна зарядна напруга залежить від хімічного складу та характеристик акумулятора.Напруга зарядки літієвої батареї зазвичай становить 4,2 В і 4,35 В, а значення напруги матеріалів катода та анода будуть різними.
1.3 Повністю заряджено
Якщо різниця між напругою батареї та максимальною напругою заряджання становить менше 100 мВ, а зарядний струм зменшується до C/10, батарею можна вважати повністю зарядженою.Умови повного заряджання залежать від характеристик акумулятора.
На малюнку нижче показано типову криву зарядки літієвої батареї.Коли напруга батареї дорівнює максимальній напрузі зарядки, а струм зарядки зменшується до C/10, батарея вважається повністю зарядженою
Рисунок 2. Характеристика зарядки літієвої батареї
1.4 Мінімальна напруга розряду
Мінімальна напруга розряду може бути визначена граничною напругою розряду, яка зазвичай є напругою, коли стан заряду становить 0%.Це значення напруги не є фіксованим, воно змінюється залежно від навантаження, температури, ступеня старіння або інших факторів.
1.5 Повний розряд
Коли напруга акумулятора менше або дорівнює мінімальній напрузі розряду, це можна назвати повним розрядом.
1.6 Швидкість заряду та розряду (C-Rate)
Швидкість заряду-розряду – це відображення струму заряду-розряду відносно ємності акумулятора.Наприклад, якщо використовувати 1С для розрядки протягом однієї години, в ідеалі акумулятор розрядиться повністю.Різні швидкості заряду та розряду призведуть до різної корисної ємності.Як правило, чим вище швидкість заряду-розряду, тим менша доступна ємність.
1.7 Цикл життя
Кількість циклів означає кількість повних зарядів і розрядів батареї, які можна оцінити за фактичною розрядною ємністю та проектною ємністю.Коли накопичена ємність розряду дорівнює проектній ємності, кількість циклів має бути один.Як правило, після 500 циклів заряджання-розряджання ємність повністю зарядженого акумулятора зменшується на 10%~20%.
Рисунок 3. Зв’язок між тривалістю циклу та ємністю акумулятора
1.8 Саморозряд
Саморозряд усіх батарей буде зростати з підвищенням температури.Саморозряд в принципі не виробничий брак, а характеристики самого акумулятора.Однак неправильна обробка в процесі виробництва також спричинить збільшення саморозряду.Як правило, швидкість саморозряду збільшується вдвічі, коли температура батареї підвищується на 10 °C. Ємність саморозряду літій-іонних батарей становить приблизно 1-2% на місяць, тоді як ємність різних нікелевих батарей становить 10- 15% на місяць.
Рисунок 4. Швидкість саморозряду літієвої батареї при різних температурах
Час публікації: 07 лютого 2023 р