تصفح الكمية:0 الكاتب:محرر الموقع نشر الوقت: 2024-04-18 المنشأ:محرر الموقع
تقدم هذه المقالة بإيجاز 8 معلمات مهمة شائعة الاستخدام في بطاريات الليثيوم ذات الطاقة الجديدة.
هذه هي المعلمة التي يهتم بها الجميع أكثر. قدرة البطارية يعد أحد مؤشرات الأداء المهمة لقياس أداء البطارية.فهو يشير إلى كمية الكهرباء المنبعثة من البطارية في ظل ظروف معينة (معدل التفريغ، ودرجة الحرارة، وجهد الإنهاء، وما إلى ذلك)، أي سعة البطارية، وعادةً ما تكون بساعات الأمبير (يتم اختصارها بـ A·H تعني 1A· ح = 3600 درجة مئوية).على سبيل المثال، إذا كانت البطارية 48V 200ah، فهذا يعني أن البطارية يمكنها تخزين 48V*200ah=9.6KWh، أي 9.6 كيلووات/ساعة من الكهرباء.تنقسم سعة البطارية إلى السعة الفعلية والقدرة النظرية والسعة المقدرة وفقًا للظروف المختلفة.
القدرة الفعلية يشير إلى كمية الكهرباء التي يمكن أن توفرها البطارية في ظل نظام تفريغ معين (درجة حرارة معينة، وكثافة تيار معينة، وجهد الإنهاء).السعة الفعلية بشكل عام لا تساوي السعة المقدرة، وترتبط مباشرة بدرجة الحرارة والرطوبة ومعدل الشحن والتفريغ، وما إلى ذلك. في ظل الظروف العادية، تكون السعة الفعلية أصغر من السعة المقدرة، وأحيانًا أصغر بكثير من السعة المقدرة ;تشير السعة النظرية إلى كمية الكهرباء التي توفرها جميع المواد النشطة المشاركة في تفاعل البطارية.أي القدرة في ظل الظروف المثالية؛
تصنيف القدرة يشير إلى قدرة المحرك أو الجهاز الكهربائي الموضح على لوحة الاسم والذي يمكنه الاستمرار في العمل لفترة طويلة في ظل ظروف العمل المقدرة.عادة، يشير إلى القدرة الظاهرة للمحول، والقدرة النشطة للمحرك، والقدرة الظاهرة أو القدرة التفاعلية لمعدات تعديل الطور.الوحدات هي VA، kVA، MVA؛في التطبيق، سيكون للحجم الهندسي وجهد الإنهاء ودرجة الحرارة ومعدل التفريغ للوحة وما إلى ذلك تأثير على سعة البطارية.على سبيل المثال، في فصل الشتاء الشمالي، إذا كنت تستخدم هاتفك المحمول في الخارج، فسوف تنخفض سعة البطارية بسرعة.
كثافة الطاقة، كثافة طاقة البطارية، هي نسبة الطاقة التي يمكن شحنها إلى كتلة أو حجم وسط تخزين الطاقة لجهاز تخزين طاقة كهروكيميائي معين.يُطلق على الأول اسم 'كثافة الطاقة الكتلية' ويسمى الأخير 'كثافة الطاقة الحجمية'.الوحدات هي واط ساعة/كجم، وات ساعة/كجم ووات ساعة/لتر Wh/لتر على التوالي.الطاقة هنا هي تكامل السعة (Ah) وجهد التشغيل (V) المذكور أعلاه.ومن الناحية التطبيقية، يعتبر مؤشر كثافة الطاقة أكثر إفادة من السعة.
على أساس الحالي تكنولوجيا بطارية ليثيوم أيون, يبلغ مستوى كثافة الطاقة الذي يمكن تحقيقه ما يقرب من 100 ~ 200 واط ساعة / كجم، والذي لا يزال منخفضًا نسبيًا وأصبح عنق الزجاجة في تطبيق بطاريات الليثيوم أيون في العديد من المواقف.تحدث هذه المشكلة أيضًا في مجال السيارات الكهربائية.عندما يكون الحجم والوزن محدودين بشكل صارم، فإن كثافة طاقة البطارية تحدد الحد الأقصى لنطاق القيادة الفردي للسيارة الكهربائية، ومن هنا ظهر المصطلح الفريد 'قلق المدى'..إذا كان نطاق القيادة الفردي للسيارات الكهربائية سيصل إلى 500 كيلومتر (على غرار مركبات الوقود التقليدية)، فيجب أن تصل كثافة طاقة خلايا البطارية إلى أكثر من 300 واط ساعة/كجم.
يعد تحسين كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم أيون عملية بطيئة، وهي أقل بكثير من قانون مور لصناعة الدوائر المتكاملة.وقد أدى ذلك إلى وجود فجوة مقصية بين تحسين أداء المنتجات الإلكترونية وتحسين كثافة طاقة البطارية، والتي تستمر في الزيادة مع مرور الوقت.يوسع.
معدل الشحن والتفريغ هو مقياس لسرعة الشحن. سيؤثر هذا المؤشر على التيار المستمر والتيار الأقصى لبطارية الليثيوم أيون عندما تعمل.وحدتها بشكل عام هي C (اختصار لمعدل C)، مثل 1/10C، 1/5C، 1C، 5C، 10C، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، السعة المقدرة للبطارية هي 20Ah، وإذا كان الشحن والتفريغ المقدر لها معدل 0.5C، وهذا يعني أنه يمكن شحن البطارية وتفريغها بشكل متكرر بتيار 20Ah*0.5C=10A، حتى جهد القطع للشحن أو التفريغ..إذا كان الحد الأقصى لمعدل التفريغ هو 10C@10s والحد الأقصى لمعدل الشحن هو 5C@10s، فيمكن تفريغ البطارية بتيار 200A لمدة 10 ثوانٍ وشحنها بتيار 100A لمدة 10 ثوانٍ.
كلما تم تحديد مؤشر معدل الشحن والتفريغ بشكل أكثر تفصيلاً، زادت أهمية التوجيه للاستخدام.وعلى وجه الخصوص، تحتاج بطاريات الليثيوم أيون، التي تستخدم كمصادر للطاقة للسيارات الكهربائية، إلى تحديد مؤشرات مستمرة ومعدل النبض في ظل ظروف درجات حرارة مختلفة لضمان استخدام بطاريات الليثيوم أيون ضمن نطاق معقول.
يتضمن جهد بطارية الليثيوم أيون جهد الدائرة المفتوحة، جهد التشغيل، جهد قطع الشحن، جهد قطع التفريغ، وغيرها من المعالم.
يعني جهد الدائرة المفتوحة أنه يتم قياس فرق الجهد بين الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية للبطارية دون أي حمل خارجي أو مصدر طاقة.هذا هو جهد الدائرة المفتوحة للبطارية.
جهد العمل هو فرق الجهد المُقاس بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة عند توصيل البطارية بحمل خارجي أو مصدر طاقة.عندما تكون البطارية في حالة صالحة للعمل ويتدفق التيار من خلالها.ال طاقة كهربائية شغالة ترتبط بتكوين الدائرة وحالة عمل المعدات، وهي قيمة متغيرة.بشكل عام، نظرًا لوجود المقاومة الداخلية للبطارية، يكون جهد التشغيل في حالة التفريغ أقل من جهد الدائرة المفتوحة، ويكون جهد التشغيل في حالة الشحن أعلى من جهد الدائرة المفتوحة.
جهد قطع الشحن/التفريغ يشير إلى أعلى وأدنى جهد تشغيل يُسمح للبطارية بالوصول إليه.سيؤدي تجاوز هذا الحد إلى حدوث بعض الأضرار غير القابلة للإصلاح للبطارية، مما يؤدي إلى انخفاض أداء البطارية، وفي الحالات الشديدة، حتى التسبب في الحرائق والانفجارات وحوادث السلامة الأخرى.
يشير عمق التفريغ إلى نسبة تفريغ البطارية إلى السعة المقدرة للبطارية.يجب ألا يتجاوز عمق تفريغ بطاريات الدورة الضحلة 25%، بينما يمكن لبطاريات الدورة العميقة تفريغ 80% من الشحنة.تبدأ البطارية في التفريغ عند الحد الأعلى للجهد وتنتهي عند الحد الأدنى من الجهد.حدد كل الطاقة المفرغة على أنها 100%.معيار البطارية 80% DOD يعني أن 80% من الطاقة قد تم تفريغها.على سبيل المثال، نسبة SOC الأولية هي 100%، وأتوقف عندما تصل إلى 20%.هذا هو 80٪ وزارة الدفاع.
سينخفض عمر بطاريات الليثيوم أيون تدريجيًا مع الاستخدام والتخزين، وسيكون هناك أداء أكثر وضوحًا.لا تزال تأخذ الهواتف الذكية كمثال، بعد استخدام الهاتف المحمول لفترة من الوقت، يمكنك أن تشعر بوضوح أن بطارية الهاتف المحمول 'ليست متينة'.في البداية، قد يتم شحنه مرة واحدة فقط يوميًا، ولكن لاحقًا قد يلزم شحنه مرتين يوميًا.وهذا يعني أن عمر البطارية يتناقص باستمرار.مظهر.
ال عمر بطاريات الليثيوم أيون وينقسم إلى معلمتين: دورة الحياة وحياة التقويم.يتم التعبير عن عمر الدورة عمومًا بوحدات المرات، وهو ما يمثل عدد المرات التي يمكن فيها شحن البطارية وتفريغها.وبطبيعة الحال، هناك شروط هنا.بشكل عام، في ظل درجة الحرارة والرطوبة المثالية، يتم إجراء الشحن والتفريغ العميق (80٪ DOD) عند الشحن المقدر وتيار التفريغ، ويتم حساب الدورة التي يتم تجربتها عندما تنخفض سعة البطارية إلى 20٪ من السعة المقدرة.تكرار.تعريف الحياة التقويمية أكثر تعقيدًا.لا يمكن دائمًا شحن البطارية وتفريغها وتخزينها ووضعها على الرف، كما لا يمكن أن تكون دائمًا في ظروف بيئية مثالية.وسوف تواجه ظروف درجات حرارة ورطوبة مختلفة، كما تتغير معدلات الشحن والتفريغ طوال الوقت، لذلك في الواقع يتطلب عمر الخدمة المحاكاة والاختبار.ببساطة، العمر التقويمي هو الفترة الزمنية التي تصل فيها البطارية إلى ظروف نهاية العمر الافتراضي (مثل تناقص السعة إلى 20%) في ظل ظروف استخدام محددة في ظل ظروف بيئة الاستخدام.يتم دمج عمر التقويم بشكل وثيق مع متطلبات الاستخدام المحددة، وعادة ما يكون من الضروري النص على شروط استخدام محددة، وظروف بيئية، وفترات تخزين، وما إلى ذلك. عمر التقويم أكثر عملية من عمر الدورة، ولكن لأن حساب عمر التقويم معقد للغاية ويستغرق لفترة طويلة جدًا، لا تقدم الشركات المصنعة للبطاريات عمومًا سوى بيانات دورة الحياة.إذا كنت بحاجة إلى بيانات الحياة التقويمية، فسيتعين عليك عادةً دفع مبلغ إضافي وسيتعين عليك الانتظار لفترة طويلة.
تشير المقاومة الداخلية لبطارية الليثيوم أيون إلى مقاومة التيار المتدفق عبر الجزء الداخلي للبطارية عندما تعمل البطارية.ويشمل المقاومة الداخلية الأومية والمقاومة الداخلية للاستقطاب.تشتمل المقاومة الداخلية للاستقطاب أيضًا على المقاومة الداخلية للاستقطاب الكهروكيميائي وقطب فرق التركيز.تقليل المقاومة الداخلية.
تتكون المقاومة الداخلية الأومية من مواد القطب الكهربائي، والإلكتروليتات، ومقاومة الحجاب الحاجز ومقاومة التلامس للأجزاء المختلفة.تشير المقاومة الداخلية للاستقطاب إلى المقاومة الناجمة عن الاستقطاب أثناء التفاعلات الكهروكيميائية، بما في ذلك المقاومة الناجمة عن استقطاب القطب الكهروكيميائي واستقطاب التركيز.
وحدة المقاومة الداخلية بشكل عام هي ملي أوم (mΩ).البطاريات ذات المقاومة الداخلية الكبيرة سوف تستهلك طاقة داخلية كبيرة وتولد حرارة خطيرة أثناء الشحن والتفريغ، الأمر الذي سيؤدي إلى تسارع الشيخوخة وتقليل عمر بطاريات الليثيوم أيون، كما سيحد من المعدل المرتفع.تطبيقات الشحن والتفريغ.لذلك، كلما كانت المقاومة الداخلية أصغر، كان عمر ومعدل أداء بطارية الليثيوم أيون أفضل.
التفريغ الذاتي هو ظاهرة تفقد فيها البطارية الطاقة إذا تركت في وضع الخمول لفترة طويلة.عند وضع البطارية فإن سعتها تتناقص باستمرار.يُطلق على معدل انخفاض السعة معدل التفريغ الذاتي، والذي يتم التعبير عنه عادةً كنسبة مئوية: %/شهر.التفريغ الذاتي هو شيء لا نريد رؤيته.ستكون البطارية المشحونة بالكامل أقل طاقة بكثير بعد تخزينها لبضعة أشهر، لذلك نأمل أن يكون معدل التفريغ الذاتي لبطاريات الليثيوم أيون منخفضًا قدر الإمكان.يجب إيلاء اهتمام خاص هنا.مرة واحدة في التفريغ الذاتي لبطارية الليثيوم أيون يؤدي إلى الإفراط في تفريغ البطارية، وعادة ما يكون التأثير لا رجعة فيه.وحتى في حالة إعادة شحنها، ستفقد السعة المتاحة للبطارية بشكل كبير وسيتراجع عمرها الافتراضي بسرعة.ولذلك، إذا تركت بطارية الليثيوم أيون دون استخدام لفترة طويلة، فيجب شحن البطارية بانتظام لتجنب التفريغ الزائد بسبب التفريغ الذاتي، مما سيؤثر بشكل كبير على أدائها.
نظرًا لخصائص المواد الكيميائية الداخلية لبطاريات الليثيوم أيون، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بنطاق درجة حرارة تشغيل معقول (البيانات الشائعة تتراوح بين -20 درجة مئوية و60 درجة مئوية).إذا تم استخدامها خارج النطاق المعقول، فسوف يتأثر أداء بطارية الليثيوم أيون.تسبب تأثيرا أكبر.
بطاريات الليثيوم أيون المصنوعة من مواد مختلفة لها نطاقات مختلفة لدرجات حرارة التشغيل.يتمتع بعضها بأداء جيد في درجات الحرارة العالية، بينما يمكن للبعض الآخر التكيف مع ظروف درجات الحرارة المنخفضة.سوف يتغير جهد العمل والسعة ومعدل الشحن والتفريغ والمعلمات الأخرى لبطاريات الليثيوم أيون بشكل كبير مع التغيرات في درجة الحرارة.الاستخدام طويل الأمد في درجات حرارة عالية أو منخفضة سوف يؤدي أيضًا إلى تسريع عملية الاحتراق العمر الافتراضي لبطاريات الليثيوم أيون.ولذلك، فإن الجهود المبذولة لإنشاء نطاق درجة حرارة تشغيل مناسب يمكن أن تزيد من أداء بطاريات الليثيوم أيون.بالإضافة إلى حد درجة حرارة التشغيل، يتم أيضًا تقييد درجة حرارة تخزين بطاريات الليثيوم أيون بشكل صارم.تخزين درجة الحرارة العالية أو المنخفضة على المدى الطويل سيكون له تأثير لا رجعة فيه على أداء البطارية.
