Spriegums pret ietilpību litija baterijās: kādas ir atšķirības

Uzņēmumā GEB mēs katru dienu ražojam litija baterijas{0}}reālām vajadzībām. Klienti mums bieži jautā, kāpēc akumulators vienā mirklī nolasa 3,8 V un slodzes laikā ātri nokrīt, lai gan tam joprojām ir daudz uzlādes. Apjukums gandrīz vienmēr ir saistīts ar vienu un to pašu: sajaukšanosspriegums un jauda.

Šie divi skaitļi raksturo pilnīgi dažādas lietas, tomēr tie darbojas kopā, lai izlemtu, cik daudz darba jūsu akumulators faktiski var veikt. Sadalīsim to skaidri, lai jūs varētu pieņemt labākus lēmumus, izvēloties vai izmantojot litija baterijas.

Ko patiesībā nozīmē spriegums un jauda

Spriegumsir elektriskā spiediena starpība starp šūnas pozitīvajiem un negatīvajiem spailēm. Tas norāda, cik spēcīgi akumulators var izspiest elektronus caur ķēdi. Praksē mēs runājam par trim svarīgām sprieguma vērtībām:

• Nominālais spriegums(vidējais darba spriegums, piemēram, 3,2 V LiFePO4 vai 3,7 V NMC)
• Uzlādes pārtraukuma-spriegums(parasti 4,2 V lielākajai daļai Li-jonu elementu)
• Izlādes{0}}izslēgšanas spriegums(parasti 3,0 V vai 2,5 V atkarībā no ķīmijas)

Jaudano otras puses, mēra kopējo akumulatora uzlādes apjomu, kas izteikts ampēros -stundās (Ah) vai miliampērstundās (mAh). 100 Ah akumulators teorētiski var nodrošināt 100 ampērus vienu stundu vai 10 ampērus desmit stundas, pirms tas ir tukšs.

Reālā pieejamā enerģija rodas, apvienojot abus:

Enerģija (Wh)=Spriegums × Jauda

Piemēram, 48V 100Ah akumulators uzglabā 4,8 kWh enerģijas. Šis ir skaitlis, kas faktiski norāda, cik ilgi jūsu saules sistēma, iekrāvējs vai elektroinstruments var darboties.

Daudzi cilvēki skatās tikai uz multimetra spriegumu un domā, ka akumulators ir gandrīz izlādējies, kad tas nokrītas zem 3,7 V. Patiesībā šis rādījums bieži nozīmē, ka akumulatoram joprojām ir atlikuši 40–60% jaudas atkarībā no slodzes un ķīmijas.

Kā spriegums un jauda ir saistīti viens ar otru

Spriegums un jaudanav neatkarīgi. Izmērītais spriegums mainās, kad akumulators atbrīvo saglabāto lādiņu. Šīs attiecības nosaka litija jonu kustība starp elektrodiem un no tā izrietošais ķīmiskais potenciāls.

Vienkārši izsakoties, kad akumulators izlādējas, litija joni atstāj anodu un virzās uz katodu. Izmērāmaisatvērtas{0}}ķēdes spriegums (OCV)ir atšķirība starp potenciāliem pie diviem elektrodiem. Mainoties litija jonu koncentrācijai, spriegums pakāpeniski samazinās.

Tomēr šis kritums reti ir lineārs. Lielākā daļa jaudas tiek piegādāta salīdzinoši plakanā laikā "sprieguma platforma." Kad platforma beidzas, spriegums strauji pazeminās pret -nogriešanas punktu. Tieši šī ne-lineārā darbība ir iemesls, kāpēc paļauties uzspriegums vienlai novērtētu atlikušo izpildlaiku, rodas kļūdas.

Uzņēmumā GEB mēs to redzam katru reizi, kad pārbaudām iepakojumus. Šūna var ērti sēdēt pie 3,65 V ilgu laiku, vienlaikus nodrošinot lielāko daļu no tās nominālās vērtībasjaudu.

Izlādes līknes izpratne

Theizlādes līkneprecīzi parāda, kā spriegums darbojas, kad jauda tiek izmantota. Tipiskai litija akumulatora līknei ir trīs atšķirīgas fāzes:

Sākotnējais kritums no pilnas uzlādes sprieguma

Gara, salīdzinoši plakana platforma, kur tiek piegādāta lielākā jauda

Ass ceļgals galā, jo spriegums strauji krītas, lai{0}}atslēgtos

Šeit ir praktiskaspriegums vs SOC tabulastandarta NMC šūnai dažādos apstākļos (mērīts 25 grādos):

Ievērojiet, kā spriegums zem slodzes vienmēr ir zemāks par atvērtās{0}}ķēdes spriegumu. Lielāka izlādes strāva izraisa lielāku sprieguma kritumu iekšējās pretestības un polarizācijas efektu dēļ.

Vairāki faktori maina šo līkni ikdienas lietošanā:

• Lielāks C{0}} ātrums → agrāks un dziļāks sprieguma kritums
• Zemāka temperatūra → samazināts spriegums un pieejamsjaudu
• Vairāk uzlādes{0}}izlādes ciklu → platforma pakāpeniski pazeminās un saplacinās

Tāpēc akumulators, kas reiz darbojās 8 stundas ar tādu pašu spriegumu, pēc 500 cikliem var darboties tikai 6 stundas.

LiFePO4 pret NMC: ļoti atšķirīga sprieguma un jaudas uzvedība

Jūsu izvēlētā ķīmija mainasprieguma{0}}jaudas attiecībadramatiski.

LiFePO4 (LFP)šūnas darbojas ar nominālo 3,2 V spriegumu ar ārkārtīgi plakanuizkraušanas platforma. Spriegums saglabājas ļoti stabils no aptuveni 3,3 V līdz 3,0 V lielākajai daļai jaudas. Šis vienmērīgums nodrošina paredzamāku izpildes laiku un labāk izmantojamu jaudu reālās lietojumprogrammās. LFP ir vēlamā izvēle saules enerģijas uzglabāšanai, jūras sistēmām un visur, kur ir vissvarīgākais ilgs kalpošanas laiks un drošība.

NMCšūnas darbojas ar 3,6–3,7 V nominālo spriegumu un nodrošina lielāku enerģijas blīvumu. Viņuizlādes līkneir manāms slīpums, kas nozīmē, ka spriegums samazinās vienmērīgāk, kad tiek izmantota jauda. Tas padara NMC labāk piemērotu lietojumprogrammām, kurām nepieciešama liela jauda vai kompakts izmērs, piemēram,elektroinstrumentss, droniem un noteiktiem EV komplektiem.

Šeit ir -blakus-salīdzinājums:

Uzņēmumā GEB mēs ražojam abas ķīmiskās vielas un bieži vien iesakām LFP, ja klientiem ir nepieciešama uzticama ilgstoša{0}} jauda, ​​savukārt mēs iesakām NMC-pakas, kad svars un jaudas blīvums ir galvenā prioritāte.

Praktiskās sekas reālai lietošanai

Spriegumsnoliekšanās zem slodzes, temperatūras ietekme un novecošana ietekmē to, cik daudz jaudas jūs faktiski varat iegūt.

A 48V sistēmair nepārprotamas priekšrocības salīdzinājumā ar 24 V vai 12 V ar tādu pašu jaudu. Tā kā strāva tiek samazināta uz pusi, I²R zudumi ievērojami samazinās - bieži par 30–40%. Uzlāde beidzas arī ātrāk, un vadi var būt plānāki. Lielākai enerģijas uzkrāšanai vai dzinējspēkam pāreja uz augstāku spriegumu gandrīz vienmēr uzlabo efektivitāti.

Svarīgi ir arī uzglabāšanas nosacījumi. Mēs iesakām saglabāt litija akumulatoru 40-60%SOCilgstošai{0}}uzglabāšanai. Lielākā daļa GEB elementu tiek piegādāti ar aptuveni 50% uzlādi, jo šis līmenis ir izrādījies vislabākais, lai samazinātu kalendāra novecošanos, vienlaikus saglabājot atjaunošanos virs 98% pat pēc pilna gada.

Nekad nenovērtējiet atlikušo jaudu tikai pēc sprieguma slodzes apstākļos. Vienmēr ļaujiet akumulatoram dažas minūtes atpūsties un izmēriet OCV, ja nepieciešams aptuvens novērtējums. MūsdienīgsBMS vienībasApvienojiet spriegumu, strāvas integrāciju (kulonu skaitīšanu) un temperatūras datus, lai iegūtu daudz precīzākus datusSOClasījumi.

Pēdējās domas

Spriegumsstāsta jums spēku.Jaudaparāda kopējo pieejamo maksu. Patiesa veiktspēja izriet no tā, kā šie divi mijiedarbojas jūsu konkrētajā slodzē, temperatūrā un darba ciklā.

Pareiza līdzsvara iegūšana starpsprieguma platforma, kopējā jauda, un ķīmija ir tas, kas atšķir labu akumulatoru no tāda, kura veiktspēja šajā jomā ir zema. Uzņēmumā GEB mēs pavadām daudz laika, lai optimizētu elektrodu attiecības, sprieguma logus un materiālu izvēli, lai mūsu šūnas nodrošinātu konsekventu sprieguma darbību un uzticamu jaudu simtiem vai tūkstošiem ciklu.

Ja plānojat jaunu sistēmu vai novērtējat akumulatora iespējas, sazinieties ar mums. Pastāstiet mums savu sprieguma prasību, paredzamo darbības laiku un darbības apstākļus. Mēs varam ieteikt pareizo ķīmijas un iepakojuma konfigurāciju, kas faktiski atbilst jūsu lietojumprogrammai, nevis tikai atbilst virsraksta specifikācijām.