Įtampa ir talpa ličio baterijose: kokie yra skirtumai

GEB kasdien gaminame ličio baterijas, skirtas naudoti{0}}realiame pasaulyje. Klientai dažnai mūsų klausia, kodėl akumuliatorius vieną akimirką nuskaito 3,8 V ir greitai nukrenta veikiamas apkrovos, nors jis vis dar turi daug įkrovos. Sumišimas beveik visada kyla dėl to paties: susimaišymoįtampa ir talpa.

Šie du skaičiai apibūdina visiškai skirtingus dalykus, tačiau jie veikia kartu, kad nuspręstų, kiek iš tikrųjų gali veikti jūsų akumuliatorius. Aiškiai išskaidykime, kad galėtumėte priimti geresnius sprendimus rinkdamiesi ar naudodami ličio baterijas.

Ką iš tikrųjų reiškia įtampa ir talpa

Įtampayra elektrinio slėgio skirtumas tarp teigiamų ir neigiamų elemento gnybtų. Tai rodo, kaip stipriai baterija gali stumti elektronus per grandinę. Praktiškai kalbame apie tris svarbias įtampos vertes:

• Nominali įtampa(vidutinė darbinė įtampa, pvz., 3,2 V LiFePO4 arba 3,7 V NMC)
• Įkrovimo nutraukimo{0}}įtampa(dažniausiai 4,2 V daugumai Li-jonų elementų)
• Iškrovos nutraukimo{0}}įtampa(paprastai 3,0 V arba 2,5 V, priklausomai nuo chemijos)

TalpaKita vertus, matuojamas bendras akumuliatoriaus įkrovimo kiekis, išreikštas amper{0}}valandomis (Ah) arba miliamper{1}}valandomis (mAh). 100 Ah baterija teoriškai gali tiekti 100 amperų vienai valandai arba 10 amperų 10 valandų, kol ji išsikrauna.

Tikroji turima energija gaunama derinant abu:

Energija (Wh)=Įtampa × Talpa

Pavyzdžiui, 48V 100Ah akumuliatorius sukaupia 4,8 kWh energijos. Tai yra skaičius, kuris iš tikrųjų parodo, kiek laiko gali veikti jūsų saulės sistema, šakinis krautuvas ar elektrinis įrankis.

Daugelis žmonių žiūri tik į multimetro įtampą ir mano, kad baterija beveik išseko, kai ji nukrenta žemiau 3,7 V. Tiesą sakant, šis rodmuo dažnai reiškia, kad akumuliatoriuje vis dar liko 40–60% talpos, priklausomai nuo apkrovos ir chemijos.

Kaip įtampa ir talpa yra susiję vienas su kitu

Įtampa ir talpanėra nepriklausomi. Išmatuota įtampa keičiasi, kai baterija iškrauna išsaugotą įkrovą. Šį ryšį lemia ličio jonų judėjimas tarp elektrodų ir susidarantis cheminis potencialas.

Paprastais žodžiais tariant, kai baterija išsikrauna, ličio jonai palieka anodą ir juda link katodo. Išmatuojamasatviros{0}}grandinės įtampa (OCV)yra skirtumas tarp potencialų prie dviejų elektrodų. Keičiantis ličio jonų koncentracijai, įtampa palaipsniui krenta.

Tačiau šis kritimas retai būna linijinis. Didžioji dalis talpos pristatoma santykinai plokščiu metu.įtampos platforma." Kai platforma baigiasi, įtampa smarkiai nukrenta link ribinio taškovien įtampaįvertinti likusį vykdymo laiką sukelia klaidų.

GEB tai matome kiekvieną kartą, kai išbandome pakuotes. Ląstelė ilgą laiką gali patogiai sėdėti esant 3,65 V įtampai, tuo pat metu teikdama didžiąją dalį savo vardinės vertėstalpa.

Iškrovos kreivės supratimas

Theiškrovos kreivėtiksliai parodo, kaip įtampa elgiasi išnaudojant talpą. Įprasta ličio akumuliatoriaus kreivė turi tris skirtingas fazes:

Pradinis kritimas nuo pilno įkrovimo įtampos

Ilga, palyginti plokščia platforma, kurioje tiekiama daugiausiai pajėgumų

Staigus kelio galas, nes įtampa greitai krenta, kad{0}}nutrūktų

Čia yra praktiškasįtampa vs SOC lentelėstandartinei NMC ląstelei skirtingomis sąlygomis (matuojama 25 laipsnių kampu):

Atkreipkite dėmesį, kaip įtampa veikiant apkrovai visada yra mažesnė už atvirosios{0}}grandinės įtampą. Didesnė iškrovimo srovė sukelia didesnį įtampos kritimą dėl vidinės varžos ir poliarizacijos efektų.

Kasdien naudojant šią kreivę keičia keli veiksniai:

• Didesnis C-greitas → ankstesnis ir gilesnis įtampos kritimas
• Žemesnė temperatūra → sumažinta įtampa ir prieinamatalpa
• Daugiau įkrovimo{0}}iškrovimo ciklų → platforma palaipsniui nusileidžia ir mažiau išsilygina

Štai kodėl baterija, kuri kažkada veikė 8 valandas ta pačia įtampa, po 500 ciklų gali veikti tik 6 valandas.

LiFePO4 vs NMC: labai skirtinga įtampos ir talpos elgsena

Pasirinkta chemija keičiaįtampos{0}}talpos santykisdramatiškai.

LiFePO4 (LFP)ląstelės veikia vardine 3,2 V įtampa, o ypač plokščiaiškrovimo platforma. Įtampa išlieka nepaprastai stabili tarp maždaug 3,3 V ir 3,0 V didžiojoje talpos dalyje. Dėl šio plokštumo galite labiau nuspėti vykdymo laiką ir geriau naudoti realias programas. LFP yra tinkamiausias pasirinkimas saulės energijos kaupimui, jūrų sistemoms ir visur, kur svarbiausia yra ilgas ciklas ir sauga.

NMCląstelės veikia esant 3,6–3,7 V vardinei įtampai ir tiekia didesnį energijos tankį. Jųiškrovos kreivėturi pastebimą nuolydį, o tai reiškia, kad įtampa krenta stabiliau, kai naudojama talpa. Dėl to NMC geriau tinka programoms, kurioms reikalinga didelė galia arba kompaktiškas dydis, pvzelektrinis įrankiss, dronai ir tam tikri EV paketai.

Čia yra palyginimas-prie-:

GEB gaminame abi chemines medžiagas ir dažnai rekomenduojame LFP, kai klientams reikia patikimos ilgalaikės{0}}galios, o NMC-pagrįstus paketus siūlome, kai svarbiausi prioritetai yra svoris ir galios tankis.

Praktinės pasekmės realiam naudojimui

Įtampanukritimas veikiant apkrovai, temperatūros poveikis ir senėjimas – visa tai turi įtakos tam, kiek pajėgumų iš tikrųjų galite išgauti.

A 48V sistematuri aiškų pranašumą, palyginti su 24 V arba 12 V dėl tos pačios galios. Kadangi srovė sumažėja perpus, I²R nuostoliai gerokai sumažėja -, dažnai 30–40 %. Įkrovimas taip pat baigiamas greičiau, o laidai gali būti plonesni. Didesniam energijos kaupimui ar varomajai galiai perėjimas prie aukštesnės įtampos beveik visada pagerina efektyvumą.

Svarbus ir laikymo sąlygos. Rekomenduojame ličio baterijas laikyti 40-60 proc.SOCilgalaikiam saugojimui-. Dauguma GEB elementų pristatomi su maždaug 50 % įkrovimu, nes šis lygis pasirodė esąs geriausias siekiant sumažinti kalendoriaus senėjimą ir išlaikyti atsigavimą virš 98 % net po ištisų metų.

Niekada nevertinkite likusios talpos tik pagal įtampą esant apkrovai. Visada leiskite akumuliatoriui pailsėti kelias minutes ir išmatuokite OCV, jei reikia apytikslės įvertinimo. ModernusBMS vienetaiSujunkite įtampos, srovės integravimą (kulonų skaičiavimą) ir temperatūros duomenis, kad būtų kur kas tikslesniSOCskaitymai.

Paskutinės mintys

Įtampapasako jums jėgą.Talpanurodo visą galimą mokestį. Tikras našumas atsiranda dėl to, kaip jie sąveikauja pagal jūsų konkrečią apkrovą, temperatūrą ir darbo ciklą.

Kaip rasti tinkamą pusiausvyrąįtampos platforma, bendros talpos, o chemija yra tai, kas skiria gerą bateriją nuo blogai veikiančio šioje srityje. GEB mes praleidžiame daug laiko optimizuodami elektrodų santykį, įtampos langus ir medžiagų pasirinkimą, kad mūsų elementai užtikrintų nuoseklų įtampos elgesį ir patikimą pajėgumą per šimtus ar tūkstančius ciklų.

Jei kuriate naują sistemą arba vertinate akumuliatoriaus galimybes, nedvejodami susisiekite su mumis. Nurodykite savo įtampos poreikį, numatomą veikimo laiką ir veikimo sąlygas. Galime rekomenduoti tinkamą cheminę medžiagą ir pakuotės konfigūraciją, kuri iš tikrųjų atitinka jūsų programą, o ne tik antraštės specifikacijas.