Cara maca kurva discharge baterei

Cara maca kurva discharge baterei

Baterei minangka sistem elektrokimia lan termodinamika sing kompleks, lan macem-macem faktor mengaruhi kinerja. Mesthine, kimia baterei minangka faktor sing paling penting. Nanging, nalika ngerti jinis baterei sing paling cocog kanggo aplikasi tartamtu, sampeyan uga kudu nimbang faktor kayata tingkat muatan, suhu operasi, kahanan panyimpenan, lan rincian struktur fisik. Kaping pisanan, sawetara istilah kudu ditetepake:

★ voltase sirkuit mbukak (Voc) punika voltase antarane terminal baterei nalika ora mbukak ing baterei.

★ tegangan terminal (Vt) punika voltase antarane terminal baterei nalika mbukak iki Applied kanggo baterei; Biasane luwih murah tinimbang Voc.

Tegangan cut-off (Vco) yaiku voltase nalika baterei wis kosong, kaya sing wis ditemtokake. Senajan biasane isih ana daya baterei, operasi ing voltase ngisor Vco bisa ngrusak baterei.

★ Kapasitas ngukur total jam ampere (AH) sing bisa diwenehake baterei nalika kebak, nganti Vt tekan Vco.

Rate discharge pangisian daya (C-Rate) yaiku tingkat baterei diisi utawa dibuwang relatif marang kapasitas sing dirating. Contone, tingkat 1C bakal ngisi daya utawa ngeculake baterei kanthi lengkap sajrone 1 jam. Ing tingkat discharge 0,5C, baterei bakal kosong ing 2 jam. Nggunakake C-Rate sing luwih dhuwur biasane nyuda kapasitas baterei sing kasedhiya lan bisa ngrusak baterei.

★ Status pangisian daya baterei (SoC) ngitung kapasitas baterei sing isih ana minangka persentasi saka kapasitas maksimal. Nalika SoC tekan nol lan Vt tekan Vco, bisa uga isih ana daya baterei sing isih ana ing baterei, nanging tanpa ngrusak baterei lan mengaruhi kapasitas sabanjure, baterei ora bisa dibuwang maneh.

★ Depth discharge (DoD) minangka pelengkap saka SoC, sing ngukur persentase kapasitas baterei sing wis kosong; DoD=100- SoC.

① Siklus urip yaiku jumlah siklus sing kasedhiya sadurunge baterei tekan pungkasan umur layanan.

Pungkasan umur baterei (EoL) nuduhake ora bisa digunakake baterei miturut spesifikasi minimal sing wis ditemtokake. EoL bisa diukur kanthi macem-macem cara:

① Kapasitas bosok adhedhasar persentase nyuda kapasitas baterei dibandhingake karo kapasitas sing dirating ing kondisi sing ditemtokake.

② Atenuasi daya adhedhasar daya maksimum baterei ing persentase tartamtu dibandhingake karo daya dirating ing kahanan tartamtu.

③ Output energi ngitung jumlah total energi sing samesthine bakal diproses baterei sajrone umure, kayata 30MWh, adhedhasar kondisi operasi tartamtu.

★ Status kesehatan (SoH) baterei ngukur persentase umur migunani sing isih ana sadurunge tekan EoL.

Kurva polarisasi

Kurva discharge baterei dibentuk adhedhasar efek polarisasi baterei sing kedadeyan sajrone proses discharge. Jumlah energi sing bisa diwenehake baterei ing kahanan operasi sing beda-beda, kayata C-rate lan suhu operasi, raket banget karo area ing kurva discharge. Sajrone proses discharge, Vt baterei bakal suda. Penurunan Vt ana gandhengane karo sawetara faktor utama:

✔ IR drop - Penurunan voltase baterei sing disebabake dening arus sing ngliwati resistensi internal baterei. Faktor iki mundhak linearly ing tingkat discharge relatif dhuwur, karo suhu pancet.

✔ Polarisasi aktivasi - nuduhake macem-macem faktor perlambatan sing ana gandhengane karo kinetika reaksi elektrokimia, kayata fungsi kerja sing kudu diatasi ion ing persimpangan antarane elektroda lan elektrolit.

✔ Polarisasi konsentrasi - Faktor iki nganggep resistensi sing diadhepi ion sajrone transfer massa (difusi) saka elektroda siji menyang elektroda liyane. Faktor iki ndominasi nalika baterei lithium-ion kosong, lan kemiringan kurva dadi tajem banget.

Kurva polarisasi (kurva discharge) baterei nuduhake efek kumulatif saka penurunan IR, polarisasi aktivasi, lan polarisasi konsentrasi ing Vt (potensial baterei). (Gambar: BioLogic)

Pertimbangan kurva discharge

Baterei wis dirancang kanggo macem-macem aplikasi lan nyedhiyakake macem-macem karakteristik kinerja. Contone, paling ora ana enem sistem kimia ion lithium dhasar, saben duwe set fitur unik dhewe. Kurva discharge biasane diplot karo Vt ing sumbu Y, dene SoC (utawa DoD) diplot ing sumbu X. Amarga korélasi antara kinerja baterei lan macem-macem paramèter kayata C-rate lan suhu operasi, saben sistem kimia baterei duwe seri kurva discharge adhedhasar kombinasi parameter operasi tartamtu. Contone, tokoh ing ngisor iki mbandhingake kinerja discharge saka rong sistem kimia lithium-ion umum lan baterei timbal-asam ing suhu kamar lan tingkat discharge 0,2C. Bentuk kurva discharge penting banget kanggo para desainer.

Kurva discharge sing rata bisa nyederhanakake desain aplikasi tartamtu, amarga voltase baterei tetep stabil ing kabeh siklus discharge. Ing sisih liya, kurva slope bisa nyederhanakake perkiraan biaya sisa, amarga voltase baterei ana hubungane karo biaya sisa ing baterei. Nanging, kanggo baterei lithium-ion kanthi kurva discharge sing rata, ngira-ngira biaya sisa mbutuhake cara sing luwih rumit, kayata Coulomb counting, sing ngukur arus discharge baterei lan nggabungake arus liwat wektu kanggo ngira biaya sisa.

Kajaba iku, baterei kanthi kurva discharge miring mudhun ngalami penurunan daya sajrone kabeh siklus discharge. Baterei 'ukuran keluwihan' bisa uga dibutuhake kanggo ndhukung aplikasi daya dhuwur ing pungkasan siklus discharge. Biasane perlu nggunakake regulator voltase ngedongkrak kanggo nguwasani piranti lan sistem sing sensitif nggunakake baterei kanthi kurva discharge sing curam.

Ing ngisor iki kurva discharge saka baterei lithium-ion, sing nuduhake yen baterei dibuwang ing tingkat dhuwur banget (utawa kosok balene, ing tingkat kurang), kapasitas efektif bakal suda (utawa mundhak). Iki diarani perpindahan kapasitas, lan efek iki umum ing umume sistem kimia baterei.

Tegangan lan kapasitas baterei lithium-ion nyuda kanthi mundhake tingkat C. (Gambar: Richtek)

Suhu kerja minangka parameter penting sing mengaruhi kinerja baterei. Ing suhu sing sithik banget, baterei sing nganggo elektrolit adhedhasar banyu bisa beku, mbatesi wates ngisor kisaran suhu operasi. Baterei ion litium bisa ngalami deposisi lithium elektroda negatif ing suhu sing sithik, kanthi permanen nyuda kapasitas. Ing suhu dhuwur, bahan kimia bisa rusak lan baterei bisa mandheg. Antarane pembekuan lan karusakan kimia, kinerja baterei biasane beda-beda kanthi owah-owahan suhu.

Tokoh ing ngisor iki nuduhake pengaruh suhu sing beda ing kinerja baterei lithium-ion. Ing suhu sing sithik banget, kinerja bisa mudhun kanthi signifikan. Nanging, kurva ngeculake baterei mung minangka salah sawijining aspek kinerja baterei. Contone, luwih gedhe panyimpangan antarane suhu operasi baterei lithium-ion lan suhu kamar (apa ing suhu dhuwur utawa kurang), urip siklus sing luwih murah. Kanggo aplikasi tartamtu, analisa lengkap kabeh faktor sing mengaruhi aplikasi saka macem-macem sistem kimia baterei ora ngluwihi ruang lingkup kurva discharge baterei artikel iki. Conto cara liya kanggo nganalisa kinerja baterei sing beda yaiku plot Lagone.

Tegangan lan kapasitas baterei gumantung ing suhu. (Gambar: Richtek)

Plot Lagone

Diagram Lagoon mbandhingake daya spesifik lan energi spesifik saka teknologi panyimpenan energi sing beda. Contone, nalika nimbang baterei kendaraan listrik, energi tartamtu ana hubungane karo sawetara, nalika daya tartamtu cocog karo kinerja akselerasi.

A diagram Ragone mbandingaken hubungan antarane energi tartamtu lan daya tartamtu saka macem-macem teknologi. (Gambar: Researchgate)

Diagram Lagoon adhedhasar Kapadhetan energi massa lan Kapadhetan daya, lan ora kalebu informasi sembarang related kanggo paramèter volume. Senajan metallurgist David V. Lagone dikembangaké grafik iki kanggo mbandhingaké kinerja saka macem-macem kimia baterei, bagan Lagone uga cocok kanggo mbandhingaké sembarang pesawat saka panyimpenan energi lan piranti energi, kayata mesin, turbin gas, lan sel bahan bakar.

Rasio antarane energi tartamtu ing sumbu-Y lan daya tartamtu ing sumbu-X yaiku jumlah jam operasi piranti kanthi daya sing dirating. Ukuran piranti ora mengaruhi hubungan iki, amarga piranti sing luwih gedhe bakal duwe daya lan kapasitas energi sing luwih proporsional. Kurva isochronous sing makili wektu operasi konstan ing diagram Laguna minangka garis lurus.

Ringkesan

Penting kanggo ngerti kurva discharge baterei lan macem-macem paramèter sing nggawe kulawarga kurva discharge related kanggo kimia baterei tartamtu. Amarga sistem elektrokimia lan termodinamika sing kompleks, kurva discharge baterei uga rumit, nanging mung minangka cara kanggo ngerteni kinerja trade-off ing antarane macem-macem kimia lan struktur baterei.