Эффективность литий-ионной батареи – температура, расчет и сравнение

Из всех перезаряжаемых аккумуляторов на рынке литий-ионные аккумуляторы оказались наиболее эффективными. Они заряжаются почти со 100% эффективностью по сравнению с другими, которые заряжаются с эффективностью 85%. Эффективность батареи рассчитывается путем деления энергии, поступающей в батарею, на энергию, выбрасываемую из батареи. Литий-ионные аккумуляторы отличаются улучшенной аккумуляторной технологией, высокой плотностью энергии и высоким рейтингом CE.

Производительность литий-ионной батареи зависит от совокупного воздействия температуры. В этой статье объясняется, как температура влияет на литий-ионный аккумулятор, как рассчитать эффективность аккумулятора и сравнить его с другими аккумуляторами.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Эффективность литий-ионной батареи — температура

Разные аккумуляторы работают в разных температурных диапазонах. Температура, как высокая, так и низкая, может существенно повлиять на жизненный цикл батареи и системы хранения. Основные характеристики батареи, на которые влияют колебания температуры, включают производительность, срок службы и безопасность. Стандартная литий-ионная батарея работает при 20-500c. Ниже приводится краткая информация о влиянии как высоких, так и низких температур на литий-ионный аккумулятор.

Воздействие высоких температур

Высокие температуры — злейший враг любого аккумулятора, в том числе литий-ионного и свинцово-кислотного. При более высоких температурах производительность и емкость аккумулятора увеличиваются. Это результат химических реакций, происходящих внутри батареи. При повышении температуры ускоряются и химические реакции. Согласно исследованию Scientific Reports, повышение температуры образца с 77 градусов до 113 градусов привело к повышению производительности батареи на 20%.

Однако повышенные температуры могут вызвать быструю деградацию аккумулятора, что влияет на срок службы литий-ионного аккумулятора. Например, ожидается, что при 77°C на срок службы батареи повлияет до 3,3%, а при 1130°C срок службы батареи пострадает до 6,7%. Несмотря на то, что воздействие высоких температур увеличивает производительность батареи, продолжительное воздействие должно быть минимальным или его следует избегать, чтобы предотвратить проблемы с деградацией.

Воздействие низких температур

Как и при высоких температурах, длительное воздействие низких/холодных температур также значительно влияет на аккумуляторы. При низких температурах внутреннее сопротивление батареи уменьшается, что снижает ее емкость. Важно отметить уровень заряда, который батарея может выдержать при низких температурах, чтобы предотвратить эффект взрыва. Например, литий-ионные аккумуляторы можно заряжать от 320F до более чем 1130F и разряжать от -40F до более чем 1400F. Как высокие, так и низкие температуры влияют на работу батареи; поэтому важно проконсультироваться с вашим продавцом/дилером по поводу системы приобретаемой вами батареи.

Расчет эффективности литий-ионных аккумуляторов

Эффективность батареи — это количество энергии, которое вы можете получить от батареи во время ее работы, по сравнению с энергией, вложенной в нее. Вы можете измерить КПД батареи двумя способами: КПД по напряжению и кулоновский КПД.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Кулоновский КПД и КПД по напряжению

Эффективность литий-ионной батареи является произведением эффективности напряжения и кулоновской эффективности. Кулоновский КПД — это емкость аккумулятора во время заряда и разряда. Это просто измерение потерянных электронов во время полного цикла зарядки. Большинство ученых всегда используют счетчик кулонов для измерения кулоновской эффективности. В зависимости от результатов после измерения нужно знать, что чем выше КЭ, тем меньше потеря электронов, тем дольше срок службы батареи, и наоборот.

С другой стороны, КПД по напряжению — это среднее напряжение при разрядке и среднее перенапряжение при зарядке. Разница в напряжении во время заряда и разряда вызвана перенапряжением. Эффективность литий-ионного аккумулятора зависит от тока, времени плавающего заряда, времени разряда и многих других факторов. Пять ключевых факторов, влияющих на эффективность батареи, включают:

1. Ток заряда

При работе с литий-ионными батареями убедитесь, что зарядный ток находится на среднем уровне, чтобы увеличить срок службы и производительность батареи. Если вы заряжаете большими токами, вы можете нарушить внутреннюю химию батареи, что может повлиять на ее жизненный цикл. Если вы заряжаете аккумулятор низким током, вы продлеваете срок службы аккумулятора. Однако результатом является снижение его мощности.

2. Состояние заряда

Состояние заряда определяет уровень заряда относительно емкости аккумулятора. Чем выше уровень заряда, тем хуже емкость аккумулятора и наоборот. Чтобы максимизировать эффективность батареи, убедитесь, что вы осведомлены о состоянии заряда батареи.

3.Внутреннее сопротивление

На внутреннее сопротивление литий-ионного аккумулятора влияют многие факторы, в том числе размер, возраст, сила тока и многое другое: чем ниже внутреннее сопротивление, тем выше производительность аккумулятора. К счастью, литий-ионные аккумуляторы имеют самое низкое внутреннее сопротивление из возможных на рынке.

4. Температура батареи

По данным производителей, литий-ионные аккумуляторы необходимо заряжать при температуре от 320 до 123°F и разряжать при температуре от -40 до 1310°F. Известно, что они лучше всего работают при высоких температурах.

5. Возраст батареи

Конечно, по мере старения батареи она становится менее мощной и эффективной; у него также может быть необратимая потеря емкости. Как правило, литий-ионные батареи могут работать более 3000 циклов, если вы избегаете перезарядки, глубоких циклов и воздействия высоких температур.

Сравнение эффективности литий-ионных аккумуляторов

Как упоминалось ранее, литий-ионные аккумуляторы являются наиболее эффективными из всех аккумуляторов, представленных на рынке. Их рейтинг CE варьируется от 99% и выше, в то время как другие батареи, такие как свинцово-кислотные, начинаются с 90%. Уровень заряда никелевого аккумулятора начинается с 80%. По сравнению с другими популярными аккумуляторами литий-ионные аккумуляторы:

● Имеют более длительный срок службы от 2000 до 3000 циклов

● Более длительное сохранение емкости

●Можно частично заряжать несколько раз

● Может поддерживать высокое выходное напряжение

●Может работать при более высоких температурах

●Может работать при более низких температурах

Другие аккумуляторы, такие как свинцово-кислотные:

● Срок службы от 1000 до 1500 циклов

● Имеют удержание средней емкости

● Требуется еженедельная перезарядка для балансировки ячеек

●Снижение напряжения при снижении уровня заряда

●Может работать до 2-х смен.

Если вы рассматриваете аккумулятор для своей домашней системы хранения, есть много вариантов на выбор. Хотя литий-ионные и свинцово-кислотные аккумуляторы могут быть эффективными решениями, литий-ионные аккумуляторы определенно рекомендуются для работы в несколько смен. Их популярность резко возросла, поэтому они стали единственным предпочтительным вариантом для домашних систем хранения.