1. Inleiding tot de lithium-ionbatterij
1.1 Laadtoestand (SOC)
Laadtoestand kan worden gedefinieerd als de toestand van beschikbare elektrische energie in de batterij, meestal uitgedrukt als een percentage.Omdat de beschikbare elektrische energie varieert met de laad- en ontlaadstroom, temperatuur en verouderingsverschijnsel, is de definitie van laadtoestand ook verdeeld in twee typen: Absolute State-Of-Charge (ASOC) en Relatieve State-Of-Charge (RSOC) .
Over het algemeen is het bereik van de relatieve laadtoestand 0% - 100%, terwijl het 100% is wanneer de batterij volledig is opgeladen en 0% wanneer deze volledig is ontladen.De absolute laadtoestand is een referentiewaarde die wordt berekend op basis van de ontworpen vaste capaciteitswaarde wanneer de batterij wordt vervaardigd.De absolute laadtoestand van een nieuwe volledig opgeladen accu is 100%;Zelfs als de verouderende batterij volledig is opgeladen, kan deze onder verschillende laad- en ontlaadomstandigheden niet 100% bereiken.
De volgende afbeelding toont de relatie tussen spanning en batterijcapaciteit bij verschillende ontlaadsnelheden.Hoe hoger de ontlaadsnelheid, hoe lager de batterijcapaciteit.Als de temperatuur laag is, zal ook de batterijcapaciteit afnemen.
Figuur 1. Relatie tussen spanning en capaciteit bij verschillende ontlaadsnelheden en temperaturen
1.2 Maximale laadspanning
De maximale laadspanning is gerelateerd aan de chemische samenstelling en eigenschappen van de accu.De laadspanning van een lithiumbatterij is meestal 4,2 V en 4,35 V en de spanningswaarden van kathode- en anodematerialen kunnen variëren.
1.3 Volledig opgeladen
Wanneer het verschil tussen de accuspanning en de maximale laadspanning kleiner is dan 100mV en de laadstroom wordt gereduceerd tot C/10, kan de accu als volledig opgeladen worden beschouwd.De volledige oplaadcondities variëren met de kenmerken van de batterij.
De onderstaande afbeelding toont een typische laadkarakteristiek van een lithiumbatterij.Wanneer de accuspanning gelijk is aan de maximale laadspanning en de laadstroom wordt teruggebracht tot C/10, wordt de accu als volledig opgeladen beschouwd
Figuur 2. Oplaadkarakteristiek lithiumbatterij
1.4 Minimale ontlaadspanning
De minimale ontlaadspanning kan worden bepaald door de ontlaadspanning bij uitschakeling, wat gewoonlijk de spanning is wanneer de laadtoestand 0% is.Deze spanningswaarde is geen vaste waarde, maar verandert met belasting, temperatuur, verouderingsgraad of andere factoren.
1.5 Volledige ontlading
Wanneer de accuspanning kleiner is dan of gelijk is aan de minimale ontlaadspanning, kan dit volledige ontlading worden genoemd.
1.6 Laad- en ontlaadsnelheid (C-Rate)
De laad-ontlaadsnelheid is een weergave van de laad-ontlaadstroom in relatie tot de batterijcapaciteit.Als u bijvoorbeeld 1C gebruikt om een uur te ontladen, zal de batterij idealiter volledig worden ontladen.Verschillende laad-ontlaadsnelheden zullen resulteren in verschillende bruikbare capaciteit.Over het algemeen geldt: hoe hoger de laad-ontlaadsnelheid, hoe kleiner de beschikbare capaciteit.
1.7 Cyclusleven
Het aantal cycli verwijst naar het aantal volledige ladingen en ontladingen van een batterij, dat kan worden geschat aan de hand van de werkelijke ontladingscapaciteit en ontwerpcapaciteit.Wanneer de geaccumuleerde ontladingscapaciteit gelijk is aan de ontwerpcapaciteit, is het aantal cycli één.Over het algemeen neemt de capaciteit van de volledig opgeladen batterij na 500 laad-ontlaadcycli af met 10%~20%.
Figuur 3. Relatie tussen cyclustijden en batterijcapaciteit
1.8 Zelfontlading
De zelfontlading van alle accu's neemt toe met toenemende temperatuur.Zelfontlading is in principe geen fabricagefout, maar de eigenschappen van de batterij zelf.Onjuiste behandeling tijdens het fabricageproces zal echter ook leiden tot een toename van zelfontlading.Over het algemeen zal de zelfontladingssnelheid worden verdubbeld wanneer de batterijtemperatuur met 10 ° C stijgt. De zelfontladingscapaciteit van lithium-ionbatterijen is ongeveer 1-2% per maand, terwijl die van verschillende op nikkel gebaseerde batterijen 10- 15% per maand.
Figuur 4. Prestaties van zelfontlading van lithiumbatterijen bij verschillende temperaturen
Posttijd: 07-02-2023