Liitiumpatareide pinge vs mahutavus: millised on erinevused

GEB-s valmistame iga päev liitiumpatareisid reaalsetes rakendustes{0}}. Kliendid küsivad meilt sageli, miks aku näit 3,8 V ühel hetkel loeb ja koormuse all kiiresti alla langeb, kuigi laetust on veel piisavalt. Segadus taandub peaaegu alati samale asjale: segaminipinge ja võimsus.

Need kaks numbrit kirjeldavad täiesti erinevaid asju, kuid töötavad koos, et otsustada, kui palju tööd teie aku tegelikult suudab. Teeme selle selgeks, et saaksite liitiumakusid valides või kasutades paremaid otsuseid teha.

Mida pinge ja võimsus tegelikult tähendavad

Pingeon elektrirõhu erinevus raku positiivsete ja negatiivsete klemmide vahel. See näitab, kui tugevalt suudab aku elektrone vooluringist läbi suruda. Praktikas räägime kolmest olulisest pinge väärtusest:

• Nimipinge(keskmine tööpinge, nt 3,2 V LiFePO4 või 3,7 V NMC puhul)
• Laadimis{0}}katkestuspinge(tavaliselt 4,2 V enamiku Li-ioonelementide puhul)
• Tühjenemise{0}}väljalülituspinge(tavaliselt 3,0 V või 2,5 V, olenevalt keemiast)

Mahutavusteisest küljest mõõdab aku laetuse kogumahtu, väljendatuna amper{0}}tundides (Ah) või milliamper-tundides (mAh). 100Ah aku suudab teoreetiliselt toita 100 amprit ühe tunni jooksul või 10 amprit kümme tundi, enne kui see tühjaks saab.

Tõeline saadaolev energia tuleneb mõlema kombinatsioonist:

Energia (Wh)=Pinge × Maht

Näiteks 48V 100Ah aku salvestab 4,8 kWh energiat. See on number, mis tegelikult ütleb teile, kui kaua teie päikesesüsteem, tõstuk või elektritööriist võib töötada.

Paljud inimesed vaatavad ainult multimeetri pinget ja arvavad, et aku on peaaegu tühi, kui see langeb alla 3,7 V. Tegelikkuses tähendab see näit sageli, et aku mahtuvus on sõltuvalt koormusest ja keemiast 40-60%.

Kuidas pinge ja võimsus on omavahel seotud

Pinge ja võimsusei ole iseseisvad. Mõõdetav pinge muutub, kui aku vabastab salvestatud laengu. See suhe on tingitud liitiumioonide liikumisest elektroodide vahel ja sellest tulenevast keemilisest potentsiaalist.

Lihtsamalt öeldes lahkuvad liitiumioonid aku tühjenemisel anoodilt ja liiguvad katoodi poole. Mõõdetavavatud{0}}vooluahela pinge (OCV)on kahe elektroodi potentsiaalide erinevus. Liitiumioonide kontsentratsiooni muutudes pinge järk-järgult langeb.

See langus on aga harva lineaarne. Suurem osa võimsusest tarnitakse suhteliselt tasasel ajal.pingeplatvorm." Kui platvorm lõpeb, langeb pinge järsult-väljalülituspunkti suunas. Just see mittelineaarne käitumine on põhjus, mikspinge üksijärelejäänud käitusaja hindamine põhjustab vigu.

GEB-s näeme seda iga kord, kui pakendeid testime. Element võib istuda mugavalt 3,65 V pingel pikka aega, pakkudes samas suuremat osa oma nimiväärtusestmahutavus.

Tühjenemiskõvera mõistmine

Thetühjenduskõvernäitab täpselt, kuidas pinge käitub võimsuse ammendumisel. Tüüpilisel liitiumaku kõveral on kolm erinevat faasi:

Esialgne langus täislaadimispingest

Pikk, suhteliselt tasane platvorm, kuhu tarnitakse suurem osa võimsusest

Terav põlv otsas, kuna pinge langeb kiiresti, et{0}}katkestada

Siin on praktilinepinge vs SOC tabelstandardse NMC raku jaoks erinevates tingimustes (mõõdetuna 25 kraadi juures):

Pange tähele, et koormuse all olev pinge on alati madalam kui avatud{0}}ahela pinge. Suurem tühjendusvool põhjustab sisemise takistuse ja polarisatsiooniefektide tõttu suurema pinge languse.

Mitmed tegurid muudavad seda kõverat igapäevases kasutuses:

• Kõrgem C-määr → varasem ja suurem pingelangus
• Madalam temperatuur → alandatud pinge ja saadavalmahutavus
• Rohkem laadimis{0}}tühjenemistsükleid → platvorm langeb järk-järgult ja tasandub vähem

Seetõttu võib aku, mis kunagi töötas sama pingega 8 tundi, kesta vaid 6 tundi pärast 500 tsüklit.

LiFePO4 vs NMC: väga erinev pinge ja võimsuse käitumine

Teie valitud keemia muudabpinge{0}}võimsuse seosdramaatiliselt.

LiFePO4 (LFP)rakud töötavad nominaalpingel 3,2 V ja äärmiselt lamedadtühjendusplatvorm. Pinge püsib suurema osa võimsuse puhul märkimisväärselt stabiilsena vahemikus 3,3 V kuni 3,0 V. See ühtlus annab teile prognoositavama tööaja ja parema kasutatava võimsuse reaalsetes rakendustes. LFP on eelistatud valik päikeseenergia salvestamiseks, meresüsteemideks ja kõikjal, kus pikk eluiga ja ohutus on kõige olulisemad.

NMCrakud töötavad 3,6–3,7 V nimipingel ja annavad suurema energiatiheduse. Nendetühjenduskõveron märgatava kaldega, mis tähendab, et pinge langeb võimsuse kasutamisel ühtlasemalt. See muudab NMC sobivamaks rakenduste jaoks, mis vajavad suurt väljundvõimsust või kompaktset suurust, näitekselektriline tööriists, droonid ja teatud EV pakendid.

Siin on võrdlus{0}}kõrvuti-.

GEB-s toodame mõlemat keemiat ja soovitame sageli LFP-d, kui kliendid vajavad usaldusväärset pika-kestusega võimsust, samas soovitame NMC-põhiseid pakette, kui kaal ja võimsustihedus on esmatähtsad.

Praktilised tagajärjed tegelikule kasutamisele

Pingekoormuse all langemine, temperatuurimõjud ja vananemine mõjutavad seda, kui palju võimsust saate tegelikult välja tõmmata.

A 48V süsteemon sama väljundvõimsuse puhul selge eelis 24V või 12V ees. Kuna vool väheneb poole võrra, vähenevad I²R kaod märkimisväärselt -, sageli 30–40%. Laadimine lõpeb ka kiiremini ja juhtmestik võib olla õhem. Suurema energiasalvestuse või liikumapaneva jõu korral parandab kõrgemale pingele liikumine peaaegu alati efektiivsust.

Samuti on oluline ladustamistingimused. Soovitame hoida liitiumakusid 40-60%SOCpikaajaliseks ladustamiseks-. Enamik GEB-elemente tarnitakse umbes 50% laadimisega, kuna see tase on osutunud parimaks kalendri vananemise minimeerimiseks, säilitades samal ajal taastumise üle 98% isegi pärast tervet aastat.

Ärge kunagi hinnake järelejäänud võimsust ainult koormuse all oleva pinge järgi. Laske akul alati mõni minut puhata ja mõõtke OCV, kui vajate ligikaudset hinnangut. KaasaegneBMS üksusedKombineerige pinge, voolu integreerimine (Coulomb loendus) ja temperatuuriandmed palju täpsemaks saamiseksSOCnäidud.

Viimased Mõtted

Pingeütleb sulle jõudu.Mahutavusütleb teile kogu saadaoleva tasu. Tõeline jõudlus tuleneb sellest, kuidas need kaks teie konkreetse koormuse, temperatuuri ja töötsükli korral omavahel suhtlevad.

Õige tasakaalu leidminepingeplatvorm, koguvõimsus, ja keemia on see, mis eristab head akut aku, mis on selles valdkonnas kehvem. GEB-s kulutame märkimisväärselt aega elektroodide suhete, pingeakende ja materjalivaliku optimeerimisele, et meie elemendid tagaksid ühtse pingekäitumise ja usaldusväärse võimsuse sadade või tuhandete tsüklite jooksul.

Kui kavandate uut süsteemi või hindate aku võimalusi, võtke julgelt ühendust. Öelge meile oma pingenõue, eeldatav tööaeg ja töötingimused. Saame soovitada õiget keemiat ja pakendi konfiguratsiooni, mis tegelikult sobib teie rakendusega, mitte ei vasta pealkirja spetsifikatsioonidele.