Kapasiteit en energie van 'n battery of opbergstelsel
Die kapasiteit van 'n battery of akkumulator is die hoeveelheid energie wat gestoor word volgens spesifieke temperatuur, laai en ontlading huidige waarde en tyd van laai of ontlading.
Waarderingskapasiteit en C-koers
C-snelheid word gebruik om die laai- en ontlaadstroom van 'n battery te skaal. Vir 'n gegewe kapasiteit is C-snelheid 'n maatstaf wat aandui teen watter stroom 'n battery gelaai word en ontslaan om sy gedefinieerde kapasiteit te bereik.
'N 1C (of C / 1) laai laai 'n battery met 'n waarde van 1000 Ah by 1000 A gedurende een uur, dus aan die einde van die uur bereik die battery 'n kapasiteit van 1000 Ah; 'n 1C (of C / 1) -ontlading dreineer die battery teen dieselfde tempo.
'N 0.5C- of (C / 2) -lading laai 'n battery met 'n waarde van, byvoorbeeld 1000 Ah by 500 A. Dit neem dus twee uur om die battery te laai met die kapasiteit van 1000 Ah;
'N 2C-laai laai 'n battery met 'n waarde van byvoorbeeld 1000 Ah by 2000 A, dus dit neem teoreties 30 minute om die battery te laai met die kapasiteit van 1000 Ah;
Die Ah-gradering word normaalweg op die battery gemerk.
Laaste voorbeeld: 'n loodsuurbattery met 'n kapasiteit van 3000 Ah met 'n C10 (of C / 10) moet binne tien uur laai of ontlaai met 'n stroomlading of ontlading van 300 A.
Waarom is dit belangrik om die C-koers of C-gradering van 'n battery te ken?
C-snelheid is 'n belangrike gegewens vir 'n battery omdat die energie wat beskikbaar is of beskikbaar is afhang van die snelheid van die laai- of ontlaadstroom. Oor die algemeen het u minder energie vir 'n gegewe kapasiteit as u binne een uur ontlaai dan as u binne 20 uur ontlaai, en omgekeerd stoor u minder energie in 'n battery met 'n stroomlading van 100 A gedurende 1 uur as met 'n stroomlading van 10 A gedurende 10 uur.
Formule om die stroom beskikbaar in die uitset van die batterystelsel te bereken
Hoe word die uitsetstroom, drywing en energie van 'n battery volgens die C-snelheid bereken?
Die eenvoudigste formule is:
I = Cr * Er
of
Cr = I / Er
waar
Er = nominale energie gestoor in Ah (nominale kapasiteit van die battery gegee deur die vervaardiger)
I = lading of ontslagstroom in Amperes (A)
Cr = C-snelheid van die battery
Die vergelyking om die tyd of laai te kry of om "t" te ontlaai volgens die huidige en gegradeerde kapasiteit is:
t = Er / ek
t = tyd, duur van lading of ontlading (looptyd) in ure
Verhouding tussen Cr en t:
Cr = 1 / t
t = 1 / Cr
Hoe litiumioonbatterye werk
Litium-ioon-batterye is deesdae ongelooflik gewild. U kan dit op skootrekenaars, PDA's, selfone en iPods vind. Dit is so gereeld, want dit is van die mees energieke herlaaibare batterye wat beskikbaar is vir pond vir pond.
Die afgelope tyd het litium-ioon-batterye ook in die nuus gekom. Dit is omdat hierdie batterye die geleentheid het om soms in vlamme te bars. Dit is nie baie algemeen nie - net twee of drie batterypakkies per miljoen het 'n probleem - maar as dit gebeur, is dit uiters. In sommige situasies kan die mislukkingskoers styg, en as dit gebeur, eindig u met 'n wêreldwye batteryherroeping wat vervaardigers miljoene dollars kan kos.
Die vraag is dus: wat maak hierdie batterye so energiek en so gewild? Hoe bars hulle in vlam? En is daar iets wat u kan doen om die probleem te voorkom of om te help dat u batterye langer hou? In hierdie artikel beantwoord ons hierdie vrae en meer.
Litium-ioon-batterye is gewild omdat dit 'n aantal belangrike voordele bo mededingende tegnologieë het:
- Hulle is oor die algemeen baie ligter as ander soorte oplaadbare batterye van dieselfde grootte. Die elektrodes van 'n litium-ioonbattery is van liggewig litium en koolstof vervaardig. Litium is ook 'n baie reaktiewe element, wat beteken dat baie energie in die atoombindings geberg kan word. Dit is 'n baie hoë energiedigtheid vir litiumioonbatterye. Hier is 'n manier om perspektief te kry oor die energiedigtheid. 'N Tipiese litium-ioonbattery kan 150 watt uur elektrisiteit in 1 kilogram battery stoor. 'N NiMH (nikkel-metaalhidried) -battery kan miskien 100 watt uur per kilogram stoor, hoewel 60 tot 70 watt uur meer tipies kan wees. 'N Loodsuurbattery kan slegs 25 watt uur per kilogram stoor. Met behulp van loodsuurtegnologie neem dit 6 kilogram om dieselfde hoeveelheid energie te berg as wat 'n 1 kg litiumioonbattery kan hanteer. Dit is 'n groot verskil
- Hulle hou hul beskuldiging. 'N Litium-ioon-batterypak verloor slegs ongeveer 5 persent van die lading per maand, vergeleke met 'n verlies van 20 persent per maand vir NiMH-batterye.
- Dit het geen geheue-effek nie, wat beteken dat u dit nie hoef te ontlaai voordat u dit herlaai nie, soos by sommige ander batterye.
- Litium-ioon-batterye kan honderde laai / ontlaai-siklusse hanteer.
Dit is nie te sê dat litium-ioon-batterye foutloos is nie. Dit het ook 'n paar nadele:
- Hulle begin verneder sodra hulle die fabriek verlaat. Dit duur slegs twee of drie jaar vanaf die vervaardigingsdatum of u dit gebruik of nie.
- Dit is uiters sensitief vir hoë temperature. Hitte veroorsaak dat litium-ioonbatterye baie vinniger afbreek as wat hulle normaalweg sou doen.
- As u 'n litium-ioonbattery heeltemal ontlaai, is dit verwoes.
- 'N Litium-ioonbattery moet 'n rekenaar aan boord hê om die battery te bestuur. Dit maak hulle nog duurder as wat hulle reeds is.
- Die kans is klein dat, as 'n litium-ioon-batterypak misluk, dit in vlam sal bars.
Baie van hierdie eienskappe kan verstaan word deur na die chemie in 'n litium-ioon sel te kyk. Ons sal volgende hierna kyk.
Litium-ioon-batterypakkette is in alle vorms en groottes beskikbaar, maar almal lyk aan die binnekant ongeveer dieselfde. As u 'n skootrekenaarpakket uitmekaar haal (iets wat ons NIE aanbeveel nie as gevolg van die moontlikheid om 'n battery te kort en 'n brandstigting te kry), sou u die volgende vind:
- Die litium-ioon selle kan óf silindriese batterye wees wat amper identies is aan AA-selle, óf hulle kan prismaties wees, wat beteken dat hulle vierkantig of reghoekig is. Die rekenaar, wat bestaan uit:
- Een of meer temperatuursensors om die batterytemperatuur te monitor
- 'N Spanningsomskakelaar en reguleerkring om veilige spanning en stroomvlakke te handhaaf
- 'N Afgeskermde notaboekaansluiting waarmee krag en inligting in en uit die batterypak kan vloei
- 'N Spanningskraan wat die energiekapasiteit van individuele selle in die batterypak monitor
- Dit is 'n klein rekenaar wat die laaiproses hanteer om seker te maak dat die batterye so vinnig en volledig as moontlik laai.
As die batterypak te warm raak tydens die laai of gebruik, sal die rekenaar die stroom afskakel om dinge te probeer afkoel. As u u skootrekenaar in 'n buitengewone warm motor agterlaat en probeer om die skootrekenaar te gebruik, kan hierdie rekenaar u verhinder om aan te hou totdat dinge afkoel. As die selle ooit heeltemal ontlaai word, gaan die batterypak toe omdat die selle verwoes is. Dit kan ook die aantal ladings / ontlaaisiklusse dophou en inligting uitstuur sodat die batterymeter van die skootrekenaar u kan vertel hoeveel lading daar in die battery oor is.
Dit is 'n mooi gesofistikeerde klein rekenaar, en dit trek krag uit die batterye. Hierdie kragaftrekking is een van die redes waarom litium-ioon-batterye elke maand 5 persent van hul krag verloor as hulle stilbly.
Litium-ioon-selle
Soos by die meeste batterye, het u 'n buitekas van metaal. Die gebruik van metaal is veral belangrik hier omdat die battery onder druk is. Hierdie metaalkas het 'n soort drukgevoelige ventilasiegat. As die battery ooit so warm word dat dit die risiko loop om te oorontplof, sal hierdie ventilasie die ekstra druk vrylaat. Die battery sal waarskynlik daarna nutteloos wees, so dit is iets om te vermy. Die vent is streng daar as veiligheidsmaatreël. Net so is die PTC-skakelaar, 'n toestel wat veronderstel is om die battery te verhit.
Hierdie metaalhouer bevat 'n lang spiraal wat bestaan uit drie dun velle wat aanmekaar gedruk is:
- 'N Positiewe elektrode
- 'N Negatiewe elektrode
- 'N Skeier
Binne die geval is hierdie velle ondergedompel in 'n organiese oplosmiddel wat as die elektroliet dien. Ether is 'n algemene oplosmiddel.
Die skeier is 'n baie dun laag mikro-geperforeerde plastiek. Soos die naam aandui, skei dit die positiewe en negatiewe elektrodes, terwyl ione deurlaat.
Die positiewe elektrode is gemaak van litiumkobaltoksied, of LiCoO2. Die negatiewe elektrode is van koolstof. As die battery oplaai, beweeg ione litium deur die elektroliet van die positiewe elektrode na die negatiewe elektrode en heg dit aan die koolstof. Tydens ontlading beweeg die litiumione terug na die LiCoO2 vanaf die koolstof.
Die beweging van hierdie litiumione geskied teen 'n redelike hoë spanning, dus lewer elke sel 3,7 volt. Dit is veel hoër as die 1,5 volt wat tipies is van 'n normale AA-alkaliese sel wat u in die supermark koop, en dit help om litium-ioon-batterye meer kompak te maak in klein toestelle soos selfone. Raadpleeg hoe batterye werk vir meer inligting oor verskillende batterye.
Daar sal gekyk word na die verlenging van die lewensduur van 'n litium-ioonbattery en waarom hulle volgende kan ontplof.
Lithium-ion-batteryleeftyd en dood
Litium-ioonbatterye is duur, dus as u wil hê dat uwe langer moet hou, is hier 'n paar dinge wat u moet onthou:
- Litiumioonchemie verkies gedeeltelike ontlading bo diep ontlading, dus is dit die beste om te voorkom dat u die battery tot op nul neem. Aangesien litium-ioonchemie nie 'n "geheue" het nie, beskadig u die battery nie gedeeltelik nie. As die spanning van 'n litium-ioon sel onder 'n sekere vlak daal, is dit verwoes.
- Litium-ioon-batterye verouder. Dit duur slegs twee tot drie jaar, selfs as hulle ongebruikte op 'n rak sit. Moenie die battery "vermy nie" met die gedagte dat die battery vyf jaar sal duur. Dit sal nie. As u 'n nuwe batterypak koop, wil u seker maak dat dit regtig nuut is. As dit al 'n jaar op die winkel in die winkel sit, sal dit nie so lank duur nie. Vervaardigingsdatums is belangrik.
- Vermy hitte, wat die batterye verniel.
Ontploffende batterye
Noudat ons weet hoe om lithium-ioonbatterye langer te laat werk, laat ons kyk hoekom hulle kan ontplof.
As die battery warm genoeg word om die elektroliet aan te steek, gaan jy brand. Daar is videogrepe en foto's op die web wat wys hoe ernstig hierdie brande kan wees. Die CBC-artikel, "Somer van die ontploffende skootrekenaar," bevat verskeie van hierdie voorvalle.
As 'n brand soos hierdie ontstaan, word dit gewoonlik veroorsaak deur 'n interne kort in die battery. Onthou uit die vorige afdeling dat litium-ioon selle 'n skeidingsvel bevat wat die positiewe en negatiewe elektrodes van mekaar hou. As die vel gestop word en die elektrodes raak, word die battery baie vinnig opgewarm. U het moontlik die soort hitte ervaar wat 'n battery kan lewer as u ooit 'n normale 9-volt-battery in u sak gesit het. As 'n muntstuk oor die twee terminale kortkom, word die battery redelik warm.
In 'n skeidingsfout gebeur dieselfde soort kort binne die litium-ioonbattery. Aangesien litium-ioonbatterye so energiek is, word dit baie warm. Die hitte laat die battery die organiese oplosmiddel gebruik wat as elektroliet gebruik word, en die hitte (of 'n vonk daar naby) kan aansteek. Sodra dit in een van die selle gebeur, val die hitte van die vuur na die ander selle toe, en die hele pak gaan in vlamme op.
Dit is belangrik om daarop te let dat brande baie skaars is. Tog duur dit net 'n paar brande en 'n bietjie media dekking om herroeping aan te vra.
Verskillende litiumtegnologieë
Eerstens is dit belangrik om daarop te let dat daar baie soorte “litium-ion” -batterye is. Die punt om in hierdie definisie op te let, verwys na 'n "gesin van batterye".
Daar is verskillende verskillende "litium-ion" -batterye in hierdie familie wat verskillende materiale vir hul katode en anode gebruik. As gevolg hiervan het hulle baie verskillende eienskappe en is dit dus geskik vir verskillende toepassings.
Litium yster fosfaat (LiFePO4)
Litium-ysterfosfaat (LiFePO4) is 'n bekende litiumtegnologie in Australië vanweë sy wye gebruik en geskiktheid vir 'n wye verskeidenheid toepassings.
Kenmerke van lae prys, hoë veiligheid en goeie spesifieke energie, maak dit 'n sterk opsie vir baie toepassings.
LiFePO4-selspanning van 3.2V / sel maak dit ook die keuse van litiumtegnologie vir verseëlde loodsuurvervanging in 'n aantal sleuteltoepassings.
LiPO-battery
Van al die litiumopsies wat beskikbaar is, is daar verskillende redes waarom LiFePO4 gekies is as die ideale litiumtegnologie vir die vervanging van SLA. Die belangrikste redes kom neer op sy gunstige eienskappe as daar gekyk word na die belangrikste toepassings waar SLA tans bestaan. Dit sluit in:
- Soortgelyke spanning as SLA (3.2V per sel x 4 = 12.8V) wat hulle ideaal maak vir die vervanging van SLA.
- Veiligste vorm van die litiumtegnologieë.
- Omgewingsvriendelik - fosfaat is nie gevaarlik nie en is ook vriendelik vir die omgewing en nie vir 'n gesondheidsrisiko nie.
- Wye temperatuurreeks.
Kenmerke en voordele van LiFePO4 in vergelyking met SLA
Hieronder is enkele sleutelfunksies van 'n litium-ysterfosfaatbattery wat 'n aantal belangrike voordele van SLA bied in 'n verskeidenheid toepassings. Dit is nie 'n volledige lys nie, maar dit dek die sleutelitems. 'N 100AH AGM-battery is gekies as die SLA, want dit is een van die algemeenste groottes in dieptesiklustoepassings. Hierdie 100AH AJV is vergelyk met 'n 100AH LiFePO4 om 'n soortgelyke soortgelyke so na as moontlik te vergelyk.
Funksie - gewig:
vergelyking
- LifePO4 is minder as die helfte van die SLA-gewig
- AJV Diep siklus - 27.5 kg
- LiFePO4 - 12,2 kg
voordele
- Verhoog brandstofdoeltreffendheid
- In karavaan- en boottoepassings word die trekgewig verminder.
- Verhoog spoed
- In boottoepassings kan die watersnelheid verhoog word
- Vermindering in die totale gewig
- Langer tydsduur
Gewig het 'n groot invloed op baie toepassings, veral vir sleep of spoed hierby, soos karavaan en vaar. Ander toepassings, waaronder draagbare beligting en kamera-toepassings waarheen die batterye gedra moet word.
Funksie - groter lewensduur:
vergelyking
- Tot ses keer die lewensduur
- AJV Diep siklus - 300 siklusse @ 100% DoD
- LiFePO4 - 2000 siklusse @ 100% DoD
voordele
- Laer totale koste van eienaarskap (koste per kWh baie laer oor die lewensduur van die battery vir LiFePO4)
- Vermindering in vervangingskoste - vervang die AJV tot 6 keer voordat die LiFePO4 vervang moet word
Die groter lewensduur beteken dat die ekstra koste van 'n LiFePO4-battery meer is as om die batteryleeftyd te gebruik. As dit daagliks gebruik word, sal 'n algemene jaarvergadering ongeveer ongeveer vervang moet word. 6 keer voordat die LiFePO4 vervang moet word
Funksie - Plat ontladingskurwe:
vergelyking
- By 0.2C (20A) ontlading
- AJV - daal daarna onder 12V
- 1,5 uur looptyd
- LiFePO4 - daal tot ongeveer 12 uur na ongeveer 4 uur se looptyd onder 12V
voordele
- Doeltreffender gebruik van batterykapasiteit
- Krag = Volt x Amps
- Sodra die spanning begin afneem, sal die battery hoër ampère benodig om dieselfde hoeveelheid krag te voorsien.
- Hoër spanning is beter vir elektronika
- Langer tydsduur vir toerusting
- Die volle gebruik van die kapasiteit, selfs met 'n hoë ontlading
- AJV @ 1C ontslag = 50% kapasiteit
- LiFePO4 @ 1C ontlading = 100% kapasiteit
Hierdie funksie is min bekend, maar is 'n sterk voordeel en bied verskeie voordele. Met die plat afvoerkromme van LiFePO4, hou die terminale spanning meer as 12V vir kapasiteit tot 85-90%. As gevolg hiervan is minder ampère nodig om dieselfde hoeveelheid krag (P = VxA) te voorsien, en die doeltreffender gebruik van die kapasiteit lei tot langer tydsduur. Die gebruiker sal ook nie die vertraging van die toestel (byvoorbeeld gholfkarretjie) vroeër sien nie.
Daarmee saam is die effek van Peukert se wet baie minder betekenisvol met litium as die van die AJV. Dit het tot gevolg dat u 'n groot persentasie van die batterykapasiteit beskikbaar het, ongeag die ontlading. By 1C (of 100A-ontlading vir 100AH-battery) gee die LiFePO4-opsie u steeds 100AH teen slegs 50AH vir AJV.
Kenmerk - verhoogde gebruik van kapasiteit:
vergelyking
- AJV aanbeveel DoD = 50%
- LiFePO4 aanbeveel DoD = 80%
- AJV Diep siklus - 100AH x 50% = 50Ah bruikbaar
- LiFePO4 - 100Ah x 80% = 80Ah
- Verskil = 30Ah of 60% meer kapasiteitverbruik
voordele
- Verhoogde runtime of kleiner kapasiteit vir vervanging
Die verhoogde gebruik van die beskikbare kapasiteit beteken dat die gebruiker tot 60% meer looptyd kan verkry uit dieselfde kapasiteitopsie in LiFePO4, of alternatiewelik 'n LiFePO4-battery met 'n kleiner kapasiteit kan kies terwyl hy steeds dieselfde runtime as die AJV met groter kapasiteit behaal.
Kenmerk - groter koste-doeltreffendheid:
vergelyking
- AJV - Die volle koste neem ongeveer. 8 ure
- LiFePO4 - Die volle lading kan tot 2 uur duur
voordele
- Die battery is gelaai en gereed om vinniger weer te gebruik
'N Verdere voordeel in baie toepassings. As gevolg van die laer interne weerstand onder ander faktore, kan LiFePO4 die koste teen 'n baie groot tarief aanvaar as die algemene jaarvergadering. Dit laat hulle toe om vinniger te laai en gereed om te gebruik, wat tot baie voordele lei.
Funksie - Lae koers vir selfontlading:
vergelyking
- AJV - Onttrekking na 80% SOC na 4 maande
- LiFePO4 - Loslating tot 80% na 8 maande
voordele
- Kan langer opgeberg word
Hierdie funksie is 'n groot een vir ontspanningsvoertuie wat slegs 'n paar maande per jaar gebruik kan word voordat dit vir die res van die jaar opgegaar word, soos woonwaens, bote, motorfietse en Jetski's, ens. LiFePO4 kan nie verkalk word nie, en selfs nadat dit vir 'n lang tydjie gelos is, is die kans minder geneig om permanent beskadig te word. 'N LiFePO4-battery word nie beskadig deur nie in 'n volledig gelaaide toestand in die stoor gelaat te word nie.
Dus, as u toepassings enige van die bogenoemde funksies waarborg, sal u seker maak dat u geld verdien vir die ekstra spandeer op 'n LiFePO4-battery. Die opvolgartikel sal in die komende weke volg, wat die veiligheidsaspekte van LiFePO4 en verskillende litiumchemikalieë sal insluit.
100% veilige betaling
