Was sind die wichtigsten technischen Parameter von Power-Batterien

Leerlaufspannung, wie der Name schon sagt, dh die Batterie ist nicht an eine externe Last oder Stromversorgung angeschlossen, Messung der Potentialdifferenz zwischen der positiven und der negativen Elektrode der Batterie, dh der Leerlaufspannung der Batterie. Arbeitsspannung, entsprechend der Leerlaufspannung, dh die Batterie ist extern an die Last oder Stromversorgung angeschlossen, es fließt ein Strom durch die Batterie, wobei die Potentialdifferenz zwischen dem positiven und dem negativen Pol gemessen wird.

Aufgrund des vorhandenen Innenwiderstands der Batterie ist beim Entladen (externe Last) die Arbeitsspannung niedriger als die Leerlaufspannung und beim Laden (externe Stromversorgung) ist die Arbeitsspannung höher als die Leerlaufspannung.

Batteriekapazität (Ah)

Q, Q = Das heißt, Batteriekapazität (Ah) = Strom (A) x Entladezeit (h), die Einheit ist im Allgemeinen Ah (Amperestunde) oder mAh (Milliampere-Stunde).

Wenn die Batterie im Auto beispielsweise mit 16 Ah gekennzeichnet ist, kann sie theoretisch 16 Stunden lang verwendet werden, wenn der Strom 1 A beträgt.

Batterieenergie (Wh)

Die von der Batterie gespeicherte Energie in Wh (Wattstunden), Energie (Wh) = Spannung (V) Batteriekapazität (Ah).

Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, ist die Batterie mit 3,7 V / 10000 mAh gekennzeichnet und ihre Energie beträgt 37 Wh. Wenn vier solcher batterien in reihe geschaltet sind, bilden sie einen Akku mit einer Spannung von 14,8 V und einer Kapazität von 10000 mAh. Obwohl die Batteriekapazität nicht verbessert wird, wird die Gesamtenergie um das Vierfache erhöht.

(Hier habe ich das Logo meines Ladegeräts überprüft und die Vorschriften für die Zivilluftfahrt durchsucht, nach denen niemand mehr als 160 Wh tragen darf ...)

Überprüfen Sie das Wissen der High School, wir kommen zu ein wenig Trockenware ...

Energiedichte (Wh / L & Wh / kg)

Die von einer Batterie pro Volumen- oder Masseneinheit freigesetzte Energie.

Wenn es sich um das Einheitsvolumen handelt, dh um die Volumenenergiedichte (Wh / L), werden viele Stellen direkt als Energiedichte bezeichnet.

Wenn es sich um eine Einheitsmasse handelt, ist es die Massenenergiedichte in Wh / kg, die vielerorts auch als spezifische Energie bezeichnet wird.

Wenn eine Lithiumbatterie 300 g wiegt, die Nennspannung 3,7 V und die Kapazität 10 Ah beträgt, beträgt ihre spezifische Energie 123 Wh / kg.

Laut der 2016 veröffentlichten "Roadmap für Energieeinsparung und neue Energiefahrzeugtechnologie" können wir ungefähr ein Konzept für den Entwicklungstrend der Leistungsbatterie haben. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, sollte die spezifische Energie der Batterieeinheit eines reinen Elektrofahrzeugs bis 2020 350 Wh / kg erreichen

Leistungsdichte (W / L & W / kg)

Teilen Sie die Energie durch die Zeit und Sie erhalten Leistung in W oder kW. In ähnlicher Weise bezieht sich die Leistungsdichte auf die Leistung pro Masseneinheit (oder an einigen Stellen spezifischer Leistung) oder pro Volumeneinheit einer Batterie in W / kg oder W / L.

Die spezifische Leistung ist ein wichtiger Index, um zu bewerten, ob die Batterie die Beschleunigungsleistung eines Elektrofahrzeugs erfüllt.

Was ist der Unterschied zwischen spezifischer Energie und spezifischer Leistung?

Hier ist ein grafisches Beispiel:

Die Power-Batterie mit höherer Energie ist genau wie die Schildkröte im Rennen zwischen Schildkröte und Hase.

Höher als die Leistung der Batterie ist wie die Schildkröte und das Kaninchen im Rennen, schnell, kann einen hohen Momentanstrom liefern, um sicherzustellen, dass die Beschleunigungsleistung des Autos gut ist;

Die folgenden Parameter sind leicht verschlungen ...

Batterieentladerate (C)

Die Entladerate bezieht sich auf den Strom, der erforderlich ist, um die Nennkapazität (Q) innerhalb einer bestimmten Zeit zu entladen, die dem Vielfachen der Nennkapazität der Batterie entspricht. Das heißt: Lade- und Entladestrom (A) / Nennkapazität (Ah), die Einheit ist im Allgemeinen C (Abkürzung für c-Rate), wie 0,5c, 1C, 5C usw.

Zum Beispiel für eine 24-Ah-Batterie:

Entladung mit 48A, sein Entladungsverhältnis beträgt 2C, umgekehrt 2C Entladung, Entladestrom ist 48A, 0,5 Stunden Entladung abgeschlossen;

Wenn 12A zum Laden verwendet wird, beträgt das Ladeverhältnis 0,5 c. Umgekehrt wird 0,5 c zum Laden verwendet und der Ladestrom beträgt 12 A.

Die Lade- und Entladerate der Batterie bestimmt, wie schnell wir eine bestimmte Energiemenge in der Batterie speichern können oder wie schnell wir die Energie in der Batterie abgeben können.

Soc (%)

SOC steht für StateofCharge, auch als Restgebühr bekannt. Es repräsentiert das Verhältnis der Restkapazität einer Batterie nach dem Entladen zur Kapazität ihres vollen Ladezustands.

Sein Wertebereich liegt zwischen 0 und 1. Wenn SOC = 0 ist, bedeutet dies, dass der Akku vollständig entladen ist. Wenn SOC = 1 ist, bedeutet dies, dass der Akku vollständig aufgeladen ist. Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist der Kern des Batteriemanagements, das die effiziente Arbeit der Batterie vor allem durch die Verwaltung des Ladezustands und die Schätzung sicherstellen soll.

Gegenwärtig umfasst die SOC-Schätzung hauptsächlich das Leerlaufspannungsverfahren, das Amperestunden-Messverfahren, das künstliche neuronale Netzwerkverfahren, das Kalman-Filterverfahren usw., die später ausführlich erläutert werden.

Innenwiderstand

Der Innenwiderstand ist der Widerstand gegen den Stromfluss durch die Batterie während des Betriebs. Beinhaltet ohmschen Innenwiderstand und Polarisationsinnenwiderstand, wobei: der ohmsche Innenwiderstand Elektrodenmaterial, Elektrolyt, Membranwiderstand und Widerstand jedes Teils umfasst; Der Polarisationswiderstand umfasst den elektrochemischen Polarisationswiderstand und den Konzentrationspolarisationswiderstand.

In Bezug auf die Daten stellt die folgende Abbildung eine Batterieentladungskurve dar, die X-Achse stellt die Entladung dar, die Y-Achse stellt die Leerlaufspannung der Batterie dar, der ideale Entladezustand der Batterie ist die schwarze Kurve und die rote Kurve ist die reale Zustand, wenn der Innenwiderstand der Batterie berücksichtigt wird.

Abbildung: Qmax dient zur Maximierung der Batteriekapazität. Quse ist die tatsächliche Kapazität der Batterie; Rbat repräsentiert den Innenwiderstand der Batterie; EDV ist die Entladungsabschlussspannung; I ist der Entladestrom;

Aus der Figur ist ersichtlich, dass die tatsächliche Kapazität der Batterie Quse <die theoretische maximale Kapazität Qmax der Batterie ist. Aufgrund des Widerstands wird die tatsächliche Kapazität der Batterie verringert. Wir können auch sehen, dass die tatsächliche Kapazität der Batterie Quse von zwei Faktoren abhängt: dem Produkt aus Entladestrom I und Batterieinnenwiderstand Rbat und der Entladungsabschlussspannung EDV. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass der Batterie-Innenwiderstand Rbat mit der Verwendung der Batterie allmählich zunimmt.

Die Widerstandseinheit ist in der Regel Milliohm Ω (m), der Innenwiderstand der Batterie, zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens, hohe Innenleistung, schweres Fieber, kann zu einer beschleunigten Alterung führen und gleichzeitig die Lebensdauerdämpfung der Batterie stark begrenzen Verhältnis von Lade- und Entladeanwendungen. Je kleiner der Innenwiderstand ist, desto besser ist daher die Batterielebensdauer und die Multiplikatorleistung. Normalerweise hat das Batterie-Innenwiderstands-Messverfahren das Wechselstrom- und das Gleichstrom-Testverfahren.

Selbstentladung

Die Selbstentladung der Batterie bezieht sich auf das Phänomen des Spannungsabfalls im statischen Leerlaufprozess, der auch als Ladungshaltekapazität der Batterie bezeichnet wird.

Im Allgemeinen wird die Selbstentladung der Batterie hauptsächlich durch den Herstellungsprozess, das Material und die Lagerbedingungen beeinflusst. Die Selbstentladung kann in zwei Typen unterteilt werden, je nachdem, ob die Selbstentladung nach dem Kapazitätsverlust reversibel ist. Ein irreversibler Kapazitätsverlust bedeutet, dass die Kapazität nicht wiederhergestellt werden kann.

Die Ursache für die Selbstentladung der Batterie mehr Forschungstheorie, Zusammenfassung kann in physikalische Gründe (Lagerungsumgebung, Herstellungsprozess, Material usw.) und chemische (Elektrode in der Elektrolytinstabilität, interne erzeugt chemische Reaktion, aktives Material wird verbraucht, unterteilt werden, usw.) verringert die Selbstentladung des Akkus direkt die Kapazität des Akkus und die Speicherleistung.

Leben

Die Batterielebensdauer ist in zwei Parameter unterteilt: Zykluslebensdauer und Kalenderlebensdauer. Die Lebensdauer bezieht sich auf die Häufigkeit, mit der der Akku aufgeladen und entladen werden kann. Das heißt, bei idealer Temperatur und Luftfeuchtigkeit wird der Nennlade- und Entladestrom zum Laden und Entladen verwendet, und die Zykluszeiten, wenn die Batteriekapazität auf 80% abfällt, werden berechnet.

Die Kalenderlebensdauer bezieht sich auf die Zeitspanne des Endzustands der Batterielebensdauer (Kapazität sinkt auf 80%) nach bestimmten Arbeitsbedingungen unter Betriebsbedingungen. Die Lebensdauer des Kalenders ist eng mit den spezifischen Anforderungen der Verwendung verbunden. In der Regel müssen die spezifischen Arbeitsbedingungen, Umgebungsbedingungen, Lagerungsintervalle usw. angegeben werden.

Die Lebensdauer ist ein theoretischer Parameter, aber die Lebensdauer des Kalenders hat eine praktischere Bedeutung. Die Berechnung der Kalenderlebensdauer ist jedoch kompliziert und zeitaufwändig, sodass Batteriehersteller im Allgemeinen nur die Daten der Zykluslebensdauer angeben.

Die obige Abbildung zeigt die Lade- / Entladeeigenschaften einer ternären Lithiumbatterie. Es ist ersichtlich, dass verschiedene Lade- / Entlademodi unterschiedliche Einflüsse auf die Batterielebensdauer haben. Wie in der obigen Abbildung gezeigt, kann die Lebensdauer von 25% -75% Laden-Entladen das 2500-fache erreichen, dh der Akku wird flach geladen und entladen. Wir werden später mehr über die Akkulaufzeit sprechen.

Konsistenz des Akkus

Dieser Parameter ist sehr interessant. Selbst wenn die Batterien derselben Spezifikation und des gleichen Modells zusammengefasst werden, variiert die Leistung des Batteriepacks in Bezug auf Spannung, Kapazität, Innenwiderstand, Lebensdauer usw. stark. Bei Verwendung in Elektrofahrzeugen erreicht der Leistungsindex häufig nicht der ursprüngliche Stand der einzelnen Batterie.

Aktuelle vernünftige Erklärung:

Nach der Herstellung der einzelnen Batterie sind aufgrund technischer Probleme die interne Struktur und das Material nicht vollständig identisch, und es gibt bestimmte Leistungsunterschiede in der Batterie selbst. Anfänglich inkonsistent mit der Batterie bei der Verwendung eines kontinuierlichen Lade- und Entladezyklus und kumulativ, gekoppelt mit der Verwendungsumgebung des Batteriepacks für jede Monomerbatterie ist unterschiedlich, führt zu einem größeren Unterschied, jeder Monomerbatteriestatus im Verwendungsprozess verarbeitet allmählich Verstärker und In einigen Fällen wurde die Dämpfung der Monomerbatterie beschleunigt und schließlich zu einem vorzeitigen Ausfall geführt. Der Akku

Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Leistung einer Leistungsbatterie von der Leistung einer einzelnen Batterie abhängt, es sich jedoch keineswegs um eine einfache Anhäufung der Leistung einer einzelnen Batterie handelt. Aufgrund der inkonsistenten Leistung der einzelnen Batterie hat der Batteriepack verschiedene Probleme bei der wiederholten Verwendung von Elektrofahrzeugen, was zu einer verkürzten Lebensdauer führt.

Zusätzlich zu den Anforderungen im Produktions- und Montageprozess, dem strengen Kontrollprozess und dem Versuch, die Konsistenz der einzelnen Batterie aufrechtzuerhalten, verwendet die derzeitige Industrie im Allgemeinen eine ausgewogene Funktion des Batteriemanagementsystems, um die Konsistenz der Batterie des Batteriepacks zu kontrollieren verlängern die Lebensdauer des Produkts.

in

Lassen Sie uns über den letzten Parameter sprechen, der sich auf den Herstellungsprozess der Batterie bezieht.

Hergestellt nach der Batterie, müssen die Batterien mit geringem Strom geladen werden, ihr internes Anodenmaterial wird aktiviert, die Anodenoberfläche bildet eine Passivierungsschicht, die SEI-Membran (Solidelectrolyteinterface), die Batterieleistung ist stabiler, die Batterie kann die tatsächliche Leistung widerspiegeln nach einem Prozess, der als in bekannt ist.

Der Sortierprozess im Formationsprozess kann die Konsistenz des Batteriepacks und die Leistung des endgültigen Batteriepacks verbessern. Die Formationskapazität ist ein wichtiger Index für das Screening qualifizierter Batterien. Der SEI-Film unten sieht aus wie eine schwarze Rose.

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