22 Jahre Batterieanpassung
Feb 18, 2020 Seitenansicht：493
Sind Batterien temperaturabhängig?
Batterien sind Geräte, die chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Dies geschieht durch chemische Reaktionen, die innerhalb der Batterie selbst stattfinden. Diese Umwandlung erfolgt, wenn die Klemmen der Batterie angeschlossen sind. Batterien gibt es in allen Arten und Formen; Sie können auch wiederaufladbar und wegwerfbar sein. Batterien bestehen hauptsächlich aus zwei Elektroden, der Anode, die die positive Elektrode ist, und der Kathode, die die negative Elektrode ist. Zwischen ihnen befindet sich der Elektrolyt. Der Elektrolyt verbindet die beiden Elektroden (Anode und Kathode) innerhalb der Batterie miteinander, da sich die beiden Elektroden nicht berühren. Elektronen werden von der Kathode empfangen und über diesen Elektrolyten der Anode zugeführt.
Die Leistung der Lithium-Ionen-Batterien hängt von Luftfeuchtigkeit und Temperatur ab. Wenn die Batterie durch eine chemische Reaktion Elektrizität erzeugt und die Temperatur niedriger wird, verlangsamt sich die chemische Reaktion, was wiederum dazu führt, dass ein geringerer Strom erzeugt wird. Die Verlangsamung der chemischen Reaktion aufgrund niedrigerer Temperatur erhöht jedoch die Lebensdauer der Batterie. Mit steigender Temperatur wird die chemische Reaktion schneller, wodurch mehr Strom erzeugt wird. Dieser schnelle Vorgang verkürzt jedoch die Lebensdauer der Batterie erheblich.
Davon abgesehen ist es offensichtlich, dass Hitze der Mörder Nummer eins aller Batterien ist. Als Richtlinie wird bei jedem Temperaturanstieg von 8 ° C die Lebensdauer der versiegelten Batterie halbiert. Dies bedeutet, dass eine versiegelte Batterie, die für eine Lebensdauer von 10 Jahren bei einer Temperatur von 25 ° C ausgelegt ist, nur 5 Jahre hält, wenn sie bei einer Temperatur von 33 ° C gelagert wird. Und es würde nur 30 Monate dauern, wenn es einer Temperatur von 41 ° C ausgesetzt wäre. Es ist erwähnenswert, dass die durch Hitze zerstörte Kapazität nicht mehr gerettet werden kann.
Es gibt jedoch einige Szenarien, in denen Hitze nicht vermieden werden kann, wie die Starterbatterien in Autos. Die Technologie ist so weit fortgeschritten, dass diese Batterietypen in raueren Umgebungen überleben können. Laut einer BCI-Fehlermodusstudie von 2010 sind Starterbatterien hitzebeständiger als je zuvor. Im Jahr 2000 beeinflusste ein Temperaturanstieg um 7 ° C die Batterielebensdauer um ungefähr ein Jahr. Im Jahr 2010 wurde die Toleranz auf 12 ° C erweitert. Die technischen Verbesserungen bei der Herstellung von Starterbatterien haben deren Lebenserwartung von 41 Monaten im Jahr 2000 auf 55 Monate im Jahr 2010 erhöht.
Was ist die sichere Betriebstemperatur für eine Lithiumbatterie?
Die Verwendung einer Lithium-Ionen-Batterie ist in einem Temperaturbereich von 10 ° C bis + 55 ° C möglich. Der Ladevorgang sollte jedoch nur bei einer Batterietemperatur von + 5 ° C bis + 45 ° C erfolgen. Der ideale Temperaturbereich der Batterien ist die Temperatur. Ein Sensor in der Batterie stellt sicher, dass keine Aufladung außerhalb dieses Bereichs durchgeführt wird.
Im Allgemeinen liegt die effektivste Leistungstemperatur von Lithiumbatterien bei etwa 20 ° C. In einer Hochtemperaturumgebung gibt es jedoch verschiedene Arten von Lithiumbatterien, die anstelle der Wärme eine gute Leistung erbringen können. In Umgebungen mit niedrigen Temperaturen liegt der empfohlene Betriebsbereich für Lithium-Ionen-Batterien zwischen -40 ° C und 55 ° C.
Was sind die Temperatureffekte auf die Kalenderalterung von Lithiumbatterien?
In einer Studie der IOP-Konferenzreihe: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik im Jahr 2015 zu den Temperatureffekten auf die Kalenderalterung von Lithium-Ionen- und Nickel-Metallhydrid-Batterien wurde hierfür eine handelsübliche Graphit / LNMC-Lithium-Ionen-Batterie mit der Bezeichnung 4411-4711 verwendet Studie. Sie wurden mit dem Lithium-Ionen-Ladegerät ASELSAN 4400 aufgeladen. Ein weiterer akku vom Typ Ni-MH wurde mit dem Ni-MH-Ladegerät ASELSAN 4011 aufgeladen.
Kalenderalterungstests wurden durchgeführt, indem sie bei -20 ° C, 20 ° C und 55 ° C Temperaturen und Leerlaufspannungen bezogen auf anfänglich 100% SOC gelagert wurden. Während der Lagerung wurde keine Erhaltungsladung angelegt und die Batteriespannung konnte sich zwischen zwei Charakterisierungssegmenten frei ändern.
Bei jeder der angegebenen Temperaturen wurden zwei Batterien getestet, um die Reproduzierbarkeit der Messung zu beweisen. Um die Alterung der Batterien festzustellen, wurden die Kapazitätsmessungen zu Beginn des Tests, am Ende des Tests und in Abständen von vier Wochen durchgeführt. Elektrochemische Kapazitätsmessungen wurden bei Raumtemperatur unter Verwendung eines speziellen Batteriezyklers (ASPILSAN Energy) durchgeführt. Um die Kapazität von Li-Ionen-Batterien zu bestimmen, wird eine Standardladung (C / 3-Konstantstromladung auf 100% SOC (8,4 V), eine Konstantspannungsladung (8,4 V) geladen, bis der Strom unter der C / 10-Rate lag), die Es folgten Messungen der 1C-Entladung (bis zu 6,4 V). Um die Kapazität von Ni-MH-Batterien zu bestimmen, wurde eine Standardladung (C / 2-Konstantstromladung auf 100% SOC (11,0 V)) gefolgt von C / 2-Entladungsmessungen (bis zu 6,0 V) durchgeführt.
Nachdem Sie die Batterien auf 100% SOC und die gewünschte Temperatur gebracht und 4 Wochen stehen gelassen haben, entladen Sie sie, um den scheinbaren Kapazitätsverlust zu bestimmen, gefolgt von einem Lade- / Entladezyklus, um den Verlust der permanenten Kapazität (irreversible Kapazität) zu ermitteln. Der Verlust der reversiblen Kapazität (Selbstentladung) wurde berechnet, indem die Differenz zwischen den beiden Kapazitäten, der scheinbaren Kapazität und den irreversiblen Kapazitätsverlusten genommen wurde. Kapazitätsverlusttests wurden unter Verwendung des Digatron BTS500-Batterietestsystems durchgeführt.
Die offensichtlichen Kapazitätsverluste von Li-Ionen- und Ni-MH-Batterien hängen von der Temperatur ab, bei der sie gelagert wurden. Je höher die Temperatur, desto größer der scheinbare Kapazitätsverlust der Batterien. Bei -20 ° C und 20 ° C gelagerte Li-Ionen- und Ni-MH-Batterien verlieren innerhalb von 4 Wochen bis zu 6% ihrer Ladung. Wenn sie bei einer höheren Temperatur (55 ° C) gelagert werden, verlieren sie die Ladung mit einer noch höheren Rate (9% für Li-Ionen und 24% für Ni-MH).
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