Наскільки глибоко слід розряджати літієві батареї, щоб максимально збільшити їх термін експлуатації?


9

Нещодавно я опублікував відповідь, в якій згадував дуже класичні "літієві батареї, як часткові розряди, тому спроектуйте свою систему для обмеженої глибини розряду". Але потім я задумався: при часткових розрядах збільшується кількість циклів заряду / розряду для тієї ж енергії, що подається, тому коефіцієнт підсилення протягом доступних циклів зменшиться. Наприклад, акумулятор мобільного телефону, розряджений на 50% вранці, заряджений, розряджений на 50% вдень та заряджений протягом ночі, вимагає вдвічі більше циклів, ніж мобільний телефон, розряджений на 100% і заряджається один раз на день, щоб прослужити. Я думав, що було б цікаво заглянути в це.

Я пішов вперед і, як завжди, я подаю свої висновки для схвалення будь-якого користувача SE та вітаю будь-кого, хто додасть їх.

Я мушу зазначити, що це стосується лише акумуляторів, які регулярно використовуються, а не тих, хто сидить на полиці протягом періодів, що перевищують кілька днів. Тим не менш, вони, як правило, старіють незалежно на циклах, але я не маю даних про це - можливо, фахівці могли б пролити трохи світла на це.


1
якщо ви не дозволите їм розрядку на все , що вони будуть тривати вічно
Ясен

Приємний штрих сарказму. Ви маєте рацію, я забув зазначити, що термін дії батареї все ще існує, незалежно від кількості циклів. Я додам це завтра.
Містер Містер

1
В BU він каже, що через 1 рік при 100% зарядці у вас залишилося 65% (40 ° C) або 94% (0 ° C) вашої ємності . Якщо зберігати лише 40% заряджених, цифри замість цього становлять 85% та 98%. Досить страшні цифри терміну придатності!
tomnexus

Відповіді:


12

Мій швидкий погляд на це:

Термін служби літієвих акумуляторів зменшується з глибиною розряду, виглядаючи наступним чином (ця крива призначена для свинцево-кислотних акумуляторів, але літій зазначений як такий, як аналогічний кривий): введіть тут опис зображення

( джерело )

Якщо 100-відсоткове значення DoD береться за орієнтир, можна побудувати те, що я називаю кривою "ізоенергія" (я подумав про це в 2 секунди), що в основному скільки циклів потрібно від акумулятора, щоб доставити стільки ж енергії, скільки 100% скидів протягом усього терміну експлуатації:

iсоенеrгу(DоD)=100%DоDлifетiмеcуcлесDоD
Наприклад, 50% DoD вимагає вдвічі більше циклів, ніж 100% DoD, 25% чотири рази тощо.

Результати з цього конкретного прикладу:

введіть тут опис зображення

Висновок, як і раніше, існує думка, що глибину скиду слід максимально зменшити.


чи існує крива відсотка зношеного життя в камері на глибину розряду?
Ясен

Вони повинні існувати, але все, на що я натрапив, - температура VS для фіксованого DoD.
Містер Містер

1
Зауважте також ефект "календаря". Після того, як LiIon почне використовувати їх (або раніше?), У них буде обмежене життя, і вони просто "зносять" вільний вік, навіть якщо їм мало або взагалі не користуються. Здається, існує майже нульовий коментар до життя календаря LiFePO4, але вони, здається, відносно вільні від цього. | Я розумію, що головний режим деградації Ліона в велосипеді є механічним. Виснаження Лі змінює фізичний об'єм, і акумулятор працює на загибель. Тоді як LiFePO4 має постійний олівіновий каркас навіть тоді, коли Li його немає.
Рассел Макмахон

5

Я погоджуюся, що ви отримуєте приріст у всій життєвій ємності зі зменшенням DOD - з пам'яті цифри, які я бачив, пропонують більший приріст із зменшенням DOD в діапазоні, наприклад, 10% -80% DOD, - але я не гарантую свої спогади бути правильним.

Однак є кілька інших факторів, які можуть бути більш важливими та / або корисними.
Якщо ви можете переносити скидання зменшеної ємності та / або багаторазові перезарядки на день, можна отримати кращі вигоди, обмеживши верхній кінець зарядки.
Клітини LiIon зазвичай заряджаються в режимі CC / CV з CC, як правило, зі швидкістю C / 1, а Vmax (як правило, 4,2 В / комірка) досягається приблизно 70% -80% від загальної потужності, при цьому баланс вводиться в режимі CV при зменшенні струму (встановлений хімією батареї). Припинення заряду відбувається в деяких вибраних Imax xk з (0,05 <= k <1)
K = 1 відповідає припиненню зарядки при переході CC / CV. Загальновідомо, що менші значення k дають дещо збільшені загальні енергетичні потужності, але непропорційно зменшують життєвий цикл. k досить часто встановлюється на рівні 0,25 або навіть 0,5, агресивна зарядка може встановити k до 0,1 або навіть 0,05.
Ваші криві дозволяють припустити, що навіть при зазвичай неприйнятно низькому DOD 10% загальної життєвої енергії зберігається менше ніж на 50%, ніж при 100% DOD. В даний час у мене немає часу на пошук посилань, але я впевнено (по суті :-)) впевнений, що виграші, що перевищують 50%, отримуються за допомогою k = 1 (без циклу резюме), і це бонус дуже швидкої зарядки ( менше 1 години) (наприклад, 48 хвилин при C / 1 від повністю порожнього, якщо перехід CC / CV відбувся на рівні 80% енергії). Розряд до 100% DID також "не корисний", а також встановити мінімальний DOD за такою схемою. Така річ, як 20% -30% залишкова ємність і 80% -на максимальна ємність, як і раніше, повертає 50% -60% від загальної ємності, залишає 20% -30% аварійний буфер при необхідності і може бути перевершена простим керуванням DOD в нижньому кінці.

Іншим аспектом, який забезпечує збільшений термін експлуатації циклу та загальне збільшення накопичення енергії, є встановлення Vmax менше, ніж звичайний 4,3 В / елемент при 25 ° C. Опубліковані результати говорять про те, що навіть зниження на 0,05 В (до 4,15 В) дає корисні переваги, на 4,1 В і на 4,0 В набагато більше. Ці знижені рівні супроводжуються значним зниженням збереженої ємності за цикл.

Ця корисна сторінка університету батареї обговорює різні методи продовження життя LiIon.
У таблиці 4 запропоновано збільшити термін експлуатації в 4 рази за рахунок зменшення Vmax до 4,0 В з 4,2 В, лише 20% затримки енергетичної потужності за цикл - посилення або 3+ х звичайної потужності.

Таблиці нижче скопійовані з вищевказаної сторінки.

введіть тут опис зображення

Використання деякої комбінації скорочення Vmax, максимум обмеження DOD та мінімізація зменшення струму в режимі CV, мабуть, може призвести до значного загального збільшення життєвих можливостей. Для будь-якого прийнятного зниження потужності можна було б встановити оптимальну суміш. Здається, як доктор наук :-).

Також дивіться:

BU - Літієві акумулятори - чому вони кращі

BU - Зарядка Ліона


Ще краще - використовувати LiFePO4 / LifeYPO4 :-)


Дякую за це доповнення. Чи отримані перші номери (перед посиланням на BU) з BU або з вашого досвіду?
Mister Mystère

@ MisterMystère - Хто може сказати: -) .... читає ... Переважно з моєї голови, Але інформація надходила з усіх кінців - і я вже близько 7 років граю з акумуляторами "серйозно". (Спочатку в основному NiCd (коротко), а потім NimH. LiIon та LiFePO4 останнім часом. Я не знаю, чи охоплюють вони там кожну точку, але де вони є, я не думаю, що ми не погодимось. Я не рідко знаю джерела. Я рідко виявляю, що вони говорять речі, з якими я повністю не згоден - ми можемо час від часу бачити речі з різних точок зору. Я радий ....
Рассел Макмахон

.... більш детально обговорюйте / обґрунтовуйте (після моди) будь-яку річ, на яку я стверджую, що може здатися неправильною. Іноді це буде неправильно, але зазвичай це просто узагальнене отримане знання чи досвід, який, я сподіваюся, мені вдасться пригадати правильно :-).
Рассел Макмахон

1

Однією з проблем такого роду аналізів є питання про те, що являє собою "мертву" батарею. Більшість застосувань передбачає максимально допустимі втрати потужності, які залежать від використання. Звичайні джерела електрозабезпечення дуже залежать від дальності, так що втрата ємності є дуже малою. Приміщення для зберігання в домашніх умовах продовжить забезпечити значну економію, навіть якщо великі втрати ємності, і тому пропонується, щоб батареї ЕВ можна було повторно використовувати як домашні накопичувачі після вилучення з транспортного засобу.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.