Spenna vs getu í litíum rafhlöðum: Hver er munurinn

Hjá GEB smíðum við litíum rafhlöður fyrir raunveruleg-heimsforrit á hverjum degi. Viðskiptavinir spyrja okkur oft hvers vegna rafhlaða les 3,8V eitt augnablik og lækkar fljótt undir álagi, jafnvel þó að það sé enn nóg hleðsla eftir. Ruglið kemur nánast alltaf niður á það sama: að blanda samanspennu og getu.

Þessar tvær tölur lýsa gjörólíkum hlutum en samt vinna þær saman að því að ákveða hversu mikla vinnu rafhlaðan þín getur raunverulega gert. Við skulum skipta því niður þannig að þú getir tekið betri ákvarðanir þegar þú velur eða notar litíum rafhlöður.

Hvað spenna og afkastageta þýðir í raun

Spennaer rafþrýstingsmunurinn á jákvæðu og neikvæðu skautunum í frumunni. Það segir þér hversu sterkt rafhlaðan getur þrýst rafeindum í gegnum hringrás. Í reynd tölum við um þrjú mikilvæg spennugildi:

• Nafnspenna(meðalvinnuspenna, svo sem 3,2V fyrir LiFePO4 eða 3,7V fyrir NMC)
• Hleðsluskerðing-af spennu(venjulega 4,2V fyrir flestar Li-ion frumur)
• Afhleðsluskerð-spenna(venjulega 3.0V eða 2.5V eftir efnafræði)

Getu, aftur á móti, mælir heildarhleðslumagnið sem rafhlaðan getur skilað, gefið upp í ampere-stundum (Ah) eða milliampere-klst. (mAh). 100Ah rafhlaða getur fræðilega séð fyrir 100 amper í eina klukkustund, eða 10 amper í tíu klukkustundir, áður en hún er tóm.

Raunveruleg orka sem til er kemur frá því að sameina bæði:

Orka (Wh)=Spenna × Stærð

Til dæmis geymir 48V 100Ah rafhlöðupakka 4,8 kWh af orku. Þetta er talan sem segir þér í raun hversu lengi sólkerfið þitt, lyftarinn eða rafmagnstækin geta keyrt.

Margir horfa aðeins á spennu á margmæli og halda að rafhlaðan sé næstum dauð þegar hún fer niður fyrir 3,7V. Í raun og veru þýðir þessi lestur oft að rafhlaðan hefur enn 40-60% afkastagetu eftir, allt eftir álagi og efnafræði.

Hvernig spenna og getu tengjast hvert öðru

Spenna og getueru ekki sjálfstæðar. Spennan sem þú mælir breytist eftir því sem rafhlaðan losar hleðsluna. Þetta samband er knúið áfram af hreyfingu litíumjóna milli rafskautanna og efnamöguleikans sem myndast.

Í einföldu máli, þegar rafhlaðan tæmist, yfirgefa litíumjónir rafskautið og fara í átt að bakskautinu. Hið mælanlegaopinn-hringrásarspenna (OCV)er munurinn á straumunum á rafskautunum tveimur. Þegar styrkur litíumjóna breytist, lækkar spennan smám saman.

Hins vegar er þessi lækkun sjaldan línuleg. Mest af afkastagetu er afhent á tiltölulega sléttu „spennupallur." Þegar pallinum lýkur lækkar spennan verulega í átt að-punkti sem er stöðvaður. Þessi ólínulega hegðun er einmitt ástæðan fyrir því að treysta áspenna einað áætla þann tíma sem eftir er leiðir til mistaka.

Hjá GEB sjáum við þetta í hvert skipti sem við prófum pakka. Frumur getur setið þægilega við 3,65V í langan tíma á meðan hún skilar enn meirihlutanumgetu.

Að skilja losunarferilinn

Thelosunarferillsýnir nákvæmlega hvernig spenna hegðar sér þegar getu er uppurin. Dæmigerð litíum rafhlöðuferill hefur þrjá mismunandi fasa:

Upphafsfall frá fullri hleðsluspennu

Langur, tiltölulega flatur pallur þar sem mest afkastageta er afhent

Skarpt hné í lokin þar sem spennan fellur hratt til að skera-af

Hér er hagnýttspenna vs SOC taflafyrir venjulega NMC frumu við mismunandi aðstæður (mæld við 25 gráður):

Taktu eftir því hvernig spennan undir álagi er alltaf lægri en opnu-spennan. Hærri afhleðslustraumur veldur meiri spennufalli vegna innri viðnáms og skautunaráhrifa.

Nokkrir þættir breyta þessum ferli í daglegri notkun:

• Hærra C-hraði → fyrr og dýpra spennufall
• Lægra hitastig → minni spenna og í boðigetu
• Fleiri hleðslu-hleðslulotur → pallur lækkar smám saman og flatar minna

Þetta er ástæðan fyrir því að rafhlaða sem einu sinni gekk í 8 klukkustundir á sömu spennu gæti aðeins endað í 6 klukkustundir eftir 500 lotur.

LiFePO4 vs NMC: Mjög mismunandi spennu- og afkastagetuhegðun

Efnafræðin sem þú velur breytirspennu-afkastagetusambanddramatískt.

LiFePO4 (LFP)frumur keyra á nafnverði 3,2V með afar flatrilosunarpallur. Spenna helst ótrúlega stöðug á milli um það bil 3,3V og 3,0V fyrir mestan hluta afkastagetu. Þessi flatleiki gefur þér fyrirsjáanlegri keyrslutíma og betri nothæfa getu í raunverulegum forritum. LFP er ákjósanlegur kostur fyrir sólarorkugeymslu, sjávarkerfi og hvar sem er langur líftími og öryggi skiptir mestu máli.

NMCfrumur starfa á 3,6–3,7V nafngildi og skila meiri orkuþéttleika. Þeirralosunarferillhefur áberandi halla, sem þýðir að spennan lækkar stöðugt eftir því sem afkastageta er notuð. Þetta gerir NMC betur hentugt fyrir forrit sem þurfa mikla afköst eða litla stærð, svo semrafmagnsverkfæris, dróna og ákveðna rafbílapakka.

Hér er samanburður-við-hlið:

Hjá GEB framleiðum við bæði efnafræði og mælum oft með LFP þegar viðskiptavinir þurfa áreiðanlegt-langtímaafl, á sama tíma og við stingum upp á NMC-pökkum þegar þyngd og aflþéttleiki eru í forgangi.

Hagnýtar afleiðingar fyrir raunverulega notkun

Spennasíga undir álagi, hitastigsáhrif og öldrun hafa öll áhrif á hversu mikla afkastagetu þú getur raunverulega dregið út.

A 48V kerfihefur greinilega forskot á 24V eða 12V fyrir sama afköst. Vegna þess að straumur er helmingaður minnkar I²R tap verulega - oft um 30-40%. Hleðslu lýkur einnig hraðar og raflögn geta verið þynnri. Fyrir stærri orkugeymslu eða hreyfiafl bætir það næstum alltaf skilvirkni að flytja yfir í hærri spennu.

Geymsluástand skiptir líka máli. Við ráðleggjum að halda litíum rafhlöðum í 40-60%SOCfyrir langtíma-geymslu. Flestar GEB frumur eru sendar á um það bil 50% hleðslu vegna þess að þetta stig hefur reynst best til að lágmarka öldrun dagatalsins en halda bata yfir 98% jafnvel eftir heilt ár.

Dæmið aldrei eftirstöðvar af spennu eingöngu undir álagi. Leyfðu rafhlöðunni alltaf að hvíla í nokkrar mínútur og mæltu OCV ef þú þarft gróft mat. NútímalegtBMS einingarsameina spennu, straumsamþættingu (coulomb talningu) og hitastigsupplýsingar fyrir mun nákvæmariSOCupplestur.

Lokahugsanir

Spennasegir þér kraftinn.Getusegir þér heildargjaldið sem er í boði. Raunveruleg frammistaða kemur frá því hvernig þessir tveir hafa samskipti við tiltekið álag, hitastig og vinnulotu.

Að ná jafnvægi á millispennupallur, heildargeta, og efnafræði er það sem skilur góða rafhlöðu frá rafhlöðu sem gengur illa á sviði. Hjá GEB eyðum við töluverðum tíma í að fínstilla rafskautshlutföll, spennuglugga og efnisval svo frumurnar okkar skili stöðugri spennuhegðun og áreiðanlegri getu í hundruðum eða þúsundum lotum.

Ef þú ert að hanna nýtt kerfi eða meta rafhlöðuvalkosti skaltu ekki hika við að hafa samband. Segðu okkur spennuþörf þína, áætlaðan keyrslutíma og rekstrarskilyrði. Við getum mælt með réttu efnafræðinni og pakkningauppsetningunni sem passar við umsókn þína í stað þess að uppfylla bara fyrirsagnarforskriftir.