22 años de personalización de baterías
Nov 11, 2020 Pageview：1109
Todas las baterías pierden carga en algún momento. La energía recuperada después de una carga es, en todos los casos, no tanta como la que se había introducido. La respuesta parasitaria que ocurre dentro de la electroquímica de la celda mantiene la efectividad de llegar al 100%. La carga súper rápida y la carga pesada también disminuyen la eficiencia energética. Esto nuevamente se suma a la tensión de la batería al disminuir la vida útil del ciclo.
La eficiencia de la batería está ganando interés. Esto es particularmente crítico con grandes marcos de baterías en vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía (ESS) y satélites. El factor de eficiencia generalmente se estima mediante la eficiencia culómbica. Un culombio es una unidad de carga eléctrica. Un culombio se eleva a un amperio-segundo (1A)
La batería de iones de litio tiene la eficiencia culómbica más alta, que ronda el 99%. La batería de plomo-ácido es más baja con un CE de aproximadamente el 90%, y las baterías a base de níquel son, en su mayor parte, aún más bajas. Con una carga rápida, NiCd y NiMH pueden llegar al 90%, pero una carga razonable lo reduce a alrededor del 70%. Los elementos que contribuyen al bajo CE son una menor aceptación de carga cuando más del 70% de las condiciones de descarga y la auto-liberación que aumenta cuando la batería se calienta al final de la carga. Las mejores eficiencias de todas las baterías se logran en condiciones de carga de rango medio de 30 a 70 por ciento. Todos los marcos de baterías proporcionan valores de CE únicos que fluctúan con las tasas de carga y la temperatura. La edad también tiene un trabajo.
Cinco componentes clave influyen en la eficiencia de la batería: -
1: corriente de carga
Para las baterías de iones de litio, la mejor práctica de carga es mantener la corriente controlada a un nivel moderado para expandir la eficiencia y la vida útil de la batería.
He aquí por qué: durante el ciclo de carga, ocurren cambios dentro de la química interna de la batería, y la carga a una corriente alta disminuye estos impactos.
Los átomos y electrolitos de litio se desarrollan en el exterior del ánodo de grafito, enmarcando una capa llamada interfaz robusta de electrolitos (SEI), que asegura el ánodo, pero además se vuelve más grueso a largo plazo y puede bloquear la entrada de partículas al ánodo si es excesivamente grueso.
En el cátodo, un desarrollo comparativo de formas de iones de litio puede causar la oxidación de electrolitos y conducir a una fuga caliente.
Las baterías de iones de litio con frecuencia están diseñadas para cargarse en tan solo 60 minutos, ya que la pérdida de eficiencia es menos significativa que la pérdida de tiempo a veces.
2: Estado de carga
El estado de carga de la batería de un vehículo eléctrico podría compararse con la verificación de combustible: es el grado de carga comparado con su capacidad en algún segundo aleatorio.
Durante todo el ciclo de descarga, el rendimiento de voltaje cae poco a poco a medida que el SoC también decae. Las baterías de iones de litio tienen un ritmo de disminución de voltaje mucho más lento que las baterías de plomo-ácido.
La pérdida de capacidad que experimentan las baterías cuando se ciclan a altas temperaturas se identifica legítimamente con su SoC: cuanto más alto es el SoC, más terrible es la pérdida de capacidad.
3: resistencia interna
La resistencia interna de una batería está influenciada por numerosas variables, incluido el tamaño, la edad, la corriente y la química. Cuanto menor sea la resistencia interna, más sencillo será el funcionamiento de la batería. Las baterías de io de litio tienen una de las protecciones internas más reducidas disponibles.
En las baterías de iones de litio, el SEI en el ánodo se suma a una alta resistencia interna al impedir la conexión de grafito.
La capa SEI es esencial para la utilidad de la batería, ya que equilibra la estructura y amplía la esperanza de vida, sin embargo, sus pertenencias pueden aumentar la resistencia interna a largo plazo.
Los fabricantes de baterías de iones de litio usan sustancias agregadas al electrolito de la batería para disminuir una parte de este impacto y evitar que la película SEI se vuelva excesivamente prohibitiva.
4: temperatura de la batería
Las baterías de iones de litio deben cargarse a un alcance de 32 ° F a 113 ° F y descargarse entre -4 ° F a 131 ° F. Su ejecución de carga y descarga se mantiene excelente a temperaturas más altas en comparación con diferentes baterías. Sin embargo, cuanto más se exponen a altas temperaturas, más limitada es su esperanza de vida.
Cuando la temperatura es inferior a 41 ° F, la corriente de carga debe reducirse.
Las altas temperaturas provocan la oxidación del electrolito del cátodo, lo que puede provocar una pérdida inesperada del límite.
La carga de una batería de partículas de litio a temperaturas por debajo del punto de congelación hará que se desarrolle una SEI duradera en el ánodo, lo que daña la batería y reduce la eficiencia.
5: Antigüedad de la batería
Parece notoriamente evidente que cuanto más envejece una batería, menos efectiva es; sin embargo, la edad de la batería no se incluye simplemente en años.
En su mayor parte, las baterías de iones de litio funcionan durante 2,000-3,000 ciclos, que es casi más que la esperanza de vida de una batería de plomo-ácido de 1,000-1,500 ciclos.
La sobrecarga, los ciclos profundos y las temperaturas extraordinarias acelerarán el ciclo de maduración de una batería de iones de litio. Para ampliar la vida útil de una batería de partículas de litio, es ideal cargarla en circunstancias moderadas (ambiente).
Los procesos que miden la eficiencia de la batería se mencionan a continuación: -
1.Eficiencia coulombica: la eficiencia coulombica (CE), también conocida como eficiencia faradaica o eficiencia actual, representa la eficiencia de carga mediante la cual se mueven los electrones en las baterías. CE es la proporción de la carga total extraída de la batería con respecto a la carga total puesta en la batería durante un ciclo completo.
Li-ion tiene una de las clasificaciones CE más notables en baterías recargables. Ofrece una eficiencia que supera el 99 por ciento. Esto, sea como sea, es concebible cuando se carga a una corriente moderada y a temperaturas frías. La carga súper rápida reduce el CE debido a las pérdidas debido a la aceptación de la carga y el calor, por lo que también hace una carga excepcionalmente razonable donde la autodescarga se convierte en un factor integral.
2.Eficiencia voltaica: la eficiencia voltaica es otro enfoque para cuantificar la eficiencia de la batería, que habla de la proporción del voltaje de descarga promedio al voltaje de carga promedio. Las pérdidas ocurren debido a que el voltaje de carga es consistentemente más alto que el voltaje evaluado para activar la respuesta de la sustancia dentro de la batería.
Las densidades de potencia y energía se determinan prácticamente para la descarga, pero se presta menos consideración (suponiendo que haya alguna) a la eficiencia energética. A pesar de que en el pasado, la eficiencia energética estaba prácticamente cerca de todos los materiales terminales de las baterías de iones de litio (LIB), este factor es básicamente significativo para los nuevos materiales de alta densidad (por ejemplo, a la luz del instrumento de transformación) ya que la densidad de energía puede estar muy por debajo de los requisitos para el avance práctico. De hecho, un espesor de energía bajo se debe a los altos sobrepotenciales y es una pieza fundamental del examen esencial para el diseño del material, ya que no se puede mejorar durante la comercialización. En los grandes dispositivos de almacenamiento de energía, por ejemplo, las baterías de los vehículos eléctricos (EV) o los marcos de almacenamiento de energía domésticos, el gasto de energía consumida para cargar la batería es un factor enorme y se convierte legítimamente en el costo de la energía suministrada por el dispositivo de almacenamiento. .
Si está tratando de aprovechar al máximo sus baterías, tenga en cuenta los factores que las hacen ineficaces.
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