Osnove o praznjenju

Namen baterije je shranjevanje energije in njeno sproščanje ob želenem času. Ta razdelek preučuje praznjenje pri različnih C-stopnjah in ocenjuje globino praznjenja, do katere lahko baterija varno doseže. Dokument opazuje tudi različne znake praznjenja in raziskuje življenjsko dobo baterije pri različnih vzorcih obremenitve.

Elektrokemična baterija ima prednost pred drugimi napravami za shranjevanje energije v tem, da energija ostane visoka med večino polnjenja in nato hitro upada, ko se naboj izprazni. Superkondenzator ima linearno praznjenje, stisnjen zrak in naprava za shranjevanje vztrajnika pa sta obratna baterija, saj na začetku zagotavljata največjo moč.Slike 1, 2 in 3ponazarjajo simulirane značilnosti praznjenja shranjene energije.

Večino akumulatorskih baterij je mogoče za kratek čas preobremeniti, vendar mora biti to kratkotrajno. Življenjska doba baterije je neposredno povezana s stopnjo in trajanjem povzročenega stresa, ki vključuje polnjenje, praznjenje in temperaturo.

Ljubitelji daljinskega upravljalnika (RC) so posebna vrsta uporabnikov baterij, ki do maksimuma povečajo toleranco do "krhkih" visokozmogljivih baterij tako, da jih izpraznijo pri C-stopnji 30C, kar je 30-kratna nazivna zmogljivost. Tako razburljivi, kot so lahko RC helikopter, dirkalni avtomobili in hitri čolni; pričakovana življenjska doba paketov bo kratka. Ljubitelji RC-ja se dobro zavedajo kompromisa in so pripravljeni plačati ceno ter se soočiti z dodatnimi varnostnimi tveganji.

Da bi dobili največjo količino energije na težo, proizvajalci dronov gravitirajo k celicam z visoko zmogljivostjo in izberejo Energy Cell. To je v nasprotju z industrijami, ki zahtevajo velike obremenitve in dolgo življenjsko dobo. Te aplikacije so namenjene bolj robustnemu Power Cellu z zmanjšano zmogljivostjo.

Globina praznjenja

Svinčeve razelektritve do 1,75 V/celico; sistem na osnovi niklja do 1.0V/celico; in večina Li-ion na 3.0V/celico. Na tej ravni se porabi približno 95 odstotkov energije in napetost bi hitro padla, če bi se praznjenje nadaljevalo. Da bi baterijo zaščitili pred prekomerno izpraznitvijo, večina naprav prepreči delovanje nad določeno napetostjo ob koncu praznjenja.

Pri odstranitvi obremenitve po praznjenju se napetost zdrave baterije postopoma povrne in se dvigne proti nazivni napetosti. Razlike v afiniteti kovin v elektrodah povzročijo ta napetostni potencial tudi, ko je baterija prazna. Parazitska obremenitev ali visoko samopraznjenje preprečuje obnovitev napetosti.

Visok obremenitveni tok, kot bi bil v primeru vrtanja skozi beton z električnim orodjem, zniža napetost baterije in prag napetosti ob koncu praznjenja je pogosto nastavljen nižje, da se prepreči prezgodnji izklop. Izklopno napetost je treba znižati tudi pri praznjenju pri zelo nizkih temperaturah, saj napetost akumulatorja pade in se notranji upor akumulatorja poveča.

Prekomerno polnjenje svinčenega akumulatorja lahko povzroči vodikov sulfid, brezbarven, strupen in vnetljiv plin, ki diši po gnilih jajcih. Vodikov sulfid se pojavlja tudi med razgradnjo organskih snovi v močvirjih in kanalizaciji ter je prisoten v vulkanskih plinih in zemeljskem plinu. Plin je težji od zraka in se kopiči na dnu slabo prezračenih prostorov. Sprva je močan, voh pa sčasoma oslabi in žrtve se ne zavedajo prisotnosti plina.

Kaj sestavlja cikel praznjenja?

Cikel praznjenja/polnjenja se običajno razume kot popolna izpraznitev napolnjene baterije z naknadnim ponovnim polnjenjem, vendar to ni vedno tako. Baterije so redko popolnoma izpraznjene in proizvajalci za oceno baterije pogosto uporabljajo formulo 80-odstotne globine izpraznjenosti (DoD). To pomeni, da je oddane le 80 odstotkov razpoložljive energije, 20 odstotkov pa ostane v rezervi. Kroženje baterije pri manj kot popolni izpraznjenosti podaljša življenjsko dobo in proizvajalci trdijo, da je to bližje predstavitvi na terenu kot polnemu ciklu, ker se baterije običajno ponovno napolnijo z nekaj rezervne kapacitete.

Ni standardne definicije, kaj je cikel praznjenja. Nekateri števci ciklov dodajo polno število, ko je baterija napolnjena. Pametna baterija lahko zahteva 15-odstotno izpraznitev po polnjenju, da izpolnjuje pogoje za cikel praznjenja; vse, kar je manj, se ne šteje kot cikel. Baterija v satelitu ima običajno DoD 30–40 odstotkov, preden se baterije med satelitskim dnevom ponovno napolnijo. Nova baterija za EV se lahko napolni le do 80 odstotkov in izprazni do 30 odstotkov. Ta pasovna širina se postopoma širi, ko se baterija izprazni, da zagotovi enake razdalje vožnje. Izogibanje polnim polnjenjem in praznjenjem zmanjša obremenitev baterije.

Hibridni avtomobil med pospeševanjem porabi le delček zmogljivosti, preden se baterija ponovno napolni. Zagon motorja vozila črpa manj kot 5 odstotkov energije iz akumulatorja zaganjalnika, kar se v avtomobilski industriji imenuje tudi cikel. Sklicevanje na število ciklov mora biti izvedeno v kontekstu zadevne dolžnosti.

Sklicevanje na cikel praznjenja ali število ciklov ni enako dobro povezano z vsemi aplikacijami baterije. En primer, kjer štetje ciklov praznjenja ne odraža natančno življenjskega stanja, je naprava za shranjevanje (ESS). Te baterije dopolnjujejo obnovljive vire energije iz vetrne energije in fotovoltaike, tako da zagotavljajo kratkotrajno energijo, ko je potrebna, in jo shranijo, če je je presežek. Čas med polnjenjem in izpraznitvijo je lahko v milisekundah; tipično stanje napolnjenosti baterije je 40–60 %. Namesto štetja ciklov se lahko kot sredstvo za merjenje obrabe uporablja kulonsko štetje.