Litium batareyanın doldurulması və boşaldılması nəzəriyyəsi

Litium batareyanın doldurulması və boşaldılması nəzəriyyəsi

1.1 İcazə Dövləti (SOC)

Doldurma vəziyyəti batareyada mövcud elektrik enerjisinin vəziyyəti kimi müəyyən edilə bilər, adətən faizlə ifadə edilir. Mövcud elektrik enerjisi doldurulma və boşalma cərəyanından, temperaturdan və qocalma hadisəsindən asılı olaraq dəyişdiyinə görə, yük vəziyyətinin tərifi də iki növə bölünür: Mütləq Yük Durumu (ASOC) və Nisbi Yük Durumu (RSOC). Nisbi doldurma vəziyyətinin diapazonu adətən 0% -100%, batareya isə tam doldurulduqda 100% və tam boşaldıqda 0% olur. Mütləq doldurulma vəziyyəti akkumulyator istehsal edilərkən nəzərdə tutulmuş sabit tutum dəyərinə əsasən hesablanmış istinad dəyəridir. Yeni tam doldurulmuş batareyanın mütləq doldurulması 100% təşkil edir; Köhnəlmiş batareya tam doldurulsa belə, müxtəlif doldurma və boşalma şərtlərində o, 100%-ə çata bilməz.

Aşağıdakı şəkildə müxtəlif boşalma dərəcələrində gərginlik və batareya tutumu arasındakı əlaqə göstərilir. Boşaltma dərəcəsi nə qədər yüksək olsa, batareya tutumu bir o qədər aşağı olar. Temperatur aşağı olduqda, batareyanın tutumu da azalacaq.

                          Şəkil 1. Müxtəlif boşalma dərəcələri və temperaturlar altında gərginlik və tutum arasında əlaqə

1.2 Maksimum Doldurma Gərginliyi

Ən yüksək doldurma gərginliyi batareyanın kimyəvi tərkibi və xüsusiyyətləri ilə bağlıdır. Litium batareyalarının doldurulma gərginliyi adətən 4.2V və 4.35V-dir və gərginlik dəyərləri katod və anod materiallarından asılı olaraq dəyişə bilər.

1.3 Tam doldurulub

Batareyanın gərginliyi ilə ən yüksək doldurma gərginliyi arasındakı fərq 100 mV-dən az olduqda və şarj cərəyanı C/10-a qədər azaldıqda, batareya tam doldurulmuş hesab edilə bilər. Batareyaların xüsusiyyətləri müxtəlifdir və tam doldurulma şərtləri də dəyişir.

Aşağıdakı rəqəm tipik litium batareyanın doldurulması xarakterik əyrisini göstərir. Batareyanın gərginliyi ən yüksək doldurma gərginliyinə bərabər olduqda və şarj cərəyanı C/10-a qədər azaldıqda, batareya tam doldurulmuş sayılır.

                             Şəkil 2. Litium batareyanın doldurulması xarakterik əyrisi

1.4 Minimum Boşaltma Gərginliyi

Minimum boşalma gərginliyi kəsmə boşalma gərginliyi kimi müəyyən edilə bilər, adətən 0% yük vəziyyətində olan gərginlik. Bu gərginlik dəyəri sabit dəyər deyil, yük, temperatur, yaşlanma dərəcəsi və ya digər amillərlə dəyişir.

1.5 Tam boşalma

Batareyanın gərginliyi minimum boşalma gərginliyindən az və ya bərabər olduqda, onu tam boşalma adlandırmaq olar.

1.6 Doldurma dərəcəsi (C-Rate)

Şarj boşalma dərəcəsi batareyanın tutumuna nisbətən yük boşaltma cərəyanının təmsilidir. Məsələn, bir saat boşalmaq üçün 1C istifadə edilərsə, ideal olaraq batareya tam boşalacaq. Fərqli doldurma və boşaltma dərəcələri müxtəlif mövcud tutumlarla nəticələnəcək. Adətən, yük boşaltma dərəcəsi nə qədər yüksək olsa, mövcud tutum da bir o qədər kiçik olur.

1.7 Dövr müddəti

Dövrlərin sayı, batareyanın tam doldurulması və boşaldılmasının neçə dəfədir ki, bu, faktiki boşalma gücündən və dizayn gücündən təxmin edilə bilər. Yığılmış boşaltma qabiliyyəti layihə gücünə bərabər olduqda, dövrlərin sayı birdir. Adətən, 500 şarj və boşalma dövründən sonra tam doldurulmuş batareyanın tutumu 10% -dən 20% -ə qədər azalacaq.

                          Şəkil 3. Cycle Times və Batareya Tutumu arasında əlaqə

1.8 Öz-özünə boşalma

Bütün batareyaların öz-özünə boşalması temperaturun artması ilə artacaq. Öz-özünə boşalma əsasən istehsal qüsuru deyil, batareyanın özünəməxsus xüsusiyyətidir. Bununla belə, istehsal prosesi zamanı düzgün olmayan rəftar da öz-özünə boşalmanın artmasına səbəb ola bilər. Adətən, batareyanın temperaturunda hər 10 ° C artım üçün özünü boşaltma dərəcəsi iki dəfə artır. Litium-ion batareyaların aylıq özünü boşaltma qabiliyyəti təxminən 1-2%, müxtəlif nikel əsaslı batareyalar isə 10-15% aylıq özünü boşaltma qabiliyyətinə malikdir.

                             Şəkil 4. Müxtəlif temperaturlarda litium batareyalarının özünü boşaltma sürətinin performansı