1. Introduzione alla batteria agli ioni di litio
1.1 Stato di carica (SOC)
Lo stato di carica può essere definito come lo stato di energia elettrica disponibile nella batteria, solitamente espresso in percentuale.Poiché l'energia elettrica disponibile varia con la corrente di carica e scarica, la temperatura e il fenomeno dell'invecchiamento, anche la definizione di stato di carica è suddivisa in due tipi: Absolute State-Of-Charge (ASOC) e Relative State-Of-Charge (RSOC) .
Generalmente, l'intervallo dello stato di carica relativo è 0% – 100%, mentre è 100% quando la batteria è completamente carica e 0% quando è completamente scarica.Lo stato di carica assoluto è un valore di riferimento calcolato in base al valore di capacità fisso progettato al momento della produzione della batteria.Lo stato di carica assoluto di una batteria nuova completamente carica è del 100%;Anche se la vecchia batteria è completamente carica, non può raggiungere il 100% in diverse condizioni di carica e scarica.
La figura seguente mostra la relazione tra tensione e capacità della batteria a diverse velocità di scarica.Maggiore è la velocità di scarica, minore è la capacità della batteria.Quando la temperatura è bassa, anche la capacità della batteria diminuisce.
Figura 1. Relazione tra tensione e capacità a diverse velocità di scarica e temperature
1.2 Tensione di carica massima
La massima tensione di carica è correlata alla composizione chimica e alle caratteristiche della batteria.La tensione di carica della batteria al litio è solitamente di 4,2 V e 4,35 V e i valori di tensione dei materiali del catodo e dell'anodo possono variare.
1.3 Completamente carica
Quando la differenza tra la tensione della batteria e la tensione di carica massima è inferiore a 100 mV e la corrente di carica si riduce a C/10, la batteria può essere considerata completamente carica.Le condizioni di carica completa variano in base alle caratteristiche della batteria.
La figura seguente mostra una tipica curva caratteristica di carica della batteria al litio.Quando la tensione della batteria è uguale alla massima tensione di carica e la corrente di carica si riduce a C/10, la batteria si considera completamente carica
Figura 2. Curva caratteristica di carica della batteria al litio
1.4 Tensione minima di scarica
La tensione di scarica minima può essere definita dalla tensione di scarica di interruzione, che di solito è la tensione quando lo stato di carica è 0%.Questo valore di tensione non è un valore fisso, ma cambia con il carico, la temperatura, il grado di invecchiamento o altri fattori.
1.5 Scarica completa
Quando la tensione della batteria è inferiore o uguale alla tensione di scarica minima, può essere chiamata scarica completa.
1.6 Tasso di carica e scarica (C-Rate)
La velocità di carica-scarica è una rappresentazione della corrente di carica-scarica relativa alla capacità della batteria.Ad esempio, se si utilizza 1C per scaricare per un'ora, idealmente, la batteria si scaricherà completamente.Diversi tassi di carica-scarica si tradurranno in una diversa capacità utilizzabile.In generale, maggiore è il tasso di carica-scarica, minore è la capacità disponibile.
1.7 Ciclo di vita
Il numero di cicli si riferisce al numero di carica e scarica completa di una batteria, che può essere stimato dalla capacità di scarica effettiva e dalla capacità di progetto.Quando la capacità di scarica accumulata è uguale alla capacità di progetto, il numero di cicli deve essere uno.Generalmente, dopo 500 cicli di carica-scarica, la capacità della batteria completamente carica diminuisce del 10%~20%.
Figura 3. Relazione tra tempi di ciclo e capacità della batteria
1.8 Autoscarica
L'autoscarica di tutte le batterie aumenterà con l'aumentare della temperatura.L'autoscarica non è fondamentalmente un difetto di fabbricazione, ma le caratteristiche della batteria stessa.Tuttavia, un trattamento improprio nel processo di produzione causerà anche l'aumento dell'autoscarica.Generalmente, il tasso di autoscarica sarà raddoppiato quando la temperatura della batteria aumenta di 10 ° C. La capacità di autoscarica delle batterie agli ioni di litio è di circa l'1-2% al mese, mentre quella di varie batterie a base di nichel è del 10- 15% al mese.
Figura 4. Prestazioni della velocità di autoscarica della batteria al litio a diverse temperature
Tempo di pubblicazione: febbraio-07-2023