Батарея узун циклдүү иштөө ынталышы бар же жок экенин кандай текшерүүгө болот?

Узак циклдүү иштөөнү түшүнүү: анын аныктамасы жана негизги көрсөткүчтөр

Литий-иондук батареяларда узак циклдүү иштөө деген эмне?

Узун циклдүү иштөө мүнөздөмөсү негизинен жүздөгөн заряддоо жана разряддоо циклдеринен кийин аккумулятор кандайча колдонууга жарамдуу кубаттуулугун сактап калганын билдирет. Белгилүү баатырларды, айрыкча литий-иондук аккумуляторлорду карасак, ал өз баштапкы кыймытынын 80% деңгээлинде болгондо (иш жүгүртүүчүлөрдүн көбү бул деңгээлди аккумулятор иштөө ыңгайсыздыгынын башталышы деп эсептешет) чечкилип турганга чейин канча тулугун заряд алганын карабыз (бул тууралуу Ponemon Institute 2023-жылы маалымат берген). Мундай циклдердин жакшы иштөөсү көп жолу алмаштыруусуз узак мөөнөттө иштөөнү талап кылган түзүлүштөр үчүн абдан маанилүү. Милдеттен-милдетке чейин жүргөн электромобилдер же энергия тармагынын бүт ири аккумулятор банктарын ойго алсак болот.

Заряддоо-разряддоо циклдери менен сыйымдуулукту сактоо ортосундагы байланыш

Аккумуляторлор зарядталып жана разрядталган сайын алардын ичинде болуп турган химиялык өзгөрүүлөрдүн аркасында алардын токту кармоо кабылети бавайынтан төмөндөйт. Цикл сайын аларды терең куйгузуп колдонгондо, бул тозуу көптөгөн жолу тезирээк болот. Чыныгы дүйнөдөгү сандарга мүнөз: сыйымдуулугунун 90% деңгээлинде циклдоштурulган аккумуляторлор 50% ге чейин гана куйгузулган аккумуляторлорго салыштырмалуу 40% мурда иштөө мөөнөтүнүн бүткөнүнө жетет. Тереңдигин жана аккумуляторлордун узакка чейин иштөөсүнүн ортосундагы туура теп-теңдикти табуу узак мөөнөттүк максималдуу иштөө өнүмдүлүгүн каалаган адам үчүн абдан маанилүү.

Сектордун стандарты: Өмүрдүн аягындагы чеги катары 80% сыйымдуулук

Батарея баштапкы энергиясынын жалпысынан төрт бөлүгүн гана сактай турган 80% кубаттуулук чени өнөр жайда функционалдуу аяктоо чеги катары кеңири кабыл алынат. Изилдөөлөр бул деңгээлдин төмөнүндө өнүмдүүлүк жана ишенчтүүлүк беш эсе көбөйүп, ишке жарамдуулук деңгээли тез төмөндөөрин көрсөттү (IEEE 2023). Бул стандарт кепилдик шарттарын, техникалык кызмат көрсөтүү графиктерин жана алмаштыруу планын аныктайт.

Узак циклдүү иштөөнү баалоо үчүн стандартташтырылган сынама ыкмалары

Батарея циклдүү узакка созулуучу сынама протоколдорунун кадимки көрүнүшү

IEC 61960 стандарты батареялардын көптөгөн циклдар боюнча иштешин баалоо үчүн контролдүү тесттерди колдонот, анда алар дайым заряддалып жана разряддалып турат. Лабораториялар бул тесттерди нормадан жылдамыраак өткөрүп, старение процессин тездетишет, анткени бир нече айдан кийин гана жылдардагы колдонуудан кийинки натыйжаны көрүү мүмкүн болот. Иштетүүчү усталар 45552:2020 EN жол-баяндарына карата берилген ыңгайсыздыкты текшерүүнү жүргүзгөндө, алардын батареянын иштөө мөөнөтү тууралуу болжолдору көбүнчө так болуп саналат, адатта чыныгы мааниден 2% чегинде гана айырмачылык келет. Бул батареялардын узак мөөнөттүк иштешин текшергенде надандык маалымат алуу үчүн белгилүү стандарттарга строгий караап отуруу канчалык маанилүү экенин көрсөтөт.

Заряддоо-разряддоо Цикли: CC-CV жана Туруктуу Ток Методдору

Циклдуу тесттөөдө колдонулган эки негизги метод:

• Туруктуу Ток-Туруктуу Керне (CC-CV) : Керне чегине жеткенче туруктуу ток колдонулат, андан кийин заряддоону аяктатуу үчүн керне туруктуу каралат. Бул метод эффективдүүлүк менен элементтин сапатын тең салыштырат.
• Таза Туруктуу Ток : Жөнөкөй, бирок кернеэ чектерин караңызга албайт, жасалгаларды көп иштетүүгө алып келет.

Илимий изилдөөлөр CC-CV толуктоо методунун циклдүү өмүрдү туруктуу ток менен салыштырганда 18% камсыз экинчи 80% сыйымдуулугун сактоого чейин сындан өткөндө жакшыртышын көрсөттү.

Сындан өткөндө Кернеэ, Ток жана Ички Каршылыкты Көзөмөлдөө

Негизги параметрлерди убакыт ылдамдыгы менен көзөмөлдөө тез арада бузулуш шаблондорун аныктоого мүмкүндүк берет. Негизги метрикаларга төмөнкүлөр кирет:

Автоматташтырылган системалар ASTM F3283-17 стандарттарын колдонуп, узартылган тесттик мөөнөттө аномалияларды белгилеп, сыйымдуулуктун азайышынын багыттарын аныктайт.

Лабораториялык жана Чын Жашоодогу Шарттар: Моделдоо Айырмачылыктарын Чечүү

Лабораториялык тесттер жалпысынан бир градуска чейин колдонуп же алууда 25 градус Целсийга жакын башкарылган шарттарда өткөрүлөт, бирок чыныгы дүйнөдө аккумуляторлор температуранын ар кандай өзгөрүштөрүнө жана иштөө көлөмүнүн өзгөрүшүнө туш болот. Эстетеңерсе, аккумулятордун иштөө мөөнөтү экстремалдуу ысыкта же суукта канча тез кыскарат. AAC тарабынан 2023-жылы жарыяланган изилдөөгө ылайык, ушул температуранын оюнтуулары гана аккумулятордун тозуусун 35% чейин тез жасай алат. Жакшы жаңылык – заманбап тесттик ыкмалар тагы да акылдуураак болуп жатат. Көптөгөн бекеттер теориялык моделдерге гана таянбай, минус 20ден плюс 60 градус Целсийге чейинки климаттык башкаруу бөлмөлөрүн жана насыя иштөө шарттарын колдонуп жатышат. Бул ыкма симуляциялардын так эмес болушун күчөйтүп, көбүнчө учурларда каталардын деңгээлин жакындан 40% ден 12% төмөнкү деңгээлге чейин кыскартат.

Узак циклдүү тесттик үчүн милдеттүү жабдуулар

Аккумулятор Циклерлери: Мүнөздөмөлөр жана Тандаш Критерийлери

Батарея циклдоштору литий-иондук батареялардын узак мөөнөтүн текшерүүдө борбордук орунга ээ, заряддоо-разряддоо ырааттуулугун так кайталоого мүмкүндүк берет. BTS-4000 изилдөөсү менен тастыкталганча, жогорку класс моделери ±0.05% ток тактыгын жана программалануучу чөйрөлүк башкарууну камсыз кылат. Негизги тандоо факторлору:

• Параллельдүү тестирлөө үчүн көп каналдуу мүмкүнчүлүк
• Иштөө температурасы -40°C дан +85°C га чейин
• UN 38.3 жана IEC 62133 коопсуздук стандарттарына ылайыктуулугу

Бул функциялар литий-иондук батареялардын узак мөөнөтүн ишенчтүү жана кеңейтилген баалоону камсыз кылат.

Үзгүлтүксүз өнүмдүлүктү көзөмөлдөө үчүн маалымат жыйноо системалары

Модерн маалымат жыйноо (DAQ) системалары импеданс (0.1mΩ чечкичтиги чейин) жана энтропия коэффициенттери киргизип, 15тен ашык параметрлерди бир убакта көзөмөлдөйт. Жылуулук профилдешиш инструменттерин бириктирүү токтун ок болушуна гана негизделген көзөмөлдөөгө салыштырмалуу сыйымдуулуктун азайышын болжолдоо катасын 22% га чейин кемитет. Мурдатан керектүү мүмкүнчүлүктөр:

• жогорку тактыкта микровольт өлчөөлөрү үчүн 24 биттик ADCлар
• Өтүү окуяларын кармоо үчүн 1kHzтен жогору сэмплдинг жылдамдыгы
• Чын заманда деградацияны көзөмөлдөө үчүн булуттук аналитика

Батарея циклерлери менен бирге, DAQ системалар энергия тыгыздыгын (Wh/kg) жана мыңдоғон цикл боюлуна карата кубатты сактоо (%) көрсөткүчтөрүн жана толук баасын берет.

Узак циклдор боюлуна деградацияны жана Сагындын Туруктуу Абалын (SOH) баалоо

Узак циклдүү иштөөнүн эффективдүү баасы деградацияны системалык көзөмөлдөөгө жана Сагындын Туруктуу Абалын (SOH) жогорку деңгээлдеги моделдөөгө негизделет.

Кеңейтилген айланалуу-разряд циклдорунда сыйымдуулуктун 80% чейин төмөндөшүн көзөмөлдөө

Көп учурда нормалдуу колдонулганда, литий-иондук аккумуляторлор жылына 1-4% чейинкі сыйымдуулугун жоготот, бирок жыш жүктөлүш циклдери бул процессин күчөтөт. Лабораториялар толук заряддоо/разряддоо циклинен кийин канча энергия чыгып жатканын текшерүү үчүн стандарттык тесттерди жүргүзөт, температуранын өзгөрүшү жана разряддын тереңдиги аккумулятордун иштөө мөөнөтүнө кандай таасир этээрин графиктерде көрсөтүшөт. Сектордун адистери аккумулятор баштапкы сыйымдуулугунун 80% деңгээлинде жеткенде, кээ бир атайын жабдыктар ал деңгээлден ашып иштеше да, көбүнесе керектелүүнү ойлош керек дегенге келишет.

Циклдүү иштөө моделдорун колдонуп, ден соолугун баалоо

SOH моделдери батарея алмаштыруу керек болгонго чейин канча убакыт иштей турганын болжоо үчүн чыныгы дүйнөдөгү циклдүү маалыматтарды электр химиялык принциптер менен жакшыраак бириктирип, бүгүнкү күндөргө чейин айрыкча өнүктүрүлдү. Машиналык үйрөнүү методдорун чыныгы физикалык издер менен бириктирүүчү кээ бир жаңы гибриддик ыкма 500 заряддоо циклинен кийин да сыйымдуулукту болжолдоо тактыгын 3% азыраакка жеткізди. Бул моделдердин ийгиликке жетүүсүнүн себеби - убакыт өтүсү менен кернеудүн өзгөрүшү, ички каршылыктын өсүшү жана иштөө жана температуранын өзгөрүшү сыяктуу нерселерди карап, батарея сыйымдуулугу боюнча туура божолоо жасоого мүмкүндүк берген, бул туруктуу толук кайрадан калибрлеону талап кылбай-эле баам берүүгө мүмкүндүк берет.

Мисал: 1000+ Циклден Кийинки Электромобилдердин Батареялары Үчүн SOH Божолдоо

Автомобильдүк колдонулушта эрте циклдүү маалымат узак мөөнөттүк иштөөнү болжолдоого анык көрсөткүч болуп саналат. 2024-жылкы изилдөөнүн натыйжасында алгачкы 200 циклди колдонуу 1000 циклдеги сыйымдуулукту 5% төмөнкү каталар менен болжолдоого мүмкүндүк берээрин көрсөттү. Бул жогорку талап коюлгон чөйрөдө ишенчтүүлүктү камсыз кылуу үчүн үзгүлтүксүз көзөмөлдөөнү жана маалыматка негизделген моделдөөнү колдонуунун маанилүүлүгүн көрсөтөт.

Узак циклдык иштөөгө таасир этүүчү негизги факторлор

Батареянын жашарына жана циклдүү иштөө мөөнөтүнө температуранын таасири

Температура Аренниус мамилесине ылайык чыңалыштын деңгээлин өзгөртөт. 45°C температурада иштеген батареялар 25°C дагы батареяларга салыштырмалуу 2,3 эсе тезирээк чыңалат (2023-жылкы Батареянын жашары боюнча изилдөө), бул негизинен электролиттин тез таркалышы жана катуу электролит интерфазасы (SEI) катмарынын өсүшүнө байланыштуу. Циклдүү иштөө мөөнөтүн максималдуу кылуу үчүн оптималдуу жылуулук шарттарын сактоо маанилүү.

Заряддоо/разряддоо деңгээли жана заряддын тереңдиги (DoD) таасири

Жогорку заряддоо/разряддоо деңгээли (>1C) электрод структурасына механикалык чыңалууну тийгизет, ал эми терең разряддоо (>80% DoD) иштеген литийди жок кылат. Талаадан жыйналган маалыматтар DoD менен циклдүү иштөө мөөнөтүнүн оңго карай байланышын көрсөтөт:

DoD деңгээлин 60% төмөн кармоо стационардык сактоо системаларында иштөө мөөнөтүн эки эсе көбөйтүү мүмкүнчүлүгүн берет.

Индустриялык колдонулушта жогорку өнүмдүүлүк жана узун циклдүү иштөө мөөнөтүн тең салыштыруу

Электр транспорттор рыногу батареялардын анеттеринде трещинкалар пайда болушуна алып келет, ал эми регенеративдүү токтотуу системасы жогорку жылдамдыктагы узун магистралдагы сапаттыкка караганда (батареянын тозуусу шаар ичиндеги токтоо-жылыш жолдоруна караганда 18% жакшыраак). Кээ бир адамдар неге компаниялар чыгымдарды 9–12% көтөргөн термалдык башкаруу системаларына кошумча акча токомо керек экенин ойлонушу мүмкүн. Бул системалар иштеп турганда батареяларды суук кармоого жана узартууга 40% чейин жетет. Чоң автоконцерндер да бул маселеге акылдуу мамиле кылып жатышат. Алар машиналык үйрөнүү алгоритмдерин колдонуп, батареяларга канчалык жана кандай заряд берилээрин тактошот. Бул акылдуу заряддоо ыкмалары коммерциялык сактоо колдонулуштары үчүн түрдүү өнөр жайларда дагы да жакшы кубаттуулук сакталып, календарлык старениени 22% чейин камсыз кылат.

ККБ

Литий-иондук батареяларда узун циклдүү жумуштун мааниси кандай?

Узун циклдүү жумуш батареянын электр энергиясын заряддоо жана разряддоо циклдеринин көптүгү боюнча канчалык сапаттуу сактай алышын аныктайт. Бул электромобилдер жана чоң энергия сактоо системалары сыяктуу ток булактарына туруктуулук талап кылган колдонулуштар үчүн маанилүү.

Температура батареянын иштөө мөөнөтүнө кандай таасир этет?

Температура батареянын изилдөө темпине чоң таасирин тийгизет. Экстремалдуу температурада батарея тезирээк изилейт, бул эми wear процесин ылдыйтатырышы мүмкүн. Ошондуктан циклдүү иштөө мөөнөтүн максималдуу пайдалануу үчүн оптималдуу жылуулук шарттарын сактоо маанилүү.

Батарея үчүн иштөө мөөнөтүнүн аягы деген эмне болуп эсептелет?

Иштөө мөөнөтүнүн аягы деп жалпысынан батарея өзүнүн баштапкы сыйымдуулугунун жалга 80% гана сактаган учурда айтылат, ошол учурда анын иштөө сапаты жана ишенчтүүлүгү коркунучтуу түрдө төмөндөйт.