Grunnleggende om utladning

Hensikten med et batteri er å lagre energi og frigjøre den på et ønsket tidspunkt. Denne delen undersøker utlading under forskjellige C-hastigheter og evaluerer utladingsdybden som et batteri trygt kan gå til. Dokumentet observerer også forskjellige utladningssignaturer og utforsker batterilevetiden under forskjellige lastemønstre.

Det elektrokjemiske batteriet har fordelen fremfor andre energilagringsenheter ved at energien forblir høy under det meste av ladningen og deretter synker raskt når ladningen tømmes. Superkondensatoren har en lineær utladning, og trykkluft og en svinghjulslagringsenhet er det motsatte av batteriet ved å levere den høyeste effekten i begynnelsen.Figurene 1, 2 og 3illustrere de simulerte utladningskarakteristikkene til lagret energi.

De fleste oppladbare batterier kan overbelastes kort, men dette må holdes kort. Batteriets levetid er direkte relatert til nivået og varigheten av stresset som påføres, som inkluderer ladning, utladning og temperatur.

Amatører med fjernkontroll (RC) er en spesiell type batteribrukere som strekker toleransen for "skjøre" høyytelsesbatterier til det maksimale ved å lade dem ut med en C-rate på 30C, 30 ganger den nominelle kapasiteten. Like spennende som et RC-helikopter, racerbil og hurtigbåt kan være; forventet levetid for pakkene vil være kort. RC-interesserte er godt klar over kompromisset og er villige til både å betale prisen og å møte ekstra sikkerhetsrisikoer.

For å få maksimal energi per vekt, graviterer droneprodusenter til celler med høy kapasitet og velger Energicellen. Dette i motsetning til industrier som krever tung belastning og lang levetid. Disse applikasjonene går for den mer robuste Power Cell med redusert kapasitet.

Utladningsdybde

Blysyreutslipp til 1,75V/celle; nikkelbasert system til 1.0V/celle; og mest Li-ion til 3.0V/celle. På dette nivået brukes omtrent 95 prosent av energien, og spenningen ville falle raskt hvis utladningen skulle fortsette. For å beskytte batteriet mot overutlading forhindrer de fleste enheter drift utover den spesifiserte utladingsspenningen.

Når du fjerner lasten etter utlading, gjenopprettes spenningen til et friskt batteri gradvis og stiger mot den nominelle spenningen. Forskjeller i affiniteten til metaller i elektrodene produserer dette spenningspotensialet selv når batteriet er tomt. En parasittisk belastning eller høy selvutladning forhindrer spenningsgjenoppretting.

En høy belastningsstrøm, slik tilfellet vil være når man borer gjennom betong med et elektroverktøy, senker batterispenningen og spenningsterskelen ved utlading er ofte satt lavere for å forhindre for tidlig avskjæring. Avskjæringsspenningen bør også senkes ved utlading ved svært lave temperaturer, da batterispenningen synker og den interne batterimotstanden øker.

Overlading av et blybatteri kan produsere hydrogensulfid, en fargeløs, giftig og brennbar gass som lukter råtne egg. Hydrogensulfid forekommer også under nedbryting av organisk materiale i sumper og kloakk og finnes i vulkanske gasser og naturgass. Gassen er tyngre enn luft og samler seg i bunnen av dårlig ventilerte rom. Sterk til å begynne med, luktesansen avtar med tiden, og ofrene er uvitende om tilstedeværelsen av gassen.

Hva utgjør en utladningssyklus?

En utladnings-/ladesyklus er vanligvis forstått som full utlading av et ladet batteri med påfølgende opplading, men dette er ikke alltid tilfelle. Batterier er sjelden helt utladet, og produsenter bruker ofte formelen 80 prosent utladningsdybde (DoD) for å rangere et batteri. Det betyr at kun 80 prosent av tilgjengelig energi leveres og 20 prosent forblir i reserve. Å sykle et batteri med mindre enn full utlading øker levetiden, og produsenter hevder at dette er nærmere en feltrepresentasjon enn en full syklus fordi batterier vanligvis lades med noe ledig kapasitet igjen.

Det er ingen standarddefinisjon på hva som utgjør en utladningssyklus. Noen syklustellere legger til en full telling når et batteri lades. Et smart batteri kan kreve 15 prosent utlading etter lading for å kvalifisere for en utladingssyklus; noe mindre regnes ikke som en syklus. Et batteri i en satellitt har en typisk DoD på 30–40 prosent før batteriene lades opp i løpet av satellittdagen. Et nytt EV-batteri kan bare lades til 80 prosent og lades ut til 30 prosent. Denne båndbredden utvides gradvis ettersom batteriet blekner for å gi identiske kjøreavstander. Unngå full ladning og utlading reduserer batteribelastningen.

En hybridbil bruker kun en brøkdel av kapasiteten under akselerasjon før batteriet lades. Å sveive motoren til et kjøretøy trekker mindre enn 5 prosent energi fra startbatteriet, og dette kalles også en syklus i bilindustrien. Henvisning til syklustelling må gjøres i sammenheng med den respektive plikten.

Referanse til utladingssyklus eller syklusteller er ikke like godt relatert til alle batteriapplikasjoner. Et eksempel der telling av utladningssykluser ikke reflekterer levetiden nøyaktig, er i en lagringsenhet (ESS). Disse batteriene supplerer fornybar energi fra vindkraft og solcelle ved å levere kortsiktig energi når det trengs og lagre hvis det er i overkant. Tidsvarigheten mellom lading og utlading kan være i millisekunder; en typisk batterilading er 40–60 %. I stedet for syklustelling, kan coulomb-telling brukes som et middel for å måle slitasje.