Как определяют эффективность литиевого аккумулятора

Эффективность литиевых аккумуляторов вызывает больший интерес, поскольку они широко применяются в электромобилях, промышленных транспортных средствах, системах накопления энергии (ESS) и даже космических аппаратах. Потери энергии свойственны всем аккумуляторным батареям. Полученная после зарядки энергия всегда меньше той, что поступила из электрической сети.

Что нужно знать о саморазряде аккумуляторных батарей

Кулоновская, фарадеевская или зарядовая эффективность

Кулоновская эффективность (КЭ) обычно определяет КПД аккумулятора в режиме циклирования – это отношение извлеченного из аккумулятора заряда к введенному в аккумулятор заряду за полный цикл. Она показывает долю посторонних реакций во время зарядки, разрядки и переноса ионов.

Примечание: кулон – единица измерения электрозаряда, проходящего через сечение проводника при силе тока один ампер за одну секунду.

измерение кулоновской эффективности литиевой батареи

Некоторые факты о кулоновской эффективности литиевых батарей:

При зарядке умеренным током и комнатной температуре она может превышать 99%. Паразитные реакции в литий-ионных аккумуляторных элементах не позволяют достичь полных 100%.
Быстрая зарядка большим током снижает КЭ из-за потерь, связанных с приемом заряда и нагревом.
Слишком медленная зарядка уменьшает КЭ из-за влияния саморазряда.
При циклическом использовании КЭ литиевых батарей повышается. Некоторые эксперименты показали, что после 15 циклов в некоторых аккумуляторных элементах она возрастала с 99,1% до 99,5%, а после последующих 30 циклов – с 99,5% до 99,9%.

кулоновская и энергетическая эффективность литиевых аккумуляторов

Литиевые батареи NMC, LFP, LTO – в чем разница

Фарадеевская эффективность свинцово-кислотных батарей составляет около 90%. NiCd и NiMH аккумуляторы достигают 90% только при быстрой зарядке, медленная зарядка снижает показатель до 70%. Наилучшие показатели для всех аккумуляторных батарей достигаются в диапазоне состояния заряда (SoC) от 30 до 70%. В процессе старения аккумуляторных элементов КЭ постепенно снижается.

Вольтаическая эффективность

Здесь вычисляют отношение среднего напряжения разряда к среднему напряжению заряда. Потери происходят из-за того, что напряжение заряда всегда выше номинального напряжения для активации химреакции внутри аккумуляторных элементов.

тестирование эффективности литиевых батарей

Новейшие литий-металлические батареи достигли высочайшей плотности энергии

Энергетическая эффективность

Энергоэффективность литий-ионных аккумуляторов связана со скоростью заряда и разряда. При заряде 0,05C в течение 20 часов энергоэффективность составляет 99 %, при 0,5C она снижается до 97%, а при 1С падает еще ниже.

В реальных условиях энергоэффективность литиевой батареи Tesla Roadster составляет 86%. Сверхбыстрая зарядка негативно сказывается как на энергоэффективности, так и на сроке службы.

Материалы сайта не подлежат использованию кем-либо, в какой бы-то ни было форме, включая воспроизведение, распространение, переработку, не иначе как с письменного разрешения редакции Forklift.Blog. Использование материалов сайта без разрешения его владельца является нарушением авторских прав и преследуется по закону.

Темы этой статьи:

Тяговые АКБ

Литий-ионные АКБ

Автор статьи: Энергинский К.А.
Специалист по аккумуляторной технологии
Автор-эксперт в области литий-ионных аккумуляторов

Опубликовано: 27 октября 2019