लिथियम बैटरी को अपने जीवनकाल को अधिकतम करने के लिए हमें कितना गहरा निर्वहन करना चाहिए?

Question

हाल ही में मैंने एक उत्तर पोस्ट किया है जो बहुत ही क्लासिक "लिथियम बैटरी जैसे कि आंशिक निर्वहन का उल्लेख करता है, इसलिए अपने सिस्टम को डिस्चार्ज की सीमित गहराई के लिए डिज़ाइन करें"। लेकिन फिर मैंने सोचा: आंशिक निर्वहन के साथ, चार्ज / डिस्चार्ज चक्रों की संख्या समान ऊर्जा के लिए बढ़ जाती है, इसलिए उपलब्ध जीवनकाल में लाभ कम हो जाएगा। उदाहरण के लिए, एक सेलफोन की बैटरी को सुबह 50% पर डिस्चार्ज किया जाता है, रिचार्ज किया जाता है, दोपहर में 50% पर डिस्चार्ज किया जाता है और रात भर रिचार्ज किया जाता है, क्योंकि सेलफ़ोन को 100% पर डिस्चार्ज किया जाता है और दिन में एक बार रिचार्ज करने के लिए दिन में एक बार रिचार्ज करना पड़ता है। मुझे लगा कि उस पर गौर करना दिलचस्प होगा।

मैं आगे बढ़ा और हमेशा की तरह, मैं किसी भी SE उपयोगकर्ता की स्वीकृति के लिए अपने निष्कर्ष प्रस्तुत करता हूं और किसी को भी इसमें जोड़ने के लिए स्वागत करता हूं।

मुझे यह इंगित करना चाहिए कि यह केवल नियमित रूप से उपयोग की जाने वाली बैटरियों को कवर करता है, न कि कुछ दिनों से अधिक समय तक शेल्फ पर बैठने वालों को। फिर भी, वे स्वतंत्र रूप से साइकिल पर उम्र करते हैं लेकिन मेरे पास उस पर डेटा नहीं है - शायद विशेषज्ञ उस पर कुछ प्रकाश डाल सकते हैं।

Comments

अगर आप उन्हें डिस्चार्ज नहीं होने देते हैं तो वे हमेशा के लिए चले जाएंगे

— जैसन

व्यंग्य का अच्छा स्पर्श। आप सही हैं मैं इंगित करना भूल गया कि अभी भी चक्र की गिनती की परवाह किए बिना बैटरी के लिए एक समाप्ति तिथि है। मैं कल जोड़ूंगा।

— मिस्टर मिस्टेयर

पर बीयू वे कहते हैं कि 1 वर्ष के बाद, 100% शुल्क पर, आप 65% (40 डिग्री सेल्सियस) या 94% (0 डिग्री सेल्सियस) अपने की है क्षमता शेष। यदि केवल 40% चार्ज किया जाता है, तो इसके बजाय आंकड़े 85% और 98% हैं। सुंदर डरावना शेल्फ जीवन के आंकड़े!

— टोमनेक्सस

Answer 1

इस पर मेरी त्वरित नज़र:

लिथियम बैटरी का जीवनकाल डिस्चार्ज की गहराई के साथ कम हो जाता है, निम्न की तरह दिख रहा है (यह वक्र लीड-एसिड बैटरी के लिए है, लेकिन लिथियम को एक समान वक्र के रूप में कहा गया है):

( स्रोत )

यदि 100% DoD मान को एक संदर्भ के रूप में लिया जाता है, तो कोई "isoenergy" वक्र को कॉल कर सकता है (मैंने इसे 2sec विचार दिया था) जो मूल रूप से ऊर्जा के समान मात्रा को वितरित करने के लिए बैटरी से कितने चक्रों की आवश्यकता होती है। अपने पूरे जीवनकाल में 100% निर्वहन: उदाहरण के लिए, 50% DoD को दो बार कई चक्रों की आवश्यकता होती है जैसे 100% DoD, 25% चार बार आदि।

$$isoenergy(DoD)=\frac{100\%DoDlifetimecycles}{DoD}$$

इस विशेष उदाहरण के साथ परिणाम:

निष्कर्ष, यह अभी भी मानता है कि निर्वहन की गहराई को यथासंभव कम से कम किया जाना चाहिए।

Comments

क्या डिस्चार्ज की गहराई पर जीवन भर पहनने के प्रतिशत के लिए एक वक्र है?

— जैसन

उनका अस्तित्व होना चाहिए, लेकिन मैं उन सभी में आया हूं जो निर्धारित DoD के लिए VS तापमान हैं।

— मिस्टर मिस्टेयर

"कैलेंडर" प्रभाव पर भी ध्यान दें। LiIon के पास एक बारीक जीवन है एक बार जब वे उपयोग करना शुरू करते हैं (या उससे पहले?) और वे केवल "पहनना" चाहते हैं, भले ही उनका कोई उपयोग न हो। ऐसा लगता है कि LiFePO4 कैलेंडर जीवन काल पर शून्य टिप्पणी के बारे में है, लेकिन वे अपेक्षाकृत इस से मुक्त होने लगते हैं। | मेरी समझ यह है कि साइकिल चालन में मुख्य LiIon गिरावट मोड यांत्रिक है। ली रिक्तीकरण भौतिक आयतन को बदल देता है और बैटरी मृत्यु तक काम करती है। जबकि LiFePO4 में ली के न होने पर भी स्थायी जैतून का ढांचा है।

— रसेल मैकमोहन

Answer 2

मैं मानता हूँ कि आपको DOD घटने के साथ पूरी जीवन क्षमता में लाभ मिलता है - स्मृति से जो आंकड़े मैंने देखे हैं, उसमें 10% -80% DOD रेंज में DOD घटने के साथ अधिक लाभ का सुझाव है - लेकिन मैं अपनी यादों की गारंटी नहीं दूंगा सही होना।

हालांकि, कई अन्य कारक हैं जो अधिक महत्वपूर्ण और / या उपयोगी हो सकते हैं।
यदि आप प्रतिदिन कम क्षमता के डिस्चार्ज और / या कई रीचार्ज को सहन करने की स्थिति में हैं, तो चार्जिंग के टॉप एंड को सीमित करके बेहतर लाभ प्राप्त किया जा सकता है।
LiIon कोशिकाओं को आमतौर पर CC / CV मोड में CC के साथ आमतौर पर C / 1 की दर से और Vmax के साथ (आमतौर पर 4.2 V / सेल) कुल क्षमता का लगभग 70% -80% तक पहुंचने के साथ चार्ज किया जाता है, शेष राशि CV मोड में इनपुट के साथ होती है। वर्तमान (बैटरी रसायन विज्ञान द्वारा निर्धारित) को कम करने पर। कुछ इमीक्स x के साथ चार्ज समाप्ति समाप्ति पर होती है (0.05 <= k <1)
K = 1 CC / CV संक्रमण पर समाप्ति चार्ज से मेल खाती है। यह अच्छी तरह से मान्यता है कि कश्मीर के छोटे मूल्य कुछ हद तक कुल ऊर्जा क्षमता को बढ़ाते हैं, लेकिन जीवन चक्र में कमी आई है। k अक्सर ०.२५ या ०.५ पर सेट होता है, आक्रामक चार्जिंग k से ०.१ या यहां तक ​​कि ०.०५ पर सेट हो सकता है।
आपके कर्व्स का सुझाव है कि यहां तक ​​कि 10% कुल जीवनकाल ऊर्जा के आमतौर पर अस्वीकार्य रूप से कम डीओडी में 100% डीओडी के साथ 50% से कम संग्रहीत है। मुझे वर्तमान समय में संदर्भों का पता लगाने के लिए समय नहीं मिला है, लेकिन मैं (मूलत: :-)) सुनिश्चित करता हूं कि 50% से अधिक का लाभ k = 1 (कोई CV चक्र) के उपयोग से प्राप्त हो और इसमें बहुत तेज़ चार्जिंग का बोनस हो ( 1 घंटे से कम) (जैसे कि C / 1 पर 48 मिनट पूरी तरह से खाली होने पर यदि CC / CV संक्रमण 80% ऊर्जा स्तर पर हुआ)। 100% डीआईडी ​​को डिस्चार्ज करना भी "सहायक नहीं" है और इस तरह की स्कीम के साथ कुछ न्यूनतम डीओडी स्थापित करना भी उपयोगी है। कुछ चीज जैसे 20% से 30% शेष क्षमता और 80% अधिकतम क्षमता अभी भी 50% से 60% समग्र क्षमता में वापस आती है, ज़रूरत पड़ने पर 20% से 30% आपातकालीन बफर छोड़ देता है और सरल बॉटम DOD नियंत्रण से बेहतर होने के लिए उत्तरदायी है।

एक और पहलू जो कि चक्र जीवन को बढ़ाता है और संपूर्ण जीवन ऊर्जा भंडारण में वृद्धि प्रदान करता है, Vmax को 25C पर सामान्य 4.3V / सेल से कम पर सेट कर रहा है। प्रकाशित परिणाम बताते हैं कि 0.05V की कमी (4.15V तक) उपयोगी लाभ देती है, 4.1V इतना अधिक और 4.0V बहुत अधिक। ये घटे हुए स्तर प्रति चक्रित क्षमता में महत्वपूर्ण घटने के साथ होते हैं।

यह उपयोगी बैटरी विश्वविद्यालय पृष्ठ विभिन्न LiIon जीवन विस्तार विधियों पर चर्चा करता है।
तालिका 4 से पता चलता है कि Vmax को 4.0V से घटकर चक्र जीवन में 4V वृद्धि 4.2V से ऊर्जा चक्र में प्रति चक्र केवल 20% की कमी के साथ - एक लाभ या 3+ x सामान्य क्षमता।

नीचे दी गई तालिकाएं उपरोक्त पृष्ठ से कॉपी की गई हैं।

Vmax की कमी के कुछ मिश्रण का उपयोग, अधिकतम DOD प्रतिबंध और CV मोड में वर्तमान कमी को कम करने से जीवन क्षमता लाभ के बहुत बड़े उत्पादन की संभावना है। क्षमता में किसी भी स्वीकार्य कमी के लिए कुछ इष्टतम मिश्रण स्थापित किया जा सकता है। एक पीएचडी :-) की तरह लगता है।

और देखें:

बीयू - लिथियम आधारित बैटरी - वे बेहतर क्यों हैं

बीयू - चार्ज लिओन

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अभी भी बेहतर है - LiFePO4 / LifeYPO4 :-) का उपयोग करें

Comments

इस जोड़ के लिए बहुत बहुत धन्यवाद। क्या पहली संख्या (बीयू के लिंक से पहले) बीयू से प्राप्त की गई है या आपके अनुभव से?

— मिस्टर मिस्टेयर

@ MisterMystère - कौन कह सकता है: -) .... rereads ... ज्यादातर मेरे सिर से बाहर BUT जानकारी कुछ समय से अधिक से आई है - और मैं लगभग 7 वर्षों से "गंभीरता से" बैटरी के साथ खेल रहा हूं। (शुरू में मुख्य रूप से NiCd (संक्षेप में) और उसके बाद निम्ह। LiIon और LiFePO4 और अधिक हाल ही में। मुझे नहीं पता कि वे हर बिंदु को कवर करते हैं लेकिन जहां मुझे नहीं लगता कि हम असहमत हैं। BU इनपुट का एक महत्वपूर्ण स्रोत है लेकिन किसी भी तरह से बहुमत का स्रोत नहीं है। मैं शायद ही कभी पाता हूं कि वे ऐसी चीजें कहते हैं जो मैं पूरी तरह से असहमत हूं - हम कभी-कभी अलग-अलग दृष्टिकोण से चीजों को देख सकते हैं। मुझे खुशी है ....

— रसेल मैकमोहन

.... और अधिक लंबाई पर चर्चा करें (एक फैशन के बाद) किसी भी चीज का मैं दावा करता हूं जो गलत लगता है। कभी-कभी यह गलत बीटी होगा आमतौर पर यह केवल प्राप्त ज्ञान या मिलान अनुभव को संक्षेप में प्रस्तुत करता है, जो मुझे लगता है कि मुझे याद करने के लिए प्रबंधित करता है :-)।

— रसेल मैकमोहन

Answer 3

विश्लेषण के इन प्रकारों के साथ एक समस्या यह है कि "मृत" बैटरी का गठन क्या है। अधिकांश उपयोगों में क्षमता में अधिकतम अनुमत हानि शामिल होगी जो उपयोग के आधार पर भिन्न होती है। ईवीएस आम तौर पर सीमा पर बहुत निर्भर होते हैं इसलिए क्षमता का बहुत कम नुकसान स्वीकार्य है। क्षमता में बड़ा नुकसान होने पर भी गृह संग्रहण महत्वपूर्ण बचत प्रदान करता रहेगा और यही कारण है कि यह सुझाव दिया जाता है कि वाहन से निकाले जाने के बाद ईवी बैटरी को गृह संग्रहण इकाइयों के रूप में पुन: उपयोग किया जा सकता है।