Mzunguko wa Utoaji ni Nini?

Nilipigiwa simu Jumanne iliyopita na kuanza kutengeneza kifaa chao cha kwanza cha kushika kwa mkono. PM huniuliza ni mara ngapi watumiaji wao wanaweza kuchaji betri. Nilisema inategemea. Alitaka namba. Nilimwambia 500, labda, chini ya hali nzuri ambayo haitawahi kuwepo kwenye uwanja.

Hiyo ndiyo shida ya mizunguko ya kutokwa. Wazo ni rahisi sana lakini kuitumia kwa bidhaa halisi inakuwa ngumu haraka.

Betri yako haihesabiki-ingilizi. Inahesabu uwezo wa kupita. Futa 100% ya uwezo wa nameplate na huo ni mzunguko mmoja. Ifanye kwa mkupuo mmoja au ieneze kwa wiki ya kutokwa na uchafu kiasi - matokeo sawa.

18650 iliyokaa kwenye tochi yako sasa hivi inaweza kuwa kwenye mzunguko wa 47 au mzunguko wa 212. Isipokuwa umekuwa ukifuatilia-saa za kidini, hujui. Seli hakika haijui. Hakuna counter ndogo ndani. BMS yako inaikadiria kulingana na kuhesabu coulomb, na miteremko ya kuhesabu coulomb. Nimetenganisha vifurushi ambapo hesabu ya mzunguko ulioripotiwa ilipungua kwa 30% ikilinganishwa na uzee halisi wa kalenda.

Samsung SDI ilichapisha data mnamo 2019 ikionyesha seli zao 21700 zikiwa na uwezo wa kuhifadhi 83% katika mzunguko wa 300 chini ya itifaki yao ya kawaida ya majaribio. Seli za Panasonic NCR kutoka enzi hiyo hiyo zilikuwa zaidi kama 78% katika mizunguko 300. Nambari hizi zilitoka kwa vyumba vya hali ya hewa kwa nyuzi 23 zenye CC{{9}CV inachaji 0.5C na kutokwa kwa 1C hadi 2.5V kukatwa. Umbali wako utatofautiana kwa sababu kipochi chako cha matumizi si chumba cha hali ya hewa.

Kila mtu katika tasnia hii anazungumza juu ya kina cha kutokwa kama vile aina fulani ya lever ya kichawi. Mizunguko ya kina huongeza maisha, mizunguko ya kina huua seli haraka. Kweli ya kutosha. Lakini uhusiano sio kile ambacho watu wengi wanatarajia.

Niliendesha mradi wa kando mnamo 2021 nikijaribu kukadiria hii kwa mteja wa kifaa cha matibabu. Tulichukua seli 200 kutoka sehemu moja ya uzalishaji, tukazigawanya katika vikundi, na kuziendesha kwa baisikeli katika viwango tofauti vya DoD kwa miezi minane. Kikundi cha 100% cha DoD kilizunguka mzunguko wa 380. Kikundi cha 60% cha DoD bado kilikuwa na uwezo wa 88% sawa na mizunguko 900 kamili. Kikundi cha 30% cha DoD hakikuonyesha uharibifu wowote hata kidogo baada ya mwaka mmoja.

Lakini hivi ndivyo hifadhidata hazitakuambia. Kalenda ya kuzeeka ilikuwa inakula katika vikundi vyote kwa takriban kiwango sawa bila kujali kuendesha baiskeli. Kufikia mwezi wa kumi, hata seli tulizogusa kwa shida zilikuwa zimepoteza uwezo wa 4-5% kukaa tu kwa 50% ya hali ya malipo katika chumba cha digrii 25. Seli zilizoendesha baiskeli kwa bidii zilikuwa zikigongwa kutoka pande zote mbili - kuzeeka kwa mzunguko pamoja na utunzi wa kalenda juu ya nyingine.

Kwa hivyo mteja wako anapouliza kwa nini kifaa chake cha-miaka-kiwili cha awali hakidumu kwa muda mrefu ingawa "hakukitumia" - ndiyo sababu.

Discharge Cycle

Nina sanduku la seli kwenye karakana yangu kutoka kwa pakiti ya betri ya gofu ambayo ilitumia msimu wa joto wa tatu kwenye kibanda huko Tucson. Mmiliki aliapa alitumia mkokoteni tu labda mara mbili kwa mwezi. Kifurushi kilikadiriwa kwa mizunguko 2000. Ilikufa saa 160. Seli zilionekana vizuri nje. Ilipasuka moja na jeli roll ilikuwa na madoa ya kahawia kwenye kitenganishi. Electrolyte ilikuwa imeoza kwa kiasi.

Joto huua seli za lithiamu. Sio haraka kama kifupi kilichokufa. Polepole, kama kuacha siagi kwenye kaunta.

Uhusiano wa Arrhenius hukupa takriban kiwango cha uharibifu mara 2 kwa kila digrii 10 juu ya digrii 25. Lakini hiyo ni wastani katika kemia. Seli za NMC ambazo nimejaribu zilianguka haraka. LFP ilishikilia vizuri zaidi. Seli za pochi tunazotumia kwa vifaa vya kuvaliwa ni nyeti zaidi kuliko seli za silinda zilizo na kemia sawa kwa sababu kiwango cha joto ni cha chini na huongezeka joto zaidi chini ya mzigo.

Kutokwa na maji baridi ni kukasirisha lakini sio uharibifu. Unapoteza uwezo kwa muda. Inarudi wakati seli inapo joto. Nimeondoa seli kwa -digrii 15 ambazo zilitoa 61% tu ya uwezo uliokadiriwa, kisha kuziruhusu ziwe joto hadi joto la kawaida na kupata 3.2Ah kamili siku inayofuata. Kuchaji baridi ni muuaji - kuweka lithiamu kwenye anode. Uharibifu huo ni wa kudumu. BMS nyingi hufunga kutoza chini ya digrii 0 kwa sababu hii haswa.

Kila kutokwa huhamisha ioni za lithiamu kutoka anodi ya grafiti hadi kwenye cathode. Kila malipo yanawarudisha nyuma. Fanya hivi mara ya kutosha na mambo yanaanza kuharibika.

Safu ya SEI kwenye anode huongezeka. Safu hiyo inapaswa kuwa hapo - inalinda grafiti kutoka kwa elektroliti. Lakini hukua kwa kila mzunguko, na ukuaji unamaanisha kuwa inatumia lithiamu ambayo inaweza kuhifadhi nishati. Ndio maana uwezo hufifia hata kama hakuna kitu kikubwa kinachotokea.

Chembe za cathode hupasuka. Kathodi za NMC na NCA zina muundo wa fuwele ambao hupanuka na kupunguzwa kadiri lithiamu inavyoingia na kutoka. Fomu ndogo{2}za nyufa. Eneo la uso linaongezeka. Majibu ya upande huharakisha. Nimeona-sehemu tofauti za chembe za cathode kutoka{7}}seli za mzunguko wa juu zinazofanana na glasi iliyopasuka chini ya darubini ikilinganishwa na seli mpya kutoka kundi moja.

Electrolyte huvunjika. Maji ya kufuatilia husababisha matatizo. Voltage ya juu huharakisha oxidation. Unaishia na kizazi cha gesi, kuongezeka kwa impedance, na hatimaye kiini huvimba au matundu.

Hakuna kati ya haya yanayotokea kwa usawa. Seli katika mfuatano wako ambazo huendesha joto zaidi au zilianza kwa uwezo wa chini zaidi wa umri. Baada ya mwaka mmoja au miwili, kifurushi chako "kinacholingana" hakilingani tena. Seli dhaifu huzuia mfuatano mzima kutokwa na hupata kazi nyingi kujaribu kuendelea. Kifo ond kutoka huko.

IEC 62660 na viwango mbalimbali vya UL vinakupa msingi. Pitia hizo na unaweza kusafirisha bidhaa. Lakini nimetazama majaribio ya uidhinishaji wa seli na kisha kuonekana kwenye uwanja wa kurudi miezi sita baadaye na mifuko iliyovimba.

Majaribio ya uthibitishaji yameundwa ili yaweze kurudiwa katika maabara zote, si kuiga matumizi halisi. Hakuna mtu anayetumia simu yake katika hali ya sasa ya 0.5C isiyobadilika. Hakuna mtu anayechaji zana yake ya umeme kwa wasifu kamili wa CC-katika digrii 25 .

Ikiwa una nia ya kuelewa jinsi kifurushi chako kitafanya kazi, unahitaji kuunda itifaki ya majaribio inayolingana na mtumiaji wako halisi. Wasifu unaotarajiwa wa sasa wa kutokwa. Jumuisha vipindi vya mapumziko. Gonga viwango vya joto vilivyokithiri ambavyo bidhaa yako itaona. Tekeleza visanduku vya kutosha ili kupata imani ya kitakwimu - na hiyo inamaanisha angalau 15-20 kwa kila hali ya jaribio, si 3-5 ambayo waanzishaji wengi hujaribu kuepuka.

Seli ambazo hazifaulu majaribio ya maisha karibu kila mara zilikuwa na kasoro za utengenezaji. Burrs juu ya electrode, uchafuzi, welds mbaya juu ya tabo. Hizo zitaonekana katika mizunguko 50 ya kwanza. Seli zinazochelewa kushindwa - ndizo zinazokuambia jambo kuhusu muundo wako.

Unaweza kuhesabu maisha ya mzunguko unaotarajiwa ikiwa unajua wasifu wako wa mtumiaji. Simu inayochajiwa kila siku, labda huisha hadi 20% kwa wastani kabla ya kuchomeka - hiyo ni takriban mizunguko 0.8 kwa siku. Zaidi ya-miaka miwili inayotarajiwa maishani, unatazama mizunguko 580. Ikiwa seli zako zimekadiriwa kwa mizunguko 500 hadi uwezo wa 80%, utaanza kuona malalamiko karibu mwezi wa 18.

Hii ndio sababu Apple na Samsung huzidisha pakiti zao kulingana na uwezo wa kutangaza. "100%" unayoona kwenye simu yako sio 100% ya kile seli zinaweza kushikilia. Huweka bafa juu na chini ili kupunguza mkazo kwenye seli. Simu yako inaweza kuwa na uwezo wa kimwili wa 4500mAh lakini programu hukuruhusu tu kutumia 4000mAh yake.

Wazo sawa hufanya kazi kwa bidhaa yoyote ya betri. Unaweza kufikia lengo lako la maisha ya mzunguko kwa kutumia seli bora - zinazogharimu zaidi - au unaweza kuzifikia kwa kuweka uwezo wa ziada na kuendesha seli kwa urahisi. Chaguo la pili kawaida hushinda kwa gharama ya jumla unapozingatia akiba ya dhamana.

Discharge Cycle

Mzunguko wa kutokwa ni njia tu ya kuhesabu kuvaa. Kama maili odometer kwenye gari, lakini uhusiano kati ya maili na maisha iliyobaki ni squishier. Pakiti mbili kwa mizunguko 300 zinaweza kuwa na uwezo tofauti kabisa uliobaki kulingana na jinsi walivyofika hapo.

Watengenezaji wa seli watakupa nambari zao. Kazi yako ni kubaini jinsi nambari hizo zinavyotafsiri kwa bidhaa yako mahususi na watumiaji wako mahususi. Hakuna formula kwa hilo. Unajaribu, unasafirisha, unatazama data ya uga, na unarekebisha.