பேட்டரி டிஸ்சார்ஜ் வளைவை எவ்வாறு படிப்பது

பேட்டரி டிஸ்சார்ஜ் வளைவை எவ்வாறு படிப்பது

பேட்டரிகள் சிக்கலான எலக்ட்ரோகெமிக்கல் மற்றும் தெர்மோடைனமிக் அமைப்புகளாகும், மேலும் பல காரணிகள் அவற்றின் செயல்திறனை பாதிக்கின்றன. நிச்சயமாக, பேட்டரி வேதியியல் மிக முக்கியமான காரணியாகும். இருப்பினும், ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டிற்கு எந்த வகையான பேட்டரி மிகவும் பொருத்தமானது என்பதைப் புரிந்து கொள்ளும்போது, ​​சார்ஜ் வெளியேற்ற விகிதம், இயக்க வெப்பநிலை, சேமிப்பக நிலைகள் மற்றும் உடல் அமைப்பு விவரங்கள் போன்ற காரணிகளையும் கருத்தில் கொள்வது அவசியம். முதலில், பல சொற்கள் வரையறுக்கப்பட வேண்டும்:

★ திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் (Voc) என்பது பேட்டரியில் சுமை இல்லாத போது பேட்டரி முனையங்களுக்கு இடையே உள்ள மின்னழுத்தமாகும்.

★ டெர்மினல் வோல்டேஜ் (Vt) என்பது பேட்டரியில் சுமை பயன்படுத்தப்படும் போது பேட்டரி டெர்மினல்களுக்கு இடையே உள்ள மின்னழுத்தம் ஆகும்; பொதுவாக Voc ஐ விட குறைவாக இருக்கும்.

கட்-ஆஃப் மின்னழுத்தம் (Vco) என்பது குறிப்பிட்டபடி, பேட்டரி முழுமையாக வெளியேற்றப்படும் மின்னழுத்தமாகும். வழக்கமாக மீதமுள்ள பேட்டரி சக்தி இருந்தாலும், Vco க்கு கீழே உள்ள மின்னழுத்தத்தில் இயங்குவது பேட்டரியை சேதப்படுத்தலாம்.

★ Vt Vco ஐ அடையும் வரை, பேட்டரி முழுமையாக சார்ஜ் செய்யும் போது வழங்கக்கூடிய மொத்த ஆம்பியர் மணிநேரத்தை (AH) கொள்ளளவு அளவிடும்.

சார்ஜ் டிஸ்சார்ஜ் ரேட் (சி-ரேட்) என்பது ஒரு பேட்டரி சார்ஜ் செய்யப்படும் அல்லது அதன் மதிப்பிடப்பட்ட திறனுடன் தொடர்புடைய டிஸ்சார்ஜ் ஆகும். எடுத்துக்காட்டாக, 1C வீதம் 1 மணிநேரத்திற்குள் பேட்டரியை முழுமையாக சார்ஜ் செய்யும் அல்லது டிஸ்சார்ஜ் செய்யும். 0.5C டிஸ்சார்ஜ் விகிதத்தில், பேட்டரி 2 மணி நேரத்திற்குள் முழுமையாக வெளியேற்றப்படும். அதிக சி-ரேட்டைப் பயன்படுத்துவது பொதுவாக கிடைக்கும் பேட்டரி திறனைக் குறைக்கிறது மற்றும் பேட்டரியை சேதப்படுத்தலாம்.

★ பேட்டரி சார்ஜிங் நிலை (SoC) மீதமுள்ள பேட்டரி திறனை அதிகபட்ச திறனின் சதவீதமாக கணக்கிடுகிறது. SoC பூஜ்ஜியத்தை அடையும் போது மற்றும் Vt Vco ஐ அடையும் போது, ​​பேட்டரியில் இன்னும் பேட்டரி சக்தி இருக்கலாம், ஆனால் பேட்டரியை சேதப்படுத்தாமல் மற்றும் எதிர்கால திறனை பாதிக்காமல், பேட்டரியை மேலும் வெளியேற்ற முடியாது.

★ டிஸ்சார்ஜ் டெப்த் (DoD) என்பது SoC இன் நிரப்பு ஆகும், இது டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பேட்டரி திறனின் சதவீதத்தை அளவிடுகிறது; DoD=100- SoC.

① சுழற்சி ஆயுட்காலம் என்பது பேட்டரி அதன் சேவை ஆயுளை அடையும் முன் கிடைக்கும் சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கையாகும்.

பேட்டரி ஆயுள் முடிவு (EoL) என்பது முன்னரே தீர்மானிக்கப்பட்ட குறைந்தபட்ச விவரக்குறிப்புகளின்படி பேட்டரி செயல்பட இயலாமையைக் குறிக்கிறது. EoL ஐ பல்வேறு வழிகளில் அளவிடலாம்:

① திறன் சிதைவு என்பது குறிப்பிட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ் மதிப்பிடப்பட்ட திறனுடன் ஒப்பிடும்போது பேட்டரி திறனில் கொடுக்கப்பட்ட சதவீத குறைவின் அடிப்படையில் அமைந்துள்ளது.

② பவர் அட்டென்யூவேஷன் என்பது குறிப்பிட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ் மதிப்பிடப்பட்ட சக்தியுடன் ஒப்பிடும்போது கொடுக்கப்பட்ட சதவீதத்தில் பேட்டரியின் அதிகபட்ச சக்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

③ ஆற்றல் செயல்திறன் என்பது குறிப்பிட்ட இயக்க நிலைமைகளின் அடிப்படையில் 30MWh போன்ற பேட்டரி அதன் ஆயுட்காலத்தில் செயலாக்க எதிர்பார்க்கும் மொத்த ஆற்றலின் அளவைக் கணக்கிடுகிறது.

★ பேட்டரியின் ஆரோக்கிய நிலை (SoH) EoL ஐ அடையும் முன் மீதமுள்ள பயனுள்ள வாழ்க்கையின் சதவீதத்தை அளவிடுகிறது.

துருவமுனைப்பு வளைவு

டிஸ்சார்ஜ் செயல்பாட்டின் போது ஏற்படும் பேட்டரியின் துருவமுனைப்பு விளைவின் அடிப்படையில் பேட்டரி வெளியேற்ற வளைவு உருவாகிறது. சி-ரேட் மற்றும் இயக்க வெப்பநிலை போன்ற வெவ்வேறு இயக்க நிலைமைகளின் கீழ் பேட்டரி வழங்கக்கூடிய ஆற்றலின் அளவு, டிஸ்சார்ஜ் வளைவின் கீழ் உள்ள பகுதியுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது. டிஸ்சார்ஜ் செயல்பாட்டின் போது, ​​பேட்டரியின் Vt குறையும். Vt இன் குறைவு பல முக்கிய காரணிகளுடன் தொடர்புடையது:

✔ ஐஆர் துளி - மின்னோட்டத்தின் உள் எதிர்ப்பின் வழியாக மின்னோட்டத்தால் ஏற்படும் மின்னழுத்தத்தின் குறைவு. இந்த காரணி ஒரு நிலையான வெப்பநிலையுடன் ஒப்பீட்டளவில் அதிக வெளியேற்ற விகிதத்தில் நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது.

✔ செயல்படுத்தும் துருவமுனைப்பு - மின்வேதியியல் எதிர்வினைகளின் இயக்கவியல் தொடர்பான பல்வேறு குறைப்பு காரணிகளைக் குறிக்கிறது, மின்முனைகள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு இடையிலான சந்திப்பில் அயனிகள் கடக்க வேண்டிய வேலை செயல்பாடு போன்றவை.

✔ செறிவு துருவமுனைப்பு - இந்த காரணி ஒரு மின்முனையிலிருந்து மற்றொரு மின்முனைக்கு வெகுஜன பரிமாற்றத்தின் (பரவல்) போது அயனிகள் எதிர்கொள்ளும் எதிர்ப்பை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது. லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் முழுமையாக வெளியேற்றப்படும்போது இந்த காரணி ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, மேலும் வளைவின் சாய்வு மிகவும் செங்குத்தானதாக மாறும்.

பேட்டரியின் துருவமுனைப்பு வளைவு (டிஸ்சார்ஜ் வளைவு) IR குறைவு, செயல்படுத்தும் துருவமுனைப்பு மற்றும் Vt (பேட்டரி திறன்) மீது செறிவு துருவமுனைப்பு ஆகியவற்றின் ஒட்டுமொத்த விளைவுகளைக் காட்டுகிறது. (படம்: பயோலாஜிக்)

வெளியேற்ற வளைவு பரிசீலனைகள்

பேட்டரிகள் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளுக்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன மற்றும் பல்வேறு செயல்திறன் பண்புகளை வழங்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, குறைந்தபட்சம் ஆறு அடிப்படை லித்தியம் அயன் இரசாயன அமைப்புகள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த தனித்துவமான அம்சங்களுடன். வெளியேற்ற வளைவு பொதுவாக Y- அச்சில் Vt உடன் திட்டமிடப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் SoC (அல்லது DoD) X- அச்சில் திட்டமிடப்பட்டுள்ளது. பேட்டரி செயல்திறன் மற்றும் சி-ரேட் மற்றும் இயக்க வெப்பநிலை போன்ற பல்வேறு அளவுருக்களுக்கு இடையே உள்ள தொடர்பு காரணமாக, ஒவ்வொரு பேட்டரி இரசாயன அமைப்பும் குறிப்பிட்ட இயக்க அளவுரு சேர்க்கைகளின் அடிப்படையில் தொடர்ச்சியான வெளியேற்ற வளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, பின்வரும் படம் இரண்டு பொதுவான லித்தியம்-அயன் இரசாயன அமைப்புகள் மற்றும் அறை வெப்பநிலை மற்றும் 0.2C வெளியேற்ற விகிதத்தில் ஈய-அமில பேட்டரிகளின் வெளியேற்ற செயல்திறனை ஒப்பிடுகிறது. வெளியேற்ற வளைவின் வடிவம் வடிவமைப்பாளர்களுக்கு மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.

ஒரு பிளாட் டிஸ்சார்ஜ் வளைவு சில பயன்பாட்டு வடிவமைப்புகளை எளிதாக்கும், ஏனெனில் பேட்டரி மின்னழுத்தம் முழு வெளியேற்ற சுழற்சி முழுவதும் ஒப்பீட்டளவில் நிலையானதாக இருக்கும். மறுபுறம், சாய்வு வளைவு எஞ்சிய சார்ஜின் மதிப்பீட்டை எளிதாக்குகிறது, ஏனெனில் பேட்டரி மின்னழுத்தம் பேட்டரியில் உள்ள எஞ்சிய கட்டணத்துடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது. இருப்பினும், பிளாட் டிஸ்சார்ஜ் வளைவுகளைக் கொண்ட லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கு, எஞ்சிய மின்னோட்டத்தை மதிப்பிடுவதற்கு கூலம்ப் எண்ணுதல் போன்ற மிகவும் சிக்கலான முறைகள் தேவைப்படுகின்றன, இது பேட்டரியின் டிஸ்சார்ஜ் மின்னோட்டத்தை அளவிடுகிறது மற்றும் மீதமுள்ள கட்டணத்தை மதிப்பிடுவதற்கு காலப்போக்கில் மின்னோட்டத்தை ஒருங்கிணைக்கிறது.

கூடுதலாக, கீழ்நோக்கி சாய்ந்த வெளியேற்ற வளைவுகள் கொண்ட பேட்டரிகள் முழு வெளியேற்ற சுழற்சி முழுவதும் சக்தி குறைகிறது. டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சியின் முடிவில் உயர்-சக்தி பயன்பாடுகளை ஆதரிக்க 'அதிக அளவு' பேட்டரி தேவைப்படலாம். செங்குத்தான டிஸ்சார்ஜ் வளைவுகளைக் கொண்ட பேட்டரிகளைப் பயன்படுத்தும் உணர்திறன் சாதனங்கள் மற்றும் அமைப்புகளுக்கு பொதுவாக பூஸ்ட் வோல்டேஜ் ரெகுலேட்டரைப் பயன்படுத்துவது அவசியம்.

பின்வருபவை லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் டிஸ்சார்ஜ் வளைவு ஆகும், இது பேட்டரி மிக அதிக விகிதத்தில் (அல்லது அதற்கு நேர்மாறாக குறைந்த விகிதத்தில்) வெளியேற்றப்பட்டால், செயல்திறன் திறன் குறையும் (அல்லது அதிகரிக்கும்) என்பதைக் காட்டுகிறது. இது திறன் மாற்றம் என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் இந்த விளைவு பெரும்பாலான பேட்டரி வேதியியல் அமைப்புகளில் பொதுவானது.

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் மின்னழுத்தம் மற்றும் திறன் C விகிதம் அதிகரிப்புடன் குறைகிறது. (படம்: ரிச்டெக்)

வேலை வெப்பநிலை பேட்டரி செயல்திறனை பாதிக்கும் ஒரு முக்கியமான அளவுரு ஆகும். மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில், நீர் சார்ந்த எலக்ட்ரோலைட்டுகளைக் கொண்ட பேட்டரிகள் உறைந்து, அவற்றின் இயக்க வெப்பநிலை வரம்பின் குறைந்த வரம்பைக் கட்டுப்படுத்தும். லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் குறைந்த வெப்பநிலையில் எதிர்மறை மின்முனை லித்தியம் படிவுகளை அனுபவிக்கலாம், இது நிரந்தரமாக திறனைக் குறைக்கிறது. அதிக வெப்பநிலையில், இரசாயனங்கள் சிதைந்து, பேட்டரி வேலை செய்வதை நிறுத்தலாம். உறைபனி மற்றும் இரசாயன சேதத்திற்கு இடையில், பேட்டரி செயல்திறன் பொதுவாக வெப்பநிலை மாற்றங்களுடன் கணிசமாக மாறுபடும்.

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் செயல்திறனில் வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளின் தாக்கத்தை பின்வரும் படம் காட்டுகிறது. மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில், செயல்திறன் கணிசமாகக் குறையும். இருப்பினும், பேட்டரி டிஸ்சார்ஜ் வளைவு என்பது பேட்டரி செயல்திறனின் ஒரு அம்சம் மட்டுமே. எடுத்துக்காட்டாக, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் இயக்க வெப்பநிலை மற்றும் அறை வெப்பநிலை (அதிக அல்லது குறைந்த வெப்பநிலையில்) இடையே அதிக விலகல் சுழற்சி ஆயுளைக் குறைக்கிறது. குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு, பல்வேறு பேட்டரி இரசாயன அமைப்புகளின் பொருந்தக்கூடிய தன்மையை பாதிக்கும் அனைத்து காரணிகளின் முழுமையான பகுப்பாய்வு இந்த கட்டுரையின் பேட்டரி டிஸ்சார்ஜ் வளைவின் எல்லைக்கு அப்பாற்பட்டது. வெவ்வேறு பேட்டரிகளின் செயல்திறனை பகுப்பாய்வு செய்வதற்கான பிற முறைகளின் உதாரணம் லகோன் ப்ளாட் ஆகும்.

பேட்டரி மின்னழுத்தம் மற்றும் திறன் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது. (படம்: ரிச்டெக்)

லகோன் அடுக்குகள்

லகூன் வரைபடம் வெவ்வேறு ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பங்களின் குறிப்பிட்ட சக்தி மற்றும் குறிப்பிட்ட ஆற்றலை ஒப்பிடுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, மின்சார வாகன பேட்டரிகளைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது, ​​குறிப்பிட்ட ஆற்றல் வரம்புடன் தொடர்புடையது, அதே நேரத்தில் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் முடுக்கம் செயல்திறனுடன் ஒத்துப்போகிறது.

பல்வேறு தொழில்நுட்பங்களின் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மற்றும் குறிப்பிட்ட சக்தி ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவை ஒப்பிடும் ராகோன் வரைபடம். (படம்: ஆய்வுக்கூடம்)

லகூன் வரைபடம் வெகுஜன ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் ஆற்றல் அடர்த்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது, மேலும் தொகுதி அளவுருக்கள் தொடர்பான எந்த தகவலையும் சேர்க்கவில்லை. உலோகவியலாளர் டேவிட் வி. லகோன் பல்வேறு பேட்டரி வேதியியலின் செயல்திறனை ஒப்பிடுவதற்காக இந்த விளக்கப்படங்களை உருவாக்கினாலும், லாகோன் விளக்கப்படம், எஞ்சின்கள், எரிவாயு விசையாழிகள் மற்றும் எரிபொருள் செல்கள் போன்ற எந்த ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் ஆற்றல் சாதனங்களையும் ஒப்பிடுவதற்கு ஏற்றது.

Y- அச்சில் உள்ள குறிப்பிட்ட ஆற்றலுக்கும் X- அச்சில் உள்ள குறிப்பிட்ட சக்திக்கும் இடையிலான விகிதம், மதிப்பிடப்பட்ட சக்தியில் சாதனம் செயல்படும் மணிநேரங்களின் எண்ணிக்கையாகும். சாதனத்தின் அளவு இந்த உறவைப் பாதிக்காது, ஏனெனில் பெரிய சாதனங்கள் விகிதாச்சாரத்தில் அதிக சக்தி மற்றும் ஆற்றல் திறனைக் கொண்டிருக்கும். லகூன் வரைபடத்தில் நிலையான இயக்க நேரத்தைக் குறிக்கும் ஐசோக்ரோனஸ் வளைவு ஒரு நேர் கோடு.

சுருக்கம்

பேட்டரியின் டிஸ்சார்ஜ் வளைவு மற்றும் குறிப்பிட்ட பேட்டரி வேதியியல் தொடர்பான டிஸ்சார்ஜ் வளைவு குடும்பத்தை உருவாக்கும் பல்வேறு அளவுருக்கள் ஆகியவற்றைப் புரிந்துகொள்வது முக்கியம். சிக்கலான எலக்ட்ரோகெமிக்கல் மற்றும் தெர்மோடைனமிக் அமைப்புகளின் காரணமாக, பேட்டரிகளின் டிஸ்சார்ஜ் வளைவுகளும் சிக்கலானவை, ஆனால் அவை பல்வேறு பேட்டரி வேதியியல் மற்றும் கட்டமைப்புகளுக்கு இடையிலான செயல்திறன் வர்த்தக பரிமாற்றங்களைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு வழியாகும்.