Hvað er losunarhringur?

Hringdi síðasta þriðjudag með gangsetningu sem gerði fyrsta handfesta tækið sitt. PM spyr mig hversu oft notendur þeirra geta hlaðið rafhlöðuna. Ég sagði að það færi eftir því. Hann vildi fá númer. Ég sagði honum 500, kannski, við fullkomnar aðstæður sem verða aldrei til á sviði.

Það er vandamálið með losunarlotur. Hugmyndin er voða einföld en það verður fljótt flókið að nota það á raunverulegar vörur.

Rafhlaðan þín telur ekki innstungur-. Það telur afkastagetu. Tæmdu 100% af getu nafnplötunnar og það er ein lota. Gerðu það í einu skoti eða dreifðu því yfir viku af losun að hluta - sama niðurstaða.

18650 sem situr í vasaljósinu þínu núna gæti verið á lotu 47 eða lotu 212. Nema þú hafir fylgst með -magnartímum á trúarlegan hátt, þá hefur þú ekki hugmynd. Fruman veit það örugglega ekki. Það er enginn lítill afgreiðslumaður inni. BMS þitt metur það út frá coulomb talningu, og coulomb talningar rekur. Ég hef dregið pakkana í sundur þar sem tilkynnt hringrásartal var lækkað um 30% miðað við raunverulega dagatalöldrun.

Samsung SDI birti nokkur gögn aftur árið 2019 sem sýndu að 21700 frumur þeirra ná 83% getu varðveislu í lotu 300 samkvæmt stöðluðu prófunarreglum þeirra. Panasonic NCR frumur frá sama tíma voru meira eins og 78% við 300 lotur. Þessar tölur komu frá loftslagshólfum við 23 gráður með CC-CV hleðslu við 0,5C og afhleðslu við 1C til 2,5V cutoff. Mílufjöldi þinn mun vera breytilegur vegna þess að notkunartilfellið þitt er ekki loftslagshólf.

Allir í þessum iðnaði tala um dýpt losunar eins og það sé einhvers konar töfrahandfang. Grunnar hringrásir lengja líftímann, djúpar hringrásir drepa frumur hraðar. Nógu satt. En sambandið er ekki það sem flestir búast við.

Ég rak aukaverkefni árið 2021 til að reyna að mæla þetta fyrir lækningatækjaviðskiptavin. Við tókum 200 frumur úr sömu framleiðslulotunni, skiptum þeim í hópa og hjóluðum á mismunandi DoD-stigum í átta mánuði. 100% DoD hópurinn fór í gíg í kringum lotu 380. 60% DoD hópurinn var enn með 88% getu sem jafngildir 900 heilum lotum. 30% DoD hópurinn sýndi varla neina niðurbrot eftir eitt ár.

En hér er það sem gagnablöðin segja þér ekki. Dagatalsöldrun var að éta alla hópana á nokkurn veginn sama hraða óháð hjólreiðum. Í tíunda mánuðinum höfðu jafnvel frumurnar sem við snertum varla misst 4-5% afkastagetu bara við að sitja þarna í 50% hleðslu í 25 gráðu herbergi. Frumurnar sem hjóluðu harkalega fengu högg úr báðum áttum - hringrás öldrun auk dagatala öldrun staflað ofan á aðra.

Svo þegar viðskiptavinurinn þinn spyr hvers vegna tveggja-ára-tækið þeirra endist ekki eins lengi þó að þeir hafi „varla notað það“ - þá er það ástæðan.

Discharge Cycle

Ég er með kassa af klefum í bílskúrnum mínum úr rafhlöðupakka sem eyddi þrjú sumur í skúr í Tucson. Eigandi sór að hann notaði kerruna aðeins tvisvar í mánuði. Pakkinn var metinn fyrir 2000 lotur. Það dó við 160. Frumur litu vel út að utan. Einn opnaði og hlauprúllan var með brúna bletti á skilju. Raflausnin hafði brotnað niður að hluta.

Hiti drepur litíumfrumur. Ekki hratt eins og dauður stuttur. Hægt, eins og að skilja smjör eftir á borðinu.

Arrhenius sambandið gefur þér um það bil 2x niðurbrotshraða fyrir hverjar 10 gráður yfir 25 gráður. En það er meðaltal yfir efnafræði. NMC frumur sem ég hef prófað féllu hraðar af. LFP hélt betur. Pokasellurnar sem við notum fyrir wearables eru viðkvæmari en sívalur frumur með sömu efnafræði vegna þess að varmamassi er lægri og þær toppa heitari við álag.

Kalt útferð er pirrandi en ekki eyðileggjandi. Þú missir getu tímabundið. Það kemur aftur þegar fruman hitnar. Ég hef tæmt frumur við -15 gráður sem gáfu aðeins 61% af metinni afkastagetu, lét þær síðan hitna í stofuhita og fékk fulla 3,2Ah við næstu útskrift. Köld hleðsla er morðinginn - litíumhúðun á rafskautinu. Sá skaði er varanlegur. Flest BMS læsir hleðslu undir 0 gráðum af nákvæmlega þessari ástæðu.

Sérhver losun flytur litíumjónir frá grafítskautinu til bakskautsins. Sérhver hleðsla ýtir þeim til baka. Gerðu þetta nógu oft og hlutirnir fara að bila.

SEI lagið á rafskautinu þykknar. Það lag á að vera þarna - það verndar grafítið fyrir raflausninni. En það vex með hverri lotu og vöxtur þýðir að það neytir litíums sem annars gæti geymt orku. Þetta er ástæðan fyrir því að getu dofnar jafnvel þegar ekkert dramatískt gerist.

Bakskautagnir sprunga. NMC og NCA bakskaut eru með kristalbyggingu sem stækkar og dregst saman þegar litíum færist inn og út. Ör-sprungur myndast. Yfirborð eykst. Hliðarviðbrögð hraðar. Ég hef séð þversnið af bakskautsögnum úr frumum með mikla-hringrás sem líta út eins og brotið gler undir smásjánni samanborið við ferskar frumur úr sömu lotu.

Raflausnin brotnar niður. Sporvatn veldur vandamálum. Háspenna flýtir fyrir oxun. Þú endar með gasmyndun, aukinni viðnám og að lokum bólgnar fruman eða loftar út.

Ekkert af þessu gerist jafnt. Frumurnar í röð strengnum þínum sem ganga heitari eða byrjuðu með aðeins minni afkastagetu eldast hraðar. Eftir eitt eða tvö ár er "samsvörun" pakkinn þinn ekki lengur samræmdur. Veika fruman takmarkar allan strenginn við losun og verður of mikið að reyna að halda í við. Dauðaspírall þaðan.

IEC 62660 og hinir ýmsu UL staðlar gefa þér grunnlínu. Farðu framhjá þeim og þú getur sent vöru. En ég hef horft á frumur ása vottunarprófun og birtast svo á vettvangi sex mánuðum síðar með bólgna poka.

Vottunarprófin eru hönnuð til að vera endurtekin á öllum rannsóknarstofum, ekki til að líkja eftir raunverulegri notkun. Enginn notar símann sinn við nákvæmlega 0,5C stöðugan straum. Enginn hleður raftólið sitt á fullkomnu CC-ferilskrársniði við 25 gráður.

Ef þér er alvara með að skilja hvernig pakkinn þinn mun standa sig þarftu að búa til prófunarreglur sem passa við raunverulegan notanda þinn. Snúðu væntanlegur útblástursstraumur þinn. Taktu með hvíldartíma. Hittu öfgar hitastigs sem varan þín mun sjá. Keyrðu nógu margar frumur til að fá tölfræðilega sjálfstraust - og það þýðir að minnsta kosti 15-20 fyrir hvert prófunarskilyrði, ekki 3-5 sem flestar gangsetningarfyrirtæki reyna að komast upp með.

Frumurnar sem mistakast snemma í lífsprófunum voru næstum alltaf með framleiðslugalla. Burr á rafskautinu, mengun, slæmar suðu á flipunum. Þeir munu birtast í fyrstu 50 lotunum. Þær frumur sem bila seint - eru þær sem segja þér eitthvað um hönnunina þína.

Þú getur reiknað út væntanlegur líftíma ef þú þekkir notendasniðið þitt. Sími sem er hlaðinn daglega, tæmist kannski í 20% að meðaltali áður en hann er settur í samband við - sem er um það bil 0,8 lotur á dag. Yfir tveggja-ár væntanleg líftími ertu að horfa á 580 lotur. Ef frumurnar þínar eru metnar fyrir 500 lotur upp í 80% afkastagetu, muntu byrja að sjá kvartanir í kringum 18. mánuð.

Þetta er ástæðan fyrir því að Apple og Samsung stækka pakkana sína í yfirstærð miðað við auglýst getu. „100%“ sem þú sérð í símanum þínum er ekki 100% af því sem frumurnar geta í raun geymt. Þeir halda biðminni efst og neðst til að draga úr streitu á frumunum. Síminn þinn gæti haft 4500mAh af líkamlegri getu en hugbúnaðurinn leyfir þér aðeins að nota 4000mAh af honum.

Sama hugmynd virkar fyrir hvaða rafhlöðuvöru sem er. Þú getur annað hvort náð lífsmarkmiðinu þínu með betri frumum - sem kosta meira - eða þú getur náð því með því að setja inn auka afkastagetu og keyra frumurnar auðveldara. Annar kosturinn vinnur venjulega á heildarkostnaði þegar þú tekur tillit til ábyrgðarvara.

Discharge Cycle

Losunarferill er bara leið til að mæla slit. Eins og kílómetramælir á bíl, en sambandið milli kílómetra og eftirstandandi líftíma er skárra. Tveir pakkar með 300 lotum geta haft gjörólíka afgangsgetu eftir því hvernig þeir komust þangað.

Frumuframleiðendurnir munu gefa þér númerin sín. Starf þitt er að reikna út hvernig þessar tölur þýða tiltekna vöru og tiltekna notendur þína. Það er engin formúla fyrir því. Þú prófar, sendir, horfir á vettvangsgögnin og stillir.