Seberapa dalam kita harus mengisi baterai lithium untuk memaksimalkan masa pakainya?

Baru-baru ini saya memposting jawaban yang menyebutkan "baterai lithium seperti pelepasan parsial yang sangat klasik, jadi rancang sistem Anda untuk kedalaman pembuangan yang terbatas". Tapi kemudian saya bertanya-tanya: dengan pelepasan sebagian, jumlah siklus pengisian / pengosongan meningkat juga untuk energi yang sama yang dikirim, sehingga keuntungan dalam siklus yang tersedia akan berkurang. Misalnya, baterai ponsel habis pada 50% di pagi hari, diisi ulang, habis pada 50% di sore hari dan diisi ulang dalam semalam membutuhkan siklus dua kali lebih banyak daripada ponsel habis pada 100% dan diisi sekali sehari untuk bertahan selama. Saya pikir akan menarik untuk melihatnya.

Saya pergi ke depan dan seperti biasa, saya mengirimkan temuan saya untuk persetujuan pengguna SE dan menyambut siapa pun untuk menambahkannya.

Saya harus menunjukkan ini hanya mencakup baterai yang biasa digunakan, bukan yang duduk di rak selama beberapa hari. Meski begitu, mereka cenderung menua secara mandiri pada siklus tetapi saya tidak memiliki data tentang itu - mungkin para ahli bisa menjelaskan tentang hal itu.

Pandangan cepat saya ke dalamnya:

Masa pakai baterai lithium berkurang dengan kedalaman pelepasan, tampak seperti yang berikut ini (kurva ini untuk baterai timbal-asam, tetapi Lithium dinyatakan mengikuti kurva yang serupa):

( sumber )

Jika nilai DoD 100% diambil sebagai referensi, orang dapat memplot apa yang saya sebut kurva "isoenergi" (saya memberikannya pemikiran 2sec) yang pada dasarnya berapa banyak siklus yang diperlukan dari baterai untuk menghasilkan jumlah energi yang sama seperti 100% pelepasan selama masa pakainya: Misalnya, 50% DoD memerlukan dua kali siklus sebanyak 100% DoD, 25% empat kali dll.

Hasil dengan contoh khusus ini:

Kesimpulannya, masih menyatakan bahwa kedalaman debit harus diminimalisasi semaksimal mungkin.

Saya setuju bahwa Anda mendapatkan keuntungan dalam seluruh kapasitas hidup dengan penurunan DOD - dari ingatan angka-angka yang saya lihat menunjukkan kenaikan yang lebih besar dengan penurunan DOD dalam kisaran 10% -80% DOD katakan - tapi saya tidak akan menjamin ingatan saya untuk menjadi benar.

Namun, ada beberapa faktor lain yang mungkin lebih penting dan / atau bermanfaat.
Jika Anda berada dalam posisi untuk mentolerir pengurangan kapasitas yang berkurang dan / atau beberapa pengisian ulang per hari, keuntungan yang lebih baik dapat diperoleh dengan membatasi ujung atas pengisian daya.
Sel LiIon biasanya diisi dalam mode CC / CV dengan CC biasanya pada tingkat C / 1 dan dengan Vmax (biasanya 4,2 V / sel) yang dicapai sekitar 70% -80% dari total kapasitas, dengan keseimbangan yang dimasukkan dalam mode CV untuk mengurangi arus (diatur oleh kimia baterai). Pemutusan muatan terjadi pada beberapa Imax xk yang dipilih dengan (0,05 <= k <1)
K = 1 sesuai dengan penghentian pengisian pada transisi CC / CV. Telah diketahui dengan baik bahwa nilai-nilai k yang lebih kecil memberikan kapasitas energi total yang agak meningkat tetapi secara tidak proporsional menurunkan siklus hidup. k cukup sering ditetapkan pada 0,25 atau bahkan 0,5, pengisian agresif dapat mengatur k ke 0,1 atau bahkan 0,05.
Kurva Anda menunjukkan bahwa bahkan pada DOD yang biasanya sangat rendah yaitu 10% total energi seumur hidup yang disimpan dalam waktu kurang dari 50% lebih banyak dibandingkan dengan 100% DOD. Saya belum punya waktu saat ini untuk mencari referensi tetapi saya (pada dasarnya :-)) yakin bahwa keuntungan lebih dari 50% diperoleh dengan menggunakan k = 1 (tidak ada siklus CV) dan ini memiliki bonus pengisian yang sangat cepat ( di bawah 1 jam) (mis. 48 menit pada C / 1 dari kosong sepenuhnya jika transisi CC / CV terjadi pada tingkat energi 80%). Pelepasan ke DID 100% juga "tidak membantu" dan pengaturan beberapa DOD minimum dengan skema semacam ini juga berguna. Beberapa hal seperti 20% hingga 30% kapasitas yang tersisa dan kapasitas maks 80% masih mengembalikan 50% hingga 60% dari kapasitas keseluruhan, menyisakan penyangga darurat 20% hingga 30% bila diperlukan dan cenderung lebih unggul daripada kontrol DOD ujung bawah sederhana.

Aspek lain yang memberikan peningkatan siklus hidup dan keseluruhan keseluruhan peningkatan penyimpanan energi kehidupan adalah pengaturan Vmax menjadi kurang dari 4.3V / sel pada 25C. Hasil Publoshed menunjukkan bahwa bahkan penurunan 0,05V (menjadi 4,15V) memberikan keuntungan yang bermanfaat, 4,1V lebih dan 4,0V jauh lebih banyak. Tingkat pengurangan ini disertai dengan penurunan yang signifikan dalam kapasitas tersimpan per siklus.

Halaman Universitas Baterai yang bermanfaat ini membahas berbagai metode perpanjangan masa pakai LiIon.
Tabel 4 menunjukkan peningkatan siklus hidup 4 x dengan mengurangi Vmax menjadi 4.0V dari 4.2V dengan penurunan kapasitas energi hanya 20% per siklus - kenaikan atau 3+ x kapasitas biasa.

Tabel di bawah ini disalin dari halaman di atas.

Memanfaatkan beberapa campuran pengurangan Vmax, pembatasan DOD maks dan meminimalkan pengurangan saat ini dalam mode CV tampaknya akan menghasilkan seluruh peningkatan kapasitas hidup yang sangat besar. Untuk setiap pengurangan kapasitas yang dapat diterima, beberapa campuran optimal dapat dibuat. Kedengarannya seperti PhD :-).

Lihat juga:

BU - baterai berbasis Lithium - mengapa lebih baik

BU - Pengisian LiIon

Lebih baik lagi - gunakan LiFePO4 / LifeYPO4 :-)

Satu masalah dengan analisis semacam ini adalah pertanyaan tentang apa yang disebut baterai "mati". Sebagian besar penggunaan akan melibatkan kerugian maksimum yang diizinkan dalam kapasitas yang berbeda tergantung pada penggunaannya. EV umumnya sangat tergantung pada jangkauan sehingga sangat sedikit kehilangan kapasitas dapat diterima. Penyimpanan di rumah akan terus memberikan penghematan yang signifikan bahkan jika ada kerugian besar dalam kapasitas dan inilah mengapa disarankan bahwa baterai EV dapat digunakan kembali sebagai unit penyimpanan rumah setelah dikeluarkan dari kendaraan.