લિથિયમ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જનો સિદ્ધાંત અને વીજળીની ગણતરી પદ્ધતિની રચના (1)

1. લિથિયમ-આયન બેટરીનો પરિચય

1.1 ચાર્જની સ્થિતિ (SOC)

ચાર્જની સ્થિતિને બેટરીમાં ઉપલબ્ધ ઇલેક્ટ્રિક ઊર્જાની સ્થિતિ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, સામાન્ય રીતે ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ વર્તમાન, તાપમાન અને વૃદ્ધત્વની ઘટના સાથે ઉપલબ્ધ વિદ્યુત ઉર્જા બદલાતી હોવાને કારણે, ચાર્જની સ્થિતિની વ્યાખ્યા પણ બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરવામાં આવી છે: એબ્સોલ્યુટ સ્ટેટ-ઓફ-ચાર્જ (ASOC) અને રિલેટિવ સ્ટેટ-ઓફ-ચાર્જ (RSOC) .

સામાન્ય રીતે, ચાર્જની સંબંધિત સ્થિતિની શ્રેણી 0% - 100% હોય છે, જ્યારે તે 100% હોય છે જ્યારે બેટરી સંપૂર્ણપણે ચાર્જ થાય છે અને જ્યારે તે સંપૂર્ણપણે ડિસ્ચાર્જ થાય છે ત્યારે 0% હોય છે.ચાર્જની સંપૂર્ણ સ્થિતિ એ એક સંદર્ભ મૂલ્ય છે જે બેટરીનું ઉત્પાદન કરવામાં આવે ત્યારે ડિઝાઇન કરેલ નિશ્ચિત ક્ષમતા મૂલ્ય અનુસાર ગણવામાં આવે છે.નવી સંપૂર્ણ ચાર્જ થયેલી બેટરીની ચાર્જની સંપૂર્ણ સ્થિતિ 100% છે;જો જૂની બેટરી સંપૂર્ણપણે ચાર્જ થઈ ગઈ હોય, તો પણ તે વિવિધ ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ પરિસ્થિતિઓમાં 100% સુધી પહોંચી શકતી નથી.

નીચેનો આંકડો વિવિધ ડિસ્ચાર્જ દરો પર વોલ્ટેજ અને બેટરી ક્ષમતા વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.ડિસ્ચાર્જ દર જેટલો ઊંચો છે, બેટરીની ક્ષમતા ઓછી છે.જ્યારે તાપમાન ઓછું હોય છે, ત્યારે બેટરીની ક્ષમતા પણ ઘટશે.

આકૃતિ 1. વિવિધ ડિસ્ચાર્જ દર અને તાપમાન હેઠળ વોલ્ટેજ અને ક્ષમતા વચ્ચેનો સંબંધ

1.2 મહત્તમ ચાર્જિંગ વોલ્ટેજ

મહત્તમ ચાર્જિંગ વોલ્ટેજ રાસાયણિક રચના અને બેટરીની લાક્ષણિકતાઓ સાથે સંબંધિત છે.લિથિયમ બેટરીનું ચાર્જિંગ વોલ્ટેજ સામાન્ય રીતે 4.2V અને 4.35V છે, અને કેથોડ અને એનોડ સામગ્રીના વોલ્ટેજ મૂલ્યો અલગ-અલગ હશે.

1.3 સંપૂર્ણ ચાર્જ

જ્યારે બેટરી વોલ્ટેજ અને મહત્તમ ચાર્જિંગ વોલ્ટેજ વચ્ચેનો તફાવત 100mV કરતાં ઓછો હોય અને ચાર્જિંગ કરંટ C/10 સુધી ઘટી જાય, ત્યારે બેટરીને સંપૂર્ણ ચાર્જ થયેલી ગણી શકાય.સંપૂર્ણ ચાર્જિંગની સ્થિતિ બેટરીની વિશેષતાઓ અનુસાર બદલાય છે.

નીચેની આકૃતિ લાક્ષણિક લિથિયમ બેટરી ચાર્જિંગ લાક્ષણિક વળાંક દર્શાવે છે.જ્યારે બેટરી વોલ્ટેજ મહત્તમ ચાર્જિંગ વોલ્ટેજની બરાબર હોય અને ચાર્જિંગ કરંટ ઘટીને C/10 થાય, ત્યારે બેટરી સંપૂર્ણ ચાર્જ થઈ હોવાનું માનવામાં આવે છે.

આકૃતિ 2. લિથિયમ બેટરી ચાર્જિંગ લાક્ષણિક વળાંક

1.4 ન્યૂનતમ ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ

ન્યૂનતમ ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજને કટ-ઓફ ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, જે સામાન્ય રીતે વોલ્ટેજ છે જ્યારે ચાર્જની સ્થિતિ 0% હોય છે.આ વોલ્ટેજ મૂલ્ય નિશ્ચિત મૂલ્ય નથી, પરંતુ ભાર, તાપમાન, વૃદ્ધત્વ ડિગ્રી અથવા અન્ય પરિબળો સાથે બદલાય છે.

1.5 સંપૂર્ણ ડિસ્ચાર્જ

જ્યારે બેટરી વોલ્ટેજ ન્યૂનતમ ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ કરતા ઓછું અથવા બરાબર હોય, ત્યારે તેને સંપૂર્ણ ડિસ્ચાર્જ કહી શકાય.

1.6 ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ રેટ (C-રેટ)

ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ દર એ બેટરીની ક્ષમતાની તુલનામાં ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ વર્તમાનનું પ્રતિનિધિત્વ છે.ઉદાહરણ તરીકે, જો તમે એક કલાક માટે ડિસ્ચાર્જ કરવા માટે 1C નો ઉપયોગ કરો છો, તો આદર્શ રીતે, બેટરી સંપૂર્ણપણે ડિસ્ચાર્જ થશે.અલગ-અલગ ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ દરો વિવિધ ઉપયોગ કરી શકાય તેવી ક્ષમતામાં પરિણમશે.સામાન્ય રીતે, ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ દર જેટલો ઊંચો, ઉપલબ્ધ ક્ષમતા ઓછી.

1.7 ચક્ર જીવન

ચક્રની સંખ્યા બેટરીના સંપૂર્ણ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જની સંખ્યાને દર્શાવે છે, જેનો વાસ્તવિક ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતા અને ડિઝાઇન ક્ષમતા દ્વારા અંદાજ લગાવી શકાય છે.જ્યારે સંચિત ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતા ડિઝાઇન ક્ષમતા જેટલી હોય છે, ત્યારે ચક્રની સંખ્યા એક હોવી જોઈએ.સામાન્ય રીતે, 500 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર પછી, સંપૂર્ણ ચાર્જ થયેલી બેટરીની ક્ષમતામાં 10% ~ 20% ઘટાડો થશે.

આકૃતિ 3. ચક્ર સમય અને બેટરી ક્ષમતા વચ્ચેનો સંબંધ

1.8 સ્વ-ડિસ્ચાર્જ

તાપમાનના વધારા સાથે તમામ બેટરીના સ્વ-ડિસ્ચાર્જમાં વધારો થશે.સ્વ-ડિસ્ચાર્જ એ મૂળભૂત રીતે ઉત્પાદન ખામી નથી, પરંતુ બેટરીની લાક્ષણિકતાઓ છે.જો કે, મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયામાં અયોગ્ય સારવાર પણ સ્વ-સ્ત્રાવના વધારાનું કારણ બનશે.સામાન્ય રીતે, જ્યારે બેટરીનું તાપમાન 10 ° સે વધે છે ત્યારે સેલ્ફ-ડિસ્ચાર્જ દર બમણો થઈ જાય છે. લિથિયમ-આયન બેટરીની સ્વ-ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતા દર મહિને લગભગ 1-2% હોય છે, જ્યારે વિવિધ નિકલ-આધારિત બેટરીની ક્ષમતા 10- છે. દર મહિને 15%.

આકૃતિ 4. વિવિધ તાપમાને લિથિયમ બેટરીના સ્વ-ડિસ્ચાર્જ દરનું પ્રદર્શન