डिस्चार्ज साइकल के हो?

गत मंगलबार एउटा स्टार्टअपको साथमा उनीहरूको पहिलो ह्यान्डहेल्ड उपकरण गर्दै कल थियो। प्रधानमन्त्रीले मलाई आफ्ना प्रयोगकर्ताहरूले कति पटक ब्याट्री चार्ज गर्न सक्छन् भनेर सोध्छन्। मैले भने यो निर्भर गर्दछ। उसलाई नम्बर चाहिएको थियो। मैले उसलाई 500 भनें, सायद, पूर्ण परिस्थितिमा जुन फिल्डमा कहिल्यै अवस्थित हुनेछैन।

यो डिस्चार्ज चक्र संग समस्या हो। अवधारणा मृत सरल छ तर यसलाई वास्तविक उत्पादनहरूमा लागू गर्दा छिटो जटिल हुन्छ।

एक साइकलको अर्थ एक चार्ज होइन

तपाईँको ब्याट्रीले प्लग इनहरू गणना गर्दैन-। यसले क्षमता थ्रुपुट गणना गर्दछ। नेमप्लेट क्षमताको 100% निकास गर्नुहोस् र त्यो एक चक्र हो। यसलाई एक शटमा गर्नुहोस् वा आंशिक डिस्चार्जको एक हप्तामा फैलाउनुहोस् - समान परिणाम।

तपाईंको फ्ल्यासलाइटमा अहिले बसेको 18650 साइकल 47 वा साइकल 212 मा हुन सक्छ। जबसम्म तपाईं धार्मिक रूपमा amp- घण्टा ट्र्याक गरिरहनुभएको छैन, तपाईंलाई थाहा छैन। सेललाई पक्कै थाहा छैन। भित्र कुनै सानो काउन्टर छैन। तपाईंको BMS ले कुलम्ब गणना, र कूलम्ब गणना बहावहरूमा आधारित अनुमान गर्दछ। मैले प्याकहरू अलग गरेको छु जहाँ रिपोर्ट गरिएको चक्र गणना वास्तविक क्यालेन्डर उमेरको तुलनामा 30% ले बन्द थियो।

Samsung SDI ले 2019 मा केही डेटा प्रकाशित गर्‍यो जुन तिनीहरूको मानक परीक्षण प्रोटोकल अन्तर्गत साइकल 300 मा तिनीहरूको 21700 सेलहरूले 83% क्षमता रिटेन्सनमा मारेको देखाउँदै। उही युगका Panasonic NCR सेलहरू 300 चक्रहरूमा 78% जस्तै थिए। यी संख्याहरू CC-CV 0.5C मा चार्ज र 1C देखि 2.5V कटअफमा डिस्चार्ज भएको 23 डिग्रीमा जलवायु कक्षहरूबाट आएका थिए। तपाईंको माइलेज फरक हुनेछ किनभने तपाईंको प्रयोग केस जलवायु कक्ष होइन।

DoD कुरा

यस उद्योगमा सबैले डिस्चार्जको गहिराइको बारेमा कुरा गर्छन् जस्तै यो कुनै प्रकारको जादुई लीभर हो। उथले चक्रले जीवन विस्तार गर्छ, गहिरो चक्रले कोशिकाहरूलाई छिटो मार्छ। पर्याप्त सत्य। तर सम्बन्ध धेरैले अपेक्षा गरे जस्तो हुँदैन।

मैले २०२१ मा मेडिकल उपकरण ग्राहकको लागि यसलाई परिमाण गर्ने प्रयास गर्दै एउटा साइड प्रोजेक्ट चलाएँ। हामीले एउटै उत्पादन लटबाट 200 सेलहरू लिएका थियौं, तिनीहरूलाई समूहहरूमा विभाजन गर्‍यौं, र तिनीहरूलाई आठ महिनासम्म विभिन्न DoD स्तरहरूमा साइकल चलायौं। 100% DoD समूह चक्र 380 वरिपरि क्रेटर भयो। 60% DoD समूह अझै 900 पूर्ण चक्रको बराबरमा 88% क्षमतामा थियो। 30% DoD समूहले एक वर्ष पछि मात्र कुनै गिरावट देखाएको छैन।

तर यहाँ के डाटाशीटले तपाईंलाई बताउँदैन। क्यालेन्डर बुढ्यौलीले साइकल चलाए पनि सबै समूहहरूमा लगभग समान दरमा खाइरहेको थियो। दश महिनासम्ममा, हामीले भर्खरै छोएका कक्षहरूले पनि 4-5% क्षमता गुमाएका थिए मात्र त्यहाँ २५ डिग्री कोठामा ५०% चार्जको अवस्थामा बसेका थिए। कडा साइकल चलाइएका कोशिकाहरू दुवै दिशाबाट प्रहार भइरहेका थिए - साइकल एजिङ प्लस क्यालेन्डर एजिङ एक अर्काको माथि स्ट्याकिंग।

त्यसोभए जब तपाइँको ग्राहकले सोध्छ कि किन उनीहरूको दुई{0}}वर्ष-पुरानो यन्त्र लामो समयसम्म टिक्दैन यद्यपि उनीहरूले "कसैले प्रयोग गरे" - त्यसैले।

साइकल चलाउने भन्दा तापक्रमले बढी नोक्सान गर्छ

मैले मेरो ग्यारेजमा गल्फ कार्ट ब्याट्री प्याकबाट सेलहरूको बक्स पाएको छु जसले टक्सनको शेडमा तीन ग्रीष्महरू बितायो। मालिकले कसम खाए कि उसले कार्ट मात्र महिनामा दुई पटक प्रयोग गर्यो। प्याक 2000 चक्रहरूको लागि मूल्याङ्कन गरिएको थियो। यो 160 मा मृत्यु भयो। कोशिकाहरू बाहिरी रूपमा राम्रो देखिन्थ्यो। एउटा खुल्ला फुट्यो र जेली रोल विभाजक मा खैरो दाग थियो। इलेक्ट्रोलाइट आंशिक रूपमा विघटन भएको थियो।

गर्मीले लिथियम कोशिकाहरूलाई मार्छ। मृत छोटो जस्तै छिटो छैन। ढिलो, काउन्टरमा मक्खन बाहिर छोडे जस्तै।

Arrhenius सम्बन्धले तपाइँलाई 25 डिग्री भन्दा माथिको प्रत्येक 10 डिग्रीको लागि लगभग 2x गिरावट दर दिन्छ। तर त्यो रसायनशास्त्रमा औसत हो। मैले परीक्षण गरेको NMC कोशिकाहरू चाँडै खसे। LFP राम्रो राख्यो। हामीले पहिरन योग्यका लागि प्रयोग गर्ने थैली कोशिकाहरू एउटै रसायनसँग बेलनाकार कक्षहरू भन्दा बढी संवेदनशील हुन्छन् किनभने थर्मल मास कम हुन्छ र तिनीहरू लोड अन्तर्गत बढी तातो हुन्छन्।

चिसो डिस्चार्ज कष्टप्रद छ तर विनाशकारी छैन। तपाईंले अस्थायी रूपमा क्षमता गुमाउनुहुन्छ। सेल न्यानो भएपछि यो फिर्ता आउँछ। मैले सेलहरूलाई -१५ डिग्रीमा डिस्चार्ज गरेको छु जसले मूल्याङ्कन क्षमताको ६१% मात्र दिएको छ, त्यसपछि तिनीहरूलाई कोठाको तापक्रममा न्यानो पार्नुहोस् र अर्को डिस्चार्जमा पूर्ण ३.२Ah प्राप्त गर्नुहोस्। चिसो चार्ज हत्यारा हो - एनोडमा लिथियम प्लेटिङ। त्यो क्षति स्थायी हुन्छ । धेरै जसो BMS लक आउट 0 डिग्री भन्दा कम चार्ज ठ्याक्कै यही कारणले।

वास्तवमा सेल भित्र के हुन्छ

प्रत्येक डिस्चार्जले लिथियम आयनहरूलाई ग्रेफाइट एनोडबाट क्याथोडमा सार्छ। प्रत्येक चार्जले तिनीहरूलाई फिर्ता धकेल्छ। यो पर्याप्त पटक गर्नुहोस् र चीजहरू बिग्रन थाल्छन्।

एनोडमा SEI तह बाक्लो हुन्छ। त्यो तह त्यहाँ हुन मानिन्छ - यसले ग्रेफाइटलाई इलेक्ट्रोलाइटबाट जोगाउँछ। तर यो हरेक चक्र संग बढ्छ, र वृद्धि को मतलब यो लिथियम खपत छ कि अन्यथा ऊर्जा भण्डारण गर्न सक्छ। यही कारणले नाटकीय केही नहुँदा पनि क्षमता घट्छ।

क्याथोड कणहरू क्र्याक हुन्छन्। NMC र NCA क्याथोडहरूमा क्रिस्टल संरचना हुन्छ जुन लिथियम भित्र र बाहिर जाँदा विस्तार र संकुचित हुन्छ। माइक्रो-क्र्याक फारम। सतह क्षेत्र बढ्छ। साइड प्रतिक्रियाहरू तीव्र हुन्छन्। मैले उच्च-चक्र कक्षहरूबाट क्याथोड कणहरूको क्रस-खण्डहरू देखेको छु जुन एउटै ब्याचका ताजा कक्षहरूको तुलनामा माइक्रोस्कोप मुनि चकनाचुर गिलास जस्तो देखिन्छ।

इलेक्ट्रोलाइट बिग्रन्छ। ट्रेस वाटरले समस्या निम्त्याउँछ। उच्च भोल्टेजले ओक्सीकरणलाई गति दिन्छ। तपाईं ग्यास उत्पादन, वृद्धि प्रतिबाधा, र अन्ततः सेल फुल्ने वा भेन्ट संग समाप्त हुन्छ।

यी मध्ये कुनै पनि समान रूपमा हुँदैन। तपाईंको शृङ्खलाको स्ट्रिङका कक्षहरू जुन तातो दौडिन्छन् वा थोरै कम क्षमताको उमेरमा छिटो सुरु हुन्छ। एक वा दुई वर्ष पछि, तपाईंको "मिलेको" प्याक अब मेल खाँदैन। कमजोर सेलले डिस्चार्जमा पूरै स्ट्रिङलाई सीमित गर्छ र जारी राख्ने प्रयासमा बढी काम गर्छ। त्यहाँबाट मृत्यु सर्पिल।

वास्तवमा केहि मतलब छ कि परीक्षण

IEC 62660 र विभिन्न UL मापदण्डहरूले तपाईंलाई आधार रेखा दिन्छ। ती पास गर्नुहोस् र तपाईं उत्पादन पठाउन सक्नुहुन्छ। तर मैले सेल एसी प्रमाणीकरण परीक्षण हेरेको छु र त्यसपछि छ महिना पछि सुन्निएको पाउचहरू सहित फिल्ड रिटर्नमा देखाउँछु।

प्रमाणीकरण परीक्षणहरू प्रयोगशालाहरूमा दोहोर्याउन मिल्ने गरी डिजाइन गरिएको हो, वास्तविक प्रयोगको अनुकरण गर्न होइन। कसैले पनि आफ्नो फोन ठ्याक्कै 0.5C स्थिर करन्टमा प्रयोग गर्दैन। कसैले पनि आफ्नो पावर उपकरणलाई पूर्ण CC-CV प्रोफाइलमा २५ डिग्रीमा चार्ज गर्दैन।

यदि तपाइँ तपाइँको प्याक कसरी प्रदर्शन गर्दछ भनेर बुझ्नको लागि गम्भीर हुनुहुन्छ भने, तपाइँले तपाइँको वास्तविक प्रयोगकर्तासँग मेल खाने परीक्षण प्रोटोकल निर्माण गर्न आवश्यक छ। तपाईंको अपेक्षित डिस्चार्ज वर्तमान प्रोफाइल। बाँकी अवधिहरू समावेश गर्नुहोस्। तपाईंको उत्पादनले देख्न सक्ने तापमान चरम मा हिट गर्नुहोस्। सांख्यिकीय विश्वास प्राप्त गर्न पर्याप्त कक्षहरू चलाउनुहोस् - र यसको मतलब कम्तिमा 15-20 प्रति परीक्षण अवस्था, 3-5 होइन जुन धेरै स्टार्टअपहरूले टाढा जान खोज्छन्।

जीवनको प्रारम्भिक परीक्षणमा असफल हुने कोषहरूमा लगभग सधैं निर्माण दोषहरू थिए। इलेक्ट्रोडमा बुरहरू, प्रदूषण, ट्याबहरूमा खराब वेल्डहरू। ती पहिलो 50 चक्रहरूमा देखा पर्नेछ। सेलहरू जुन ढिलो असफल हुन्छन् - ती ती हुन् जसले तपाइँलाई तपाइँको डिजाइनको बारेमा केहि बताउँछन्।

प्याक साइजिङ र वारेन्टी गणित

यदि तपाइँ तपाइँको प्रयोगकर्ता प्रोफाइल थाहा छ भने तपाइँ अपेक्षित चक्र जीवन गणना गर्न सक्नुहुन्छ। दैनिक चार्ज हुने फोन, - प्लगइन गर्नु अघि औसतमा २०% सम्म निस्कन्छ जुन प्रति दिन लगभग ०.८ चक्र हो। दुई- वर्षको अपेक्षित जीवन, तपाईले ५८० चक्र हेर्दै हुनुहुन्छ। यदि तपाइँका कक्षहरू 500 चक्रहरूमा 80% क्षमताको लागि मूल्याङ्कन गरिएका छन् भने, तपाइँ 18 महिनाको वरिपरि उजुरीहरू देख्न सुरु गर्न जाँदै हुनुहुन्छ।

यही कारणले गर्दा एप्पल र सामसुङले आफ्नो प्याकलाई विज्ञापन क्षमताको तुलनामा ओभरसाइज गर्छन्। तपाईंले आफ्नो फोनमा देख्नुहुने "100%" सेलहरूले वास्तवमा समात्न सक्ने कुराको 100% होइन। तिनीहरूले कोशिकाहरूमा तनाव कम गर्न माथि र तल बफर राख्छन्। तपाईंको फोनमा 4500mAh भौतिक क्षमता हुन सक्छ तर सफ्टवेयरले तपाईंलाई यसको 4000mAh मात्र प्रयोग गर्न दिन्छ।

एउटै विचार कुनै पनि ब्याट्री उत्पादन लागि काम गर्दछ। तपाईले आफ्नो चक्र जीवन लक्ष्यलाई राम्रो सेलहरू - मार्फत हिट गर्न सक्नुहुन्छ जसको लागत बढी छ - वा तपाईले यसलाई थप क्षमतामा राखेर र सेलहरूलाई सजिलो चलाएर हिट गर्न सक्नुहुन्छ। दोस्रो विकल्प सामान्यतया कुल लागतमा जित्छ जब तपाइँ वारेन्टी भण्डारमा कारक गर्नुहुन्छ।

डिस्चार्ज चक्र पहिरन परिमाण गर्न एक तरिका हो। कारमा ओडोमिटर माइल जस्तै, तर माइल र बाँकी जीवन बीचको सम्बन्ध स्क्विशियर छ। 300 चक्रमा दुई प्याकहरू त्यहाँ कसरी पुगे भन्ने आधारमा पूर्ण रूपमा फरक बाँकी क्षमता हुन सक्छ।

सेल निर्माताहरूले तपाईंलाई तिनीहरूको नम्बरहरू दिनेछन्। तपाईंको कामले ती नम्बरहरूले तपाईंको विशिष्ट उत्पादन र तपाईंको विशिष्ट प्रयोगकर्ताहरूलाई कसरी अनुवाद गर्छ भनेर पत्ता लगाउनु हो। यसको लागि कुनै सूत्र छैन। तपाइँ परीक्षण गर्नुहुन्छ, तपाइँ पठाउनुहुन्छ, तपाइँ फिल्ड डेटा हेर्नुहुन्छ, र तपाइँ समायोजन गर्नुहुन्छ।