Насколько глубоко мы должны разряжать литиевые батареи, чтобы продлить срок их службы?

Мой быстрый взгляд на это:

Срок службы литиевых батарей уменьшается с глубиной разрядки, выглядя следующим образом (эта кривая относится к свинцово-кислотным батареям, но литий указан по аналогичной кривой):

( источник )

Если значение DoD 100% взято в качестве эталона, можно построить то, что я называю кривой «изоэнергии» (я подумал об этом 2 секунды), которая в основном показывает, сколько циклов требуется от батареи для доставки того же количества энергии, что и 100% разрядов за весь срок службы:

Результаты для этого конкретного примера:

Вывод: глубина разряда должна быть как можно меньше.

Я согласен с тем, что вы получаете прирост общего срока службы при уменьшении DOD - по памяти цифры, которые я видел, предполагают больший прирост при уменьшении DOD, скажем, в диапазоне 10%-80% DOD - но я не буду гарантировать свои воспоминания. быть правильным.

Однако есть несколько других факторов, которые могут быть более важными и/или полезными.
Если вы в состоянии терпеть разрядку с уменьшенной емкостью и/или многократную перезарядку в день, лучшего прироста можно добиться, ограничив верхний предел зарядки.
Литий-ионные элементы обычно заряжаются в режиме CC/CV, причем CC обычно со скоростью C/1, а Vmax (обычно 4,2 В/элемент) достигается примерно на уровне 70–80% от общей емкости, при этом баланс вводится в режиме CV. при уменьшении тока (устанавливается химией батареи). Прекращение заряда происходит при некотором выбранном Imax xk с (0,05 <= k < 1)
K = 1 соответствует прекращению зарядки на переходе CC/CV. Хорошо известно, что меньшие значения k дают несколько увеличенную общую энергоемкость, но непропорционально уменьшают жизненный цикл. k довольно часто устанавливается равным 0,25 или даже 0,5, агрессивная зарядка может устанавливать k равным 0,1 или даже 0,05.
Ваши кривые показывают, что даже при обычно неприемлемо низком глубине разряда в 10% общая энергия за весь срок службы запасается менее чем на 50% больше, чем при 100% глубине разряда. В настоящее время у меня нет времени на поиск ссылок, но я (по сути :-) ) уверен, что прирост более 50% достигается за счет использования k = 1 (без цикла CV), и это имеет бонус в виде очень быстрой зарядки ( менее 1 часа) (например, 48 минут при C/1 из состояния полного опорожнения, если переход CC/CV произошел при уровне энергии 80%). Разрядка до 100% DID также «бесполезна», и установка некоторого минимального DOD с такой схемой также полезна. Некоторые вещи, такие как оставшаяся емкость от 20% до 30% и максимальная емкость 80%, по-прежнему возвращают от 50% до 60% общей емкости, оставляют резервный буфер от 20% до 30%, когда это необходимо, и могут превосходить простой контроль DOD нижнего уровня.

Другим аспектом, который обеспечивает увеличение срока службы и общее увеличение запаса энергии в течение всего срока службы, является установка напряжения Vmax ниже обычных 4,3 В на элемент при 25°C. Опубликованные результаты показывают, что даже уменьшение на 0,05 В (до 4,15 В) дает полезный прирост, 4,1 В больше, а 4,0 В намного больше. Эти сниженные уровни сопровождаются значительным снижением запасаемой емкости за цикл.

На этой полезной странице Университета аккумуляторов обсуждаются различные методы продления срока службы LiIon.
В Таблице 4 показано 4-кратное увеличение срока службы за счет снижения Vmax до 4,0 В с 4,2 В при снижении энергоемкости всего на 20 % за цикл — выигрыш в 3+ раза по сравнению с обычной емкостью.

Приведенные ниже таблицы скопированы с предыдущей страницы.

Использование некоторого сочетания снижения Vmax, ограничения максимального DOD и минимизации снижения тока в режиме CV, вероятно, приведет к очень значительному увеличению емкости на протяжении всего срока службы. Для любого заданного допустимого снижения производительности может быть установлено некоторое оптимальное сочетание. Звучит как кандидат наук :-).

Также см:

БУ - Батареи на литиевой основе - почему они лучше

БУ - Зарядка LiIon

А еще лучше - используйте LiFePO4/LifeYPO4 :-)

Одной из проблем такого рода анализа является вопрос о том, что представляет собой «разряженная» батарея. В большинстве случаев использование будет связано с максимально допустимой потерей емкости, которая зависит от использования. Электромобили, как правило, очень зависят от дальности полета, поэтому допустима очень небольшая потеря мощности. Домашнее хранение будет по-прежнему обеспечивать значительную экономию, даже если произойдет большая потеря емкости, и поэтому предлагается повторно использовать аккумуляторы электромобилей в качестве домашних аккумуляторов после снятия с автомобиля.