लिथियम बॅटरी चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगचा सिद्धांत

लिथियम बॅटरी चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगचा सिद्धांत

1.1 शुल्काची स्थिती (SOC)

चार्जची स्थिती बॅटरीमध्ये उपलब्ध विद्युत उर्जेची स्थिती म्हणून परिभाषित केली जाऊ शकते, सामान्यतः टक्केवारी म्हणून व्यक्त केली जाते. उपलब्ध विद्युत ऊर्जा चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग करंट, तापमान आणि वृद्धत्वाच्या घटनेवर अवलंबून असल्याने, चार्ज स्थितीची व्याख्या देखील दोन प्रकारांमध्ये विभागली गेली आहे: ॲब्सोल्युट स्टेट ऑफ चार्ज (ASOC) आणि रिलेटिव्ह स्टेट ऑफ चार्ज (RSOC). सापेक्ष चार्ज स्थितीची श्रेणी सामान्यतः 0% -100% असते, तर बॅटरी पूर्ण चार्ज झाल्यावर 100% असते आणि पूर्णपणे डिस्चार्ज झाल्यावर 0% असते. चार्जची परिपूर्ण स्थिती ही बॅटरी तयार केल्यावर डिझाइन केलेल्या निश्चित क्षमतेच्या मूल्यावर आधारित गणना केलेले संदर्भ मूल्य आहे. अगदी नवीन पूर्ण चार्ज झालेल्या बॅटरीची पूर्ण चार्ज स्थिती 100% आहे; वृद्धत्वाची बॅटरी पूर्णपणे चार्ज झाली असली तरीही, ती वेगवेगळ्या चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग परिस्थितींमध्ये 100% पर्यंत पोहोचू शकत नाही.

खालील आकृती वेगवेगळ्या डिस्चार्ज दरांखाली व्होल्टेज आणि बॅटरी क्षमता यांच्यातील संबंध दर्शवते. डिस्चार्ज रेट जितका जास्त असेल तितकी बॅटरी क्षमता कमी होईल. जेव्हा तापमान कमी होते, तेव्हा बॅटरीची क्षमता देखील कमी होते.

                          आकृती 1. भिन्न डिस्चार्ज दर आणि तापमान अंतर्गत व्होल्टेज आणि क्षमता यांच्यातील संबंध

1.2 कमाल चार्जिंग व्होल्टेज

उच्च चार्जिंग व्होल्टेज बॅटरीच्या रासायनिक रचना आणि वैशिष्ट्यांशी संबंधित आहे. लिथियम बॅटरीचे चार्जिंग व्होल्टेज सामान्यतः 4.2V आणि 4.35V असते आणि कॅथोड आणि एनोड सामग्रीवर अवलंबून व्होल्टेजची मूल्ये बदलू शकतात.

1.3 पूर्ण चार्ज

जेव्हा बॅटरी व्होल्टेज आणि सर्वोच्च चार्जिंग व्होल्टेजमधील फरक 100mV पेक्षा कमी असतो आणि चार्जिंग करंट C/10 पर्यंत कमी होतो, तेव्हा बॅटरी पूर्णपणे चार्ज झालेली मानली जाऊ शकते. बॅटरीची वैशिष्ट्ये भिन्न असतात आणि पूर्ण चार्जिंगसाठीच्या अटी देखील भिन्न असतात.

खालील आकृती एक सामान्य लिथियम बॅटरी चार्जिंग वैशिष्ट्यपूर्ण वक्र दर्शवते. जेव्हा बॅटरी व्होल्टेज सर्वोच्च चार्जिंग व्होल्टेजच्या बरोबरीचे असते आणि चार्जिंग करंट C/10 पर्यंत कमी होते, तेव्हा बॅटरी पूर्ण चार्ज झालेली मानली जाते.

                             आकृती 2. लिथियम बॅटरी चार्जिंग वैशिष्ट्यपूर्ण वक्र

1.4 किमान डिस्चार्जिंग व्होल्टेज

किमान डिस्चार्ज व्होल्टेज हे कट-ऑफ डिस्चार्ज व्होल्टेज म्हणून परिभाषित केले जाऊ शकते, सामान्यतः 0% चार्ज स्थितीवर व्होल्टेज. हे व्होल्टेज मूल्य निश्चित मूल्य नाही, परंतु लोड, तापमान, वृद्धत्वाची डिग्री किंवा इतर घटकांसह बदलते.

1.5 पूर्ण डिस्चार्ज

जेव्हा बॅटरी व्होल्टेज किमान डिस्चार्ज व्होल्टेजपेक्षा कमी किंवा समान असते, तेव्हा त्याला पूर्ण डिस्चार्ज म्हटले जाऊ शकते.

१.६ चार्ज डिस्चार्ज रेट (सी-रेट)

चार्ज डिस्चार्ज दर हे बॅटरी क्षमतेच्या सापेक्ष चार्ज डिस्चार्ज करंटचे प्रतिनिधित्व आहे. उदाहरणार्थ, एक तास डिस्चार्ज करण्यासाठी 1C वापरल्यास, आदर्शपणे, बॅटरी पूर्णपणे डिस्चार्ज होईल. वेगवेगळ्या चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग दरांमुळे विविध उपलब्ध क्षमता मिळतील. सहसा, चार्ज डिस्चार्ज रेट जितका जास्त असेल तितकी उपलब्ध क्षमता कमी असेल.

1.7 सायकल लाइफ

सायकलची संख्या म्हणजे बॅटरीचे पूर्ण चार्जिंग आणि डिस्चार्ज किती वेळा झाले आहे, याचा अंदाज वास्तविक डिस्चार्ज क्षमता आणि डिझाइन क्षमतेवरून लावला जाऊ शकतो. जेव्हा जेव्हा संचित डिस्चार्ज क्षमता डिझाइन क्षमतेच्या बरोबरीची असते तेव्हा चक्रांची संख्या एक असते. सामान्यतः, 500 चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग चक्रांनंतर, पूर्ण चार्ज झालेल्या बॅटरीची क्षमता 10% ते 20% कमी होते.

                          आकृती 3. सायकल टाइम्स आणि बॅटरी क्षमता यांच्यातील संबंध

१.८ सेल्फ डिस्चार्ज

वाढत्या तापमानासह सर्व बॅटरीचे सेल्फ डिस्चार्ज वाढेल. सेल्फ डिस्चार्ज हे मुळात मॅन्युफॅक्चरिंग डिफेक्ट नसून बॅटरीचेच वैशिष्ट्य आहे. तथापि, उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान अयोग्य हाताळणी देखील सेल्फ डिस्चार्जमध्ये वाढ होऊ शकते. सामान्यतः, बॅटरी तापमानात प्रत्येक 10 ° से वाढीसाठी, सेल्फ डिस्चार्ज दर दुप्पट होतो. लिथियम आयन बॅटरीची मासिक सेल्फ डिस्चार्ज क्षमता अंदाजे 1-2% असते, तर विविध निकेल आधारित बॅटरीची मासिक सेल्फ डिस्चार्ज क्षमता 10-15% असते.

                             आकृती 4. वेगवेगळ्या तापमानात लिथियम बॅटरीच्या स्व-डिस्चार्ज रेटचे कार्यप्रदर्शन