Læs databladet for et lithiumbatteri: kapacitet, strøm, intern modstand

Et batteri til en elektrisk scooter er blot en samling af identiske celler, ofte i formatet 21700 eller 18650. Batteriets ydeevne afhænger derfor direkte af specifikationerne for disse celler. At kunne læse disse specifikationer giver en forståelse af, hvorfor to batterier med samme spænding og samme kapacitet ikke opfører sig ens, når de belastes maksimalt.

Formaterne

Navnet på en batteriformat angiver dens dimensioner: et 18650-batteri måler 18 mm i diameter og 65 mm i længden, mens et 21700-batteri måler 21 mm i diameter og 70 mm i længden. 21700-batteriet indeholder mere aktivt materiale og afleder varmen bedre, hvilket har gjort det til det foretrukne valg i batterier til højtydende enheder.

Tallene i en specifikation, én ad gangen

Spændingerne

• Nominal spænding: Den gennemsnitlige spænding under afladning, typisk omkring 3,6 V for de fleste lithium-ion celler.
• Afslutningsspænding for opladning: Generelt 4,2 V. Over denne værdi beskadiges cellen og kan blive farlig.
• Afslutningsspænding (ved afladning): Den laveste spænding, som ikke bør overskrides, typisk omkring 2,5 V. I praksis stopper man ved en højere spænding for at forlænge batteriets levetid.

Kapaciteten

I milliampere-timer (mAh): Mængden af energi, som cellen kan levere, målt ved lav strøm. Ved høj strøm er den faktiske brugbare kapacitet lavere, da spændingen når det lave tærskelniveau hurtigere. De bedste datablade viser afladningskurver ved forskellige strømniveauer – det er disse, man bør kigge på.

Den kontinuerlige afladningsstrøm

Den strøm, som cellen kan levere kontinuerligt uden at overskride sin maksimale temperatur, under de forhold, som producenten angiver. Dette er et afgørende tal for en kraftfuld elektrisk scooter. Maksimumsstrømmen, som kun kan opretholdes i få sekunder, angives separat.

Den interne modstand

I milliohm: Modstanden, som cellen udviser over for strømmen. Den forårsager et spændingsfald, der er proportionalt med strømmen, og en varme, der er proportional med kvadratet af strømmen. En lav intern modstand giver et batteri, der "holder" sin spænding ved fuld acceleration, og som bliver mindre varmt. Den stiger med kulde og med batteriets alder.

Levetiden

Antallet af opladnings- og afladningscyklusser, indtil batterikapaciteten falder til en procentdel af sin oprindelige værdi, ofte 80 %. Dette tal afhænger i høj grad af testforholdene: strøm, dybde af afladning og temperatur. Det bruges til at sammenligne celler, der er blevet testet på samme måde, og ikke til at forudsige en reel levetid.

Kapacitet eller effekt: et kompromis

Inden i en celle afgør producenterne balancen mellem mængden af aktivt materiale (for kapaciteten) og letheden af strømflow (for effekten). Derfor findes der to hovedtyper:

To batterier, som vi bruger i vores produkter, illustrerer vores valg: Samsung 50S, en 21700-celle med en kapacitet på 5.000 mAh, og Molicel P45B, en 21700-celle med en kapacitet på 4.500 mAh, designet til særligt høje afladningsstrømme. Producenternes datablade angiver de præcise strømværdier under de specifikke måleforhold.

Fra cellen til batteriet

Et batteri beskrives ved antallet af celler i serie (S) og i parallel (P):

• Nominal spænding = antal celler i serie × den nominelle spænding for en enkelt celle. 20S giver 20 × 3,6 = 72 V, og 84 V ved fuld opladning;
• `kapacitet = antal parallelt forbundne celler × kapacitet pr. celle. 10 parallelt forbundne celler med en kapacitet på 5.000 mAh giver 50 Ah;`
• `energi = nominel spænding × kapacitet. 72 V × 50 Ah = 3600 Wh;`
• Teoretisk jævnstrøm = antal parallelt forbundne celler × jævnstrøm pr. celle, før begrænsningerne fra BMS'en, forbindelserne og den samlede opvarmning.

Det er dette sidste punkt, der forklarer afbrydelserne ved fuld acceleration, som er beskrevet i vores guide om batterier og BMS-systemer, der afbryder accelerationen: Et batteri med stor kapacitet og "energi"-celler kan levere mindre strøm end et mindre batteri med "effekt"-celler. Dette er det, der adskiller de standard og Performance-versioner af vores batterier til elektriske scootere.