Čitanje tehničkog lista litijumske ćelije: kapacitet, struja, unutarnji otpor

Baterija za električni romobil je samo sklop identičnih ćelija, često formata 21700 ili 18650. Njezine performanse stoga izravno proizlaze iz tehničkog lista tih ćelija. Znati ga pročitati omogućuje razumijevanje zašto se dvije baterije istog napona i kapaciteta ne ponašaju nimalo isto pri punom ubrzanju.

Formati

Naziv formata daje njegove dimenzije: 18650 ima promjer 18 mm i duljinu 65 mm, 21700 ima 21 mm na 70 mm. 21700 sadrži više aktivnog materijala i bolje raspršuje toplinu: nametnula se u baterijama visokih performansi.

Brojke u tehničkom listu, jedna po jedna

Naponi

• Nazivni napon: prosječni napon tijekom pražnjenja, oko 3,6 V za većinu litij-ionskih ćelija.
• Napon na kraju punjenja: općenito 4,2 V. Iznad toga, ćelija se oštećuje i postaje opasna.
• Napon na kraju pražnjenja: minimum koji se ne smije prijeći, često oko 2,5 V. U praksi se staje na višoj vrijednosti kako bi se očuvao vijek trajanja.

Kapacitet

U miliamper-satima (mAh): količina naboja koju ćelija vraća, mjereno pri niskoj struji. Pri jakoj struji, stvarno iskoristivi kapacitet je manji, jer napon ranije doseže donju granicu. Dobri tehnički listovi daju krivulje pražnjenja pri nekoliko struja: njih treba gledati.

Struja kontinuiranog pražnjenja

Struja koju ćelija može kontinuirano isporučivati bez prekoračenja granične temperature, u uvjetima proizvođača. To je odlučujuća brojka za snažan električni romobil. Vršne vrijednosti, koje se drže samo nekoliko sekundi, čitaju se odvojeno.

Unutarnji otpor

U miliohmima: otpor koji ćelija pruža struji. Uzrokuje pad napona proporcionalan struji i toplinu proporcionalnu kvadratu struje. Nizak unutarnji otpor daje bateriju koja „drži” napon pri punom ubrzanju i manje se grije. Povećava se s hladnoćom i starošću.

Vijek trajanja

U broju ciklusa, dok kapacitet ne padne na postotak početne vrijednosti, često 80 %. Ova brojka iznimno ovisi o uvjetima ispitivanja: struji, dubini pražnjenja, temperaturi. Služi za usporedbu ćelija testiranih na isti način, a ne za predviđanje stvarnog vijeka trajanja.

Kapacitet ili snaga: kompromis

Unutar ćelije, proizvođači balansiraju između količine aktivnog materijala (za kapacitet) i lakoće protoka struje (za snagu). Otuda dvije obitelji:

Dvije reference koje nalazimo u našim baterijama ilustriraju izbor: Samsung 50S, 21700 od 5 000 mAh, i Molicel P45B, 21700 od 4 500 mAh dizajnirana za posebno visoke struje pražnjenja. Tehnički listovi proizvođača daju njihove točne struje prema uvjetima mjerenja.

Od ćelije do baterije

Baterija se opisuje brojem ćelija u seriji (S) i u paraleli (P):

• nazivni napon = broj u seriji × nazivni napon ćelije. 20S daje 20 × 3,6 = 72 V, i 84 V pri punom punjenju;
• kapacitet = broj u paraleli × kapacitet ćelije. 10P ćelija od 5 000 mAh daje 50 Ah;
• energija = nazivni napon × kapacitet. 72 V × 50 Ah = 3 600 Wh;
• teoretska kontinuirana struja = broj u paraleli × kontinuirana struja ćelije, prije ograničenja BMS-a, spojeva i ukupnog zagrijavanja.

Upravo ova posljednja točka objašnjava prekide pri punom ubrzanju, detaljno opisane u našem vodiču baterija i BMS koji prekidaju: baterija velikog kapaciteta s «energetskim» ćelijama može isporučiti manje struje od manje baterije sa «snažnim» ćelijama. To razlikuje standardne i Performance verzije naših baterija za električne romobile.