Lees de technische specificaties van een lithiumbatterij: capaciteit, stroom, interne weerstand

Een batterij voor een elektrische scooter is simpelweg een combinatie van identieke cellen, vaak van het type 21700 of 18650. De prestaties van de batterij zijn dus direct afhankelijk van de specificaties van deze cellen. Het begrijpen van deze specificaties helpt om te verklaren waarom twee batterijen met dezelfde spanning en dezelfde capaciteit zich niet hetzelfde gedragen bij vol gas.

De formaten

De naam van een batterijformaat geeft de afmetingen aan: een 18650 heeft een diameter van 18 mm en een lengte van 65 mm, terwijl een 21700 een diameter heeft van 21 mm en een lengte van 70 mm. De 21700 bevat meer actief materiaal en dissipeert de warmte beter, waardoor deze steeds vaker wordt gebruikt in batterijen voor prestatiegerichte toepassingen.

De cijfers in een overzicht, één voor één

De spanningen

• Nominale spanning: de gemiddelde spanning tijdens het ontladen, meestal rond de 3,6 V voor de meeste lithium-ion batterijen.
• Laadspanning einde: Over het algemeen 4,2 V. Daarboven raakt de cel beschadigd en kan gevaarlijk worden.
• Eindspanning bij ontlading : De minimale waarde die niet overschreden mag worden, vaak rond de 2,5 V. In de praktijk stopt men meestal bij een hogere spanning om de levensduur te verlengen.

De capaciteit

In milliampère-uren (mAh): de hoeveelheid lading die de cel kan leveren, gemeten bij een lage stroom. Bij een hoge stroom is de daadwerkelijk bruikbare capaciteit lager, omdat de spanning eerder de minimale waarde bereikt. Goede specificaties geven grafieken van de ontlaadsnelheid bij verschillende stromen: dit zijn de gegevens waarop je moet letten.

De continue ontlaadstroom

De stroom die een batterij continu kan leveren zonder de maximale temperatuur te overschrijden, onder de door de fabrikant gespecificeerde omstandigheden. Dit is een cruciale waarde voor een krachtige elektrische scooter. De piekwaarden, die slechts enkele seconden worden gehandhaafd, worden apart vermeld.

De interne weerstand

In milliohms: dit is de weerstand die de batterijcel biedt aan de stroom. Deze weerstand veroorzaakt een spanningsval die evenredig is met de stroom, en een warmteontwikkeling die evenredig is met het kwadraat van de stroom. Een lage interne weerstand zorgt ervoor dat de batterij zijn spanning behoudt bij vol gas en minder warmte afgeeft. De interne weerstand neemt toe bij kou en naarmate de batterij ouder wordt.

De levensduur

Het aantal cycli wordt bepaald totdat de capaciteit daalt tot een bepaald percentage van de initiële waarde, vaak 80%. Dit getal is sterk afhankelijk van de testomstandigheden: stroom, diepte van ontlading en temperatuur. Het dient om cellen te vergelijken die op dezelfde manier zijn getest, en niet om een werkelijke levensduur te voorspellen.

Capaciteit of vermogen: een afweging

Binnen een batterijcel bepalen de fabrikanten een balans tussen de hoeveelheid actieve materialen (voor de capaciteit) en de mate waarin stroom gemakkelijk kan stromen (voor het vermogen). Hierdoor ontstaan twee hoofdtypen:

Twee modellen die we in onze batterijen gebruiken, illustreren de keuze: de Samsung 50S, een 21700-batterij met een capaciteit van 5.000 mAh, en de Molicel P45B, een 21700-batterij met een capaciteit van 4.500 mAh, ontworpen voor bijzonder hoge ontlaadstromen. De specificaties van de fabrikanten geven de exacte stroomsterktes aan, afhankelijk van de meetomstandigheden.

Van de cel tot de batterij

Een batterij wordt beschreven door het aantal cellen in serie (S) en in parallel (P):

• Nominale spanning = aantal in serie × nominale spanning van een enkele cel. 20S geeft 20 × 3,6 = 72 V, en 84 V bij volle belasting;
• capaciteit = aantal parallel geschakelde cellen × capaciteit van één cel. 10 parallel geschakelde cellen van 5.000 mAh geven 50 Ah;
• `energie = nominale spanning × capaciteit. 72 V × 50 Ah = 3600 Wh;`
• Theoretische gelijkstroom (DC) stroom = aantal parallel geschakelde cellen × gelijkstroom van één cel, voordat de limieten van het Batterij Management Systeem (BMS), de bedrading en de algehele opwarming in werking treden.

Het is dit laatste punt dat de onderbrekingen bij vol gas verklaart, zoals gedetailleerd beschreven in onze handleiding batterij en BMS die de acceleratie onderbreken: een batterij met een groot vermogen en "energie"-cellen kan minder stroom leveren dan een kleinere batterij met "vermogen"-cellen. Dit is wat de standaard- en Performance-versies van onze batterijen voor elektrische scooters onderscheidt.