რა არის გამონადენის ციკლი?

ჰქონდა ზარი გასულ სამშაბათს სტარტაპთან, რომელიც აკეთებდა თავის პირველ ხელის მოწყობილობას. PM მეკითხება, რამდენჯერ შეუძლიათ მათ მომხმარებლებს ბატარეის დატენვა. მე ვთქვი, რომ ეს დამოკიდებულია. ნომერი უნდოდა. მე ვუთხარი 500, შესაძლოა, იდეალურ პირობებში, რომელიც ამ სფეროში არასდროს იარსებებს.

ეს არის გამონადენის ციკლების პრობლემა. კონცეფცია საკმაოდ მარტივია, მაგრამ მისი გამოყენება რეალურ პროდუქტებზე სწრაფად რთულდება.

თქვენი ბატარეა არ ითვლის სანაგვეს-. ის ითვლის სიმძლავრის გამტარუნარიანობას. ამოწურეთ 100% სახელწოდების ტევადობა და ეს არის ერთი ციკლი. გააკეთეთ ეს ერთი დარტყმით ან გაავრცელეთ ნაწილობრივი გამონადენის ერთ კვირაში - იგივე შედეგი.

18650, რომელიც ახლა თქვენს ფანარში ზის, შესაძლოა იყოს 47-ე ან 212 ციკლზე. თუ რელიგიურად არ ადევნებთ თვალყურს ამპერ-საათებს, წარმოდგენაც არ გაქვთ. უჯრედმა რა თქმა უნდა არ იცის. შიგნით პატარა დახლი არ არის. თქვენი BMS აფასებს მას კულონების დათვლისა და კულონების დათვლის დრიფტების საფუძველზე. მე გავშალე პაკეტები, სადაც მოხსენებული ციკლის რაოდენობა 30%-ით იყო შემცირებული რეალურ კალენდარულ დაბერებასთან შედარებით.

Samsung SDI-მ გამოაქვეყნა გარკვეული მონაცემები ჯერ კიდევ 2019 წელს, სადაც ნაჩვენებია მათი 21700 უჯრედი, რომლებიც 300 ციკლზე 83%-იან ტევადობას ინარჩუნებენ მათი სტანდარტული ტესტის პროტოკოლით. Panasonic NCR უჯრედები იმავე ეპოქიდან იყო 78% 300 ციკლზე. ეს რიცხვები მოვიდა კლიმატის კამერებიდან 23 გრადუსზე CC-CV დამუხტვა 0.5C-ზე და გამონადენი 1C-დან 2.5V-მდე შეწყვეტით. თქვენი გარბენი განსხვავდება, რადგან თქვენი გამოყენების საქმე არ არის კლიმატის კამერა.

ამ ინდუსტრიაში ყველა საუბრობს გამონადენის სიღრმეზე, თითქოს ეს რაღაც ჯადოსნური ბერკეტია. ზედაპირული ციკლები სიცოცხლეს ახანგრძლივებს, ღრმა ციკლები უფრო სწრაფად კლავს უჯრედებს. საკმარისად მართალია. მაგრამ ურთიერთობა არ არის ის, რასაც ადამიანების უმეტესობა ელის.

მე ჩავატარე გვერდითი პროექტი 2021 წელს, ვცდილობდი რაოდენობრივად გამეზომა ეს სამედიცინო მოწყობილობის მომხმარებლისთვის. ჩვენ ავიღეთ 200 უჯრედი ერთიდაიგივე საწარმოო ლოტიდან, დავყავით ისინი ჯგუფებად და რვა თვის განმავლობაში ველოსიპედით ისინი DoD-ის სხვადასხვა დონეზე. 100% DoD ჯგუფი კრატერული იყო 380 ციკლის გარშემო. 60% DoD ჯგუფი ჯერ კიდევ 88% იყო 900 სრული ციკლის ეკვივალენტში. 30% DoD ჯგუფმა ძლივს აჩვენა რაიმე დეგრადაცია ერთი წლის შემდეგ.

მაგრამ აი, რას არ გეტყვით მონაცემთა ცხრილები. კალენდარული დაბერება ყველა ჯგუფში დაახლოებით ერთნაირი სიჩქარით ჭამდა ველოსიპედის მიუხედავად. მეათე თვისთვის იმ უჯრედებმაც კი, რომლებსაც ჩვენ ძლივს ვეხებოდით, დაკარგეს 4-5% სიმძლავრე მხოლოდ 50% დამუხტვით 25 გრადუსიან ოთახში. უჯრედები, რომლებიც მძიმედ მოძრაობდნენ, ორივე მხრიდან ხვდებოდა - დაბერების ციკლი პლუს კალენდარული დაბერების დაწყობა ერთმანეთზე.

ასე რომ, როდესაც თქვენი კლიენტი გეკითხებათ, რატომ არ მუშაობს მათი ორი-წლის-მოწყობილობა ამდენი ხანი, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი "ძლივს გამოიყენეს" - ამიტომ.

Discharge Cycle

მე მივიღე უჯრედების ყუთი ჩემს ავტოფარეხში გოლფის ურიკის ბატარეის პაკეტიდან, რომელმაც სამი ზაფხული გაატარა ტუსონის ფარდულში. პატრონმა დაიფიცა, რომ ეტლს მხოლოდ თვეში ორჯერ იყენებდა. პაკეტი შეფასდა 2000 ციკლისთვის. ის გარდაიცვალა 160 წელს. უჯრედები კარგად გამოიყურებოდა გარეგნულად. ერთი დაბზარული იყო და ჟელე რულონს ჰქონდა ყავისფერი ლაქები გამყოფზე. ელექტროლიტი ნაწილობრივ დაიშალა.

სითბო კლავს ლითიუმის უჯრედებს. არა სწრაფი, როგორც მკვდარი მოკლე. ნელი, ისევე როგორც კარაქის დატოვება დახლზე.

არენიუსის ურთიერთობა გაძლევთ დაახლოებით 2x დეგრადაციის სიჩქარეს ყოველ 10 გრადუსზე 25 გრადუსზე ზემოთ. მაგრამ ეს საშუალოა ქიმიაში. NMC უჯრედები, რომლებიც მე გამოვცადე, უფრო სწრაფად დაეცა. LFP უკეთ გამართა. ჩანთის უჯრედები, რომლებსაც ჩვენ ვიყენებთ ტარებისთვის, უფრო მგრძნობიარეა, ვიდრე ცილინდრული უჯრედები იგივე ქიმიით, რადგან თერმული მასა უფრო დაბალია და ისინი უფრო ცხელდებიან დატვირთვის დროს.

ცივი გამონადენი შემაშფოთებელია, მაგრამ არა დამანგრეველი. დროებით კარგავთ შესაძლებლობებს. ის ბრუნდება, როდესაც უჯრედი თბება. მე გამოვცალე უჯრედები -15 გრადუსზე, რომლებიც იძლეოდნენ ნომინალური სიმძლავრის მხოლოდ 61%-ს, შემდეგ გავათბეთ ოთახის ტემპერატურამდე და მივიღე სრული 3.2Ah მომდევნო გამონადენზე. ცივი დამუხტვა არის მკვლელი - ანოდზე ლითიუმის მოპირკეთება. ეს დაზიანება მუდმივია. BMS-ების უმეტესობა ბლოკავს დატენვას 0 გრადუსზე ქვემოთ ზუსტად ამ მიზეზით.

ყოველი გამონადენი გადააქვს ლითიუმის იონებს გრაფიტის ანოდიდან კათოდში. ყოველი დატენვა მათ უკან აბრუნებს. გააკეთეთ ეს საკმარისად ჯერ და ყველაფერი ფუჭდება.

ანოდზე SEI ფენა სქელდება. ეს ფენა იქ უნდა იყოს - ის იცავს გრაფიტს ელექტროლიტისგან. მაგრამ ის იზრდება ყოველ ციკლთან ერთად და ზრდა ნიშნავს, რომ ის მოიხმარს ლითიუმს, რომელიც სხვაგვარად შეინახავს ენერგიას. სწორედ ამიტომ, შესაძლებლობები ქრება მაშინაც კი, როდესაც დრამატული არაფერი ხდება.

კათოდური ნაწილაკები იბზარება. NMC და NCA კათოდებს აქვთ კრისტალური სტრუქტურა, რომელიც ფართოვდება და იკუმშება, როდესაც ლითიუმი მოძრაობს შიგნით და გარეთ. მიკრო-ბზარები იქმნება. ზედაპირის ფართობი იზრდება. გვერდითი რეაქციები აჩქარებს. მე ვნახე ჯვარედინი-კათოდური ნაწილაკების ნაწილაკები მაღალი-ციკლის უჯრედებიდან, რომლებიც მიკროსკოპის ქვეშ დამსხვრეულ მინას ჰგავს იმავე ჯგუფის ახალ უჯრედებთან შედარებით.

ელექტროლიტი იშლება. კვალი წყალი პრობლემებს იწვევს. მაღალი ძაბვა აჩქარებს დაჟანგვას. თქვენ სრულდებათ გაზის გამომუშავებით, გაზრდილი წინაღობა და საბოლოოდ უჯრედი ადიდებს ან იხსნება.

არცერთი ეს არ ხდება თანაბრად. თქვენი სერიის სტრიქონის უჯრედები, რომლებიც უფრო ცხელია ან დაწყებულია ოდნავ დაბალი ტევადობით, უფრო სწრაფად ბერდება. ერთი ან ორი წლის შემდეგ, თქვენი "შესაბამისი" პაკეტი აღარ ემთხვევა. სუსტი უჯრედი ზღუდავს მთელ სტრიქონს გამონადენზე და ზედმეტად იტვირთება და ცდილობს გააგრძელოს. სიკვდილის სპირალი იქიდან.

IEC 62660 და სხვადასხვა UL სტანდარტები გაძლევთ საწყისს. გაიარეთ ისინი და შეგიძლიათ პროდუქტის გაგზავნა. მაგრამ მე ვუყურე უჯრედების ace-ის სერტიფიცირების ტესტირებას და შემდეგ გამოვჩნდი საველე დაბრუნებაში ექვსი თვის შემდეგ ადიდებულმა ჩანთებით.

სერტიფიცირების ტესტები შექმნილია იმისთვის, რომ განმეორდეს ლაბორატორიებში და არა რეალური გამოყენების სიმულაციისთვის. არავინ იყენებს ტელეფონს ზუსტად 0.5C მუდმივ დენზე. არავინ დამუხტავს ელექტრო ხელსაწყოს სრულყოფილ CC-CV პროფილზე 25 გრადუსზე.

თუ სერიოზულად ფიქრობთ იმის გაგებაში, თუ როგორ მუშაობს თქვენი პაკეტი, თქვენ უნდა შექმნათ ტესტის პროტოკოლი, რომელიც შეესაბამება თქვენს რეალურ მომხმარებელს. დაწერეთ თქვენი მოსალოდნელი გამონადენის დენი. ჩართეთ დასვენების პერიოდები. დააჭირეთ ტემპერატურის უკიდურესობებს, რომლებსაც თქვენი პროდუქტი დაინახავს. გაუშვით საკმარისი უჯრედები, რომ მიიღოთ სტატისტიკური ნდობა - და ეს ნიშნავს მინიმუმ 15-20 თითო ტესტის პირობაზე და არა 3-5-ს, რასაც სტარტაპების უმეტესობა ცდილობს თავის დაღწევას.

უჯრედებს, რომლებიც ადრეულ ასაკში ტესტირებას ვერ ახერხებენ, თითქმის ყოველთვის ჰქონდათ წარმოების დეფექტები. ბზარები ელექტროდზე, დაბინძურება, ცუდი შედუღება ჩანართებზე. ისინი გამოჩნდება პირველ 50 ციკლში. უჯრედები, რომლებიც გვიან იშლება - არის ის, ვინც რაღაცას გეუბნებათ თქვენი დიზაინის შესახებ.

თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ მოსალოდნელი ციკლის სიცოცხლე, თუ იცით თქვენი მომხმარებლის პროფილი. ტელეფონი, რომელიც ყოველდღიურად იტენება, შესაძლოა საშუალოდ 20%-მდე იშლება - ჩართვის წინ, რაც შეადგენს დაახლოებით 0,8 ციკლს დღეში. ორ-წლიან მოსალოდნელ სიცოცხლეში, თქვენ უყურებთ 580 ციკლს. თუ თქვენი უჯრედები შეფასებულია 500 ციკლისთვის 80% ტევადობამდე, თქვენ დაიწყებთ ჩივილების ნახვას დაახლოებით 18 თვეში.

სწორედ ამიტომ Apple და Samsung აჭარბებენ თავიანთ პაკეტებს რეკლამირებულ სიმძლავრესთან შედარებით. "100%", რომელსაც ხედავთ თქვენს ტელეფონში, არ არის 100% იმისა, რაც უჯრედებს რეალურად შეუძლიათ. ისინი ინარჩუნებენ ბუფერს ზედა და ქვედა ნაწილში, რათა შეამცირონ სტრესი უჯრედებზე. თქვენს ტელეფონს შეიძლება ჰქონდეს 4500 mAh ფიზიკური ტევადობა, მაგრამ პროგრამული უზრუნველყოფა საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ მხოლოდ 4000 mAh.

იგივე იდეა მუშაობს ნებისმიერი ბატარეის პროდუქტზე. თქვენ შეგიძლიათ მიაღწიოთ თქვენს ციკლის სასიცოცხლო მიზნებს უკეთესი უჯრედებით -, რომლებიც უფრო ძვირია -, ან შეგიძლიათ მიაღწიოთ მას დამატებითი სიმძლავრის დაყენებით და უჯრედების გამარტივებით. მეორე ვარიანტი, როგორც წესი, იმარჯვებს მთლიანი ღირებულებით, როდესაც ითვალისწინებთ საგარანტიო რეზერვებს.

Discharge Cycle

გამონადენის ციკლი მხოლოდ ცვეთა რაოდენობრივად განსაზღვრის საშუალებაა. ისევე როგორც ოდომეტრის მილები მანქანაზე, მაგრამ ურთიერთობა მილებსა და დარჩენილ სიცოცხლეს შორის უფრო მტკივნეულია. ორ პაკეტს 300 ციკლზე შეიძლება ჰქონდეს სრულიად განსხვავებული დარჩენილი ტევადობა იმისდა მიხედვით, თუ როგორ მოხვდნენ იქ.

უჯრედების მწარმოებლები მოგცემენ მათ ნომრებს. თქვენი საქმეა იმის გარკვევა, თუ როგორ ითარგმნება ეს რიცხვები თქვენს კონკრეტულ პროდუქტსა და კონკრეტულ მომხმარებლებს. ამის ფორმულა არ არსებობს. თქვენ ამოწმებთ, აგზავნით, უყურებთ საველე მონაცემებს და არეგულირებთ.