Litiozko bateriak kargatzeko eta deskargatzeko teoria

Litiozko bateria kargatzeko eta deskargatzeko teoria

1.1 Karga-egoera (SOC)

Karga-egoera bateria batean dagoen energia elektrikoaren egoera gisa defini daiteke, normalean ehuneko gisa adierazita. Eskuragarri dagoen energia elektrikoa karga- eta deskarga-korrontearen, tenperaturaren eta zahartze-fenomenoaren arabera aldatzen denez, karga-egoeraren definizioa ere bi motatan banatzen da: Karga-egoera absolutua (ASOC) eta karga-egoera erlatiboa (RSOC). Karga-egoera erlatiboaren barrutia % 0-100ekoa izan ohi da, bateria % 100ekoa da guztiz kargatuta dagoenean eta % 0koa guztiz deskargatuta dagoenean. Karga-egoera absolutua bateria fabrikatzen denean diseinatutako gaitasun finkoaren balioaren arabera kalkulatutako erreferentzia-balioa da. Guztiz kargatutako bateria berri baten karga-egoera absolutua % 100ekoa da; Zahartutako bateria guztiz kargatuta badago ere, ezin da % 100era iritsi karga eta deskarga baldintza desberdinetan.

Hurrengo irudian tentsioaren eta bateriaren edukieraren arteko erlazioa erakusten da deskarga-tasa desberdinetan. Zenbat eta deskarga-tasa handiagoa izan, orduan eta txikiagoa izango da bateriaren edukiera. Tenperatura baxua denean, bateriaren edukiera ere gutxituko da.

                          1. Irudia. Deskarga-abiadura eta tenperatura desberdinetan tentsioaren eta ahalmenaren arteko erlazioa

1.2 Kargatzeko tentsio maximoa

Kargatzeko tentsio altuena bateriaren konposizio kimikoarekin eta ezaugarriekin lotuta dago. Litiozko baterien karga-tentsioa 4,2 V eta 4,35 V-koa izan ohi da, eta tentsio-balioak alda daitezke katodoaren eta anodoaren materialen arabera.

1.3 Guztiz kargatuta

Bateriaren tentsioaren eta karga-tentsio handienaren arteko aldea 100 mV baino txikiagoa denean eta karga-korrontea C/10-ra jaisten denean, bateria guztiz kargatuta egon daiteke. Baterien ezaugarriak desberdinak dira, eta guztiz kargatzeko baldintzak ere aldatu egiten dira.

Hurrengo irudiak litiozko bateria kargatzeko ezaugarri-kurba tipiko bat erakusten du. Bateriaren tentsioa kargatzeko tentsio handienaren berdina denean eta karga-korrontea C/10era jaisten denean, bateria guztiz kargatuta dago.

                             2. Irudia. Litiozko bateria kargatzeko ezaugarri-kurba

1.4 Deskargako Gutxieneko Tentsioa

Deskarga-tentsio minimoa mozte-deskarga-tentsio gisa defini daiteke, normalean %0 karga-egoeran dagoen tentsioa. Tentsio-balio hori ez da balio finkoa, kargarekin, tenperaturarekin, zahartze-mailarekin edo beste faktore batzuekin aldatzen da.

1.5 Deskarga osoa

Bateriaren tentsioa deskarga-tentsio minimoa baino txikiagoa edo berdina denean, deskarga osoa dei daiteke.

1.6 Karga-deskarga-tasa (C-Tasa)

Karga-deskarga-tasa karga-deskarga-korrontearen irudikapena da bateriaren edukierarekiko. Adibidez, 1C ordubetez deskargatzeko erabiltzen bada, hoberena, bateria guztiz deskargatuko da. Kargatze- eta deskarga-tasa desberdinek ahalmen erabilgarriak izango dituzte. Normalean, zenbat eta karga deskarga-tasa handiagoa izan, orduan eta txikiagoa izango da erabilgarri dagoen ahalmena.

1.7 Ziklo-bizitza

Ziklo-kopurua bateria batek karga eta deskarga osoa jasan duen zenbat aldiz da, benetako deskarga-ahalmenetik eta diseinu-ahalmenetik zenbatetsi daitekeena. Metatutako isurketa-ahalmena diseinu-ahalmena berdina den bakoitzean, ziklo-kopurua bat da. Normalean, 500 karga- eta deskarga-ziklo egin ondoren, guztiz kargatutako bateria baten ahalmena %10etik %20ra murriztuko da.

                          3. irudia. Ziklo-denbora eta bateriaren edukieraren arteko erlazioa

1.8 Norberaren deskarga

Bateria guztien autodeskarga areagotu egingo da tenperatura igo ahala. Norberaren deskarga funtsean ez da fabrikazio akats bat, bateriaren ezaugarri bat baizik. Hala ere, fabrikazio-prozesuan manipulazio desegokiak auto-deskarga areagotzea ekar dezake. Normalean, bateriaren tenperatura 10 ºC-ko igoera bakoitzeko, autodeskarga-tasa bikoiztu egiten da. Litio ioizko bateriak hilero %1-2ko gutxi gorabeherako deskarga-gaitasuna dute, eta nikelean oinarritutako hainbat bateriak hilero %10-15ekoa dute.

                             4. Irudia. Litiozko baterien autodeskarga-tasaren errendimendua tenperatura desberdinetan