Kun Róbert (szerk.)

Energiatárolási és akkumulátoripari alapismeretek

Fejezetek a villamosenergia-rendszerek, az elektrokémiai és további energiatárolási technológiák témaköréből


4.4.1. Elektrokémiai tesztek: kapacitásmérés, belső ellenállás mérése

 
Az akkumulátor kapacitása
Az akkumulátor kapacitását amperórában (Ah) mérik. Az akkumlátor kapactása az akkumulátorban tárolható energia mennyiségét jelenti, amely meghatározható az áramerősség (amperben) és az idő (órában) szorzatával, ameddig az akkumulátor képes ezt az áramerősséget szolgáltatni.
Például egy 1000 mAh kapacitású akkumulátor képes 1000 mA áramerősséget egy órán át biztosítani, vagy 500 mA-t két órán át stb. Az akkumulátor kapacitása az idő múlásával és a használattal csökken, és olyan tényezők is befolyásolhatják, mint a hőmérséklet és a kisütési sebesség. Az akkumulátor kapacitását befolyásoló tényezők lehetnek az alábbiak:
Hőmérséklet: A magas hőmérséklet növelheti az önkisülési sebességet, és csökkentheti az akkumulátor teljes kapacitását. A hideg hőmérséklet ideiglenesen csökkentheti a kapacitást, de a melegítés után visszaáll a normál értékre.
Életkor: Ahogy az akkumulátor öregszik, kapacitása csökken. Ezt nevezzük kapacitásvesztésnek.
Töltési ciklusok száma: Minden töltési és kisütési ciklus során az akkumulátor kapacitása kissé csökken. Minél több cikluson megy keresztül, annál kisebb lesz a kapacitása.
Kisütési mélység: Minél mélyebben van egy akkumulátor kisütve, azaz a SOC értéke minél jobban közelíti a 0%-ot, annál több kapacitást veszít idővel.
Tárolási körülmények: Egy hűvös, száraz helyen tárolt akkumulátor hosszabb élettartammal és nagyobb kapacitással rendelkezik, mint egy forró, párás környezetben tárolt.
Kisütési sebesség: Minél gyorsabban merül le az akkumulátor, annál kisebb lesz a kapacitása.
Az akkumulátor minősége: Az anyagok minősége és a gyártási folyamat hatással van az akkumulátor teljes kapacitására.
Feszültség: Az akkumulátor túltöltése vagy mélykisütése idővel csökkentheti a kapacitást.
Üzemeltetési környezet: A por, a páratartalom, a rezgés és egyéb környezeti tényezők lerövidíthetik az akkumulátor élettartamát és csökkenthetik kapacitását.
Az akkumulátor kapacitásának mérésére több módszer is létezik, ezek közé tartoznak:
Kisütési módszer: Ennél a módszernél az akkumulátort ismert áramerősséggel sütik ki, miközben mérik az időt, amely alatt a feszültség egy bizonyos szintre csökken. A kapacitást az áramerősség és az idő szorzataként számítják ki.
Töltés-kisütési módszer: Ez a módszer magában foglalja az akkumulátor feltöltését egy meghatározott szintre, majd ismert áramerősséggel történő kisütését. A kapacitást az induló és a végső töltés közötti különbség alapján számítják ki.
A legelterjedtebb módszer az iparban a kisütési módszer, amelyet széles körben használnak az akkumulátorok kapacitásának meghatározására [8].
Belső ellenállás: A Li-ion-akkumulátor belső ellenállása (Internal Resistance, IR) kritikus szerepet játszik az akkumulátor teljesítményének és élettartamának meghatározásában. Magas IR-érték esetén terhelés alatt feszültségesés lép fel, amely csökkentheti az akkumulátor hatékonyságát, kapacitását és ciklusélettartamát. Ez megakadályozhatja, hogy az akkumulátor teljesítse maximális teljesítményét, ami a készüléket nagyobb igénybevételnek teheti ki, és több hőt termelhet. Az akkumulátor belső ellenállásának mérése elengedhetetlen annak érdekében, hogy biztosak legyünk abban, hogy az akkumulátor jó állapotban van, és hogy teljesítményét folyamatosan nyomon kövessük.
A belső ellenállás mérési módszerei a következők lehetnek:
Elektrokémiai impedancia-spektroszkópia (EIS): Ipari és tudományos alkalmazásokban egyaránt használt, rendkívül pontos módszer. Különösen értékes az elektrokémiai rendszerek, például az akkumulátorok, üzemanyagcellák és a korrózióvédelem dinamikájának tanulmányozására, az impedancia különböző frekvenciákon történő elemzésével.
Egyenáramú terheléses tesztelés (DC load testing): Ez egy egyszerű és széles körben alkalmazott módszer az IR mérésére. A módszer során terhelést alkalmaznak az akkumulátorra, és mérik a feszültségesést. A feszültségesés alapján Ohm törvénye szerint (U = I × R) kiszámítják az akkumulátor belső ellenállását. Ehhez állandó áramú terhelést alkalmaznak, majd mérik a feszültséget a terhelés előtt és után.
A Li-ion-akkumulátor teljesítményének és élettartamának maximalizálásához fontos rendszeresen ellenőrizni az IR értékét, időben beavatkozni, ha szükséges, például túl magas IR esetén. A belső ellenállás figyelemmel kísérésével a felhasználók biztosíthatják, hogy az akkumulátor teljesítménye optimális, a táplált készülék a lehető legjobb hatékonysággal működik, hogy elkerüljék a túlzott hőtermelést és más problémákat, amelyek károsíthatják a készüléket [9].
 

Energiatárolási és akkumulátoripari alapismeretek

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2025

ISBN: 978 963 664 126 9

A kötet átfogó, horizontális tematikával vezeti be az olvasót az akkumulátor értéklánc teljes spektrumába: bemutatja a villamosenergia-piac működését, a telepített energiatárolási megoldásokat, az akkumulátorok járműipari alkalmazása terén az alternatív hajtásláncok felépítését és kulcskomponenseit, valamint részletesen tárgyalja a Li-ion akkumulátorok felépítését, működését, gyártástechnológiáját és a legfrissebb fejlesztési irányokat. Áttekintést nyújt továbbá az akkumulátorok biztonságtechnikájáról, diagnosztikai eljárásairól és az újrahasznosítás legfontosabb szempontjairól. Az olvasó átfogó képet kaphat az elektrokémiai energiatárolás technológiai hátteréről, a mobilitási és telepített tárolási megoldások térnyeréséről, az akkumulátoripar hazai és globális fejlődési irányairól, valamint az ezekhez kapcsolódó lehetőségekről, kihívásokról és szabályozási kérdésekről. A kötet az akkumulátorgyártás alaplépéseitől a jármű- és energiarendszer-integrációig, a töltőinfrastruktúrától a biztonságtechnikai, gazdasági és jogi aspektusokig számos kapcsolódó területet is tárgyal. Hasznos olvasmány lehet gépész-, villamos- és vegyipari mérnökök, mechatronikai és gazdasági szakemberek, autóipari és energiaipari szereplők, valamint a közszféra és az oktatás területén dolgozók számára – de mindazoknak is, akik naprakész, rendszerszintű tudást keresnek az energiatárolás és az elektromobilitás dinamikusan fejlődő világában. A kötet elkészítését a Magyar Akkumulátor Szövetség támogatta.

Hivatkozás: https://mersz.hu/kun-energiatarolasi-es-akkumulatoripari-alapismeretek//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave