Syftet med ett batteri är att lagra energi och frigöra den vid önskad tidpunkt. Detta avsnitt undersöker urladdning under olika C-hastigheter och utvärderar urladdningsdjupet till vilket ett batteri säkert kan gå. Dokumentet observerar också olika urladdningssignaturer och utforskar batterilivslängden under olika laddningsmönster.
Det elektrokemiska batteriet har fördelen jämfört med andra energilagringsanordningar genom att energin förblir hög under större delen av laddningen och sedan sjunker snabbt när laddningen töms. Superkondensatorn har en linjär urladdning, och tryckluft och en svänghjulslagringsenhet är inversen av batteriet genom att leverera den högsta effekten i början.Figurerna 1, 2 och 3illustrera de simulerade urladdningsegenskaperna för lagrad energi.
De flesta uppladdningsbara batterier kan överbelastas en kort stund, men detta måste hållas kort. Batteriets livslängd är direkt relaterad till nivån och varaktigheten av den stress som orsakas, vilket inkluderar laddning, urladdning och temperatur.
Fjärrkontroll (RC) hobbyister är en speciell sort av batterianvändare som sträcker toleransen för "sköra" högpresterande batterier till det maximala genom att ladda ur dem med en C-hastighet på 30C, 30 gånger den nominella kapaciteten. Lika spännande som en RC-helikopter, racerbil och snabbbåt kan vara; förpackningarnas förväntade livslängd blir kort. RC-fantaster är väl medvetna om kompromissen och är villiga att både betala priset och att möta ytterligare säkerhetsrisker.
För att få maximal energi per vikt drar drönartillverkare till celler med hög kapacitet och väljer Energicellen. Detta till skillnad från industrier som kräver tunga laster och lång livslängd. Dessa applikationer går för den mer robusta Power Cell med reducerad kapacitet.
Urladdningsdjup
Blysyraurladdningar till 1,75V/cell; nickelbaserat system till 1.0V/cell; och mest Li-jon till 3.0V/cell. På denna nivå förbrukas ungefär 95 procent av energin och spänningen skulle sjunka snabbt om urladdningen skulle fortsätta. För att skydda batteriet från överurladdning förhindrar de flesta enheter drift utöver den specificerade urladdningsspänningen.
När man tar bort belastningen efter urladdning, återhämtar sig spänningen hos ett friskt batteri gradvis och stiger mot den nominella spänningen. Skillnader i affiniteten för metaller i elektroderna producerar denna spänningspotential även när batteriet är tomt. En parasitisk belastning eller hög självurladdning förhindrar spänningsåtervinning.
En hög belastningsström, som skulle vara fallet när man borrar genom betong med ett elverktyg, sänker batterispänningen och spänningströskeln vid slutet av urladdningen sätts ofta lägre för att förhindra för tidig avstängning. Brytspänningen bör också sänkas vid urladdning vid mycket låga temperaturer, eftersom batterispänningen sjunker och det interna batteriets resistans stiger.
Överladdning av ett blybatteri kan producera svavelväte, en färglös, giftig och brandfarlig gas som luktar ruttna ägg. Svavelväte förekommer även vid nedbrytning av organiskt material i träsk och avlopp och finns i vulkaniska gaser och naturgas. Gasen är tyngre än luft och samlas på botten av dåligt ventilerade utrymmen. Starkt till en början dämpar luktsinnet med tiden, och offren är omedvetna om gasens närvaro.
Vad utgör en urladdningscykel?
En urladdnings-/laddningscykel förstås vanligen som full urladdning av ett laddat batteri med efterföljande laddning, men detta är inte alltid fallet. Batterier är sällan helt urladdade, och tillverkare använder ofta formeln 80 procents urladdningsdjup (DoD) för att betygsätta ett batteri. Det betyder att endast 80 procent av den tillgängliga energin levereras och 20 procent finns kvar i reserv. Att cykla ett batteri med mindre än full urladdning ökar livslängden, och tillverkare hävdar att detta är närmare en fältrepresentation än en hel cykel eftersom batterier vanligtvis laddas med en del ledig kapacitet kvar.
Det finns ingen standarddefinition på vad som utgör en urladdningscykel. Vissa cykelräknare lägger till en hel räkning när ett batteri laddas. Ett smart batteri kan kräva en urladdning på 15 procent efter laddning för att kvalificera sig för en urladdningscykel; något mindre räknas inte som en cykel. Ett batteri i en satellit har en typisk DoD på 30–40 procent innan batterierna laddas om under satellitdagen. Ett nytt elbilsbatteri kan bara laddas till 80 procent och laddas ur till 30 procent. Denna bandbredd vidgas gradvis när batteriet bleknar för att ge identiska körsträckor. Att undvika fulla laddningar och urladdningar minskar batterispänningen.
En hybridbil använder bara en bråkdel av kapaciteten vid acceleration innan batteriet laddas. Att dra igång motorn i ett fordon drar mindre än 5 procent energi från startbatteriet, och detta kallas även en cykel inom bilindustrin. Hänvisning till cykelräkning ska göras i sammanhang med respektive plikt.
Hänvisningar till urladdningscykel eller cykelantal hänför sig inte lika bra till alla batteriapplikationer. Ett exempel där räkning av urladdningscykler inte återspeglar livsläget korrekt är i en lagringsenhet (ESS). Dessa batterier kompletterar förnybar energi från vindkraft och solceller genom att leverera kortsiktig energi när det behövs och lagra om det är överskott. Tidslängden mellan laddning och urladdning kan vara i millisekunder; ett typiskt batteriladdningstillstånd är 40–60 %. Snarare än cykelräkning kan coulombräkning användas som ett sätt att mäta slitage.