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Batterien verstehen: Begriffe, die Sie kennen müssen
Beim Vergleich und Kauf von Batterien für Ihre Anwendung ist es wichtig, die Grundlagen der Batterienennwerte und -terminologie zu verstehen, um sicherzustellen, dass Sie den richtigen Typ und die richtige Menge verwenden, um die Energieziele Ihres Projekts zu erreichen. Dieser Blog soll Ihnen eine Einführung in die Batterieterminologie geben.
1. Chemietypen von Deep-Cycle-Batterien
Blei-Säure-Batterien:
• Überflutete Batterie (FLA)
• Versiegelte Gelbatterie (SLA)
• Absorbierende Glasmattenbatterie (AGM)
Blei-Säure-Batterien wurden 1860 erfunden. Blei-Säure-Batterien sind schwerer, haben eine geringere Kapazität und eine kürzere Lebensdauer als Lithium-Batterien.
Lithiumbatterien:
Enthält Kobalt
• Nickel-Mangan-Kobalt (NMC)
• Lithiumkobaltoxid (LCO)
• Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA)
Enthält kein Kobalt
• Lithiumeisenphosphat (LiFePO4 oder LFP)
Batteriechemie mit nicht kobaltbasierten Chemikalien wie LiFePO4 ist stabiler und weniger anfällig für thermisches Durchgehen und Feuer. BSL verwendet in seiner gesamten Produktlinie LiFePO4-Batterien.
2. Batterieteile
Elektroden
In einer Batterie gibt es zwei Elektroden: die Anode und die Kathode. Anoden sind negative Elektroden, an denen während der Entladung Oxidation stattfindet. Kathoden hingegen sind positive Elektroden, an denen eine Reduktion stattfindet.
Elektrolyt
Elektrolyte ermöglichen die Bewegung von Ionen zwischen Elektroden, indem sie als Medium fungieren. Während der Batterielagerung und -freigabe erleichtert es chemische Reaktionen.
Anode
Anoden sind Elektroden, die während der Entladungszyklen oxidieren. Elektrischer Strom entsteht durch die Abgabe von Elektronen und Ionen an den Elektrolyten.
Kathode
Kathoden sind Elektroden, an denen während der Entladung eine Reduktion stattfindet. Ein Stromkreis ist geschlossen, wenn er Elektronen und Ionen aus dem Elektrolyten aufnimmt.
Separator
Ein Anoden-Kathoden-Trenner verhindert elektrische Kurzschlüsse und ermöglicht gleichzeitig den Durchtritt von Ionen.
Terminal
Ein Anschluss ermöglicht die Übertragung von elektrischem Strom von einer Batterie zu einem externen Gerät oder einer Ladequelle.
Gehäuse
Für Isolierung und strukturelle Integrität sorgt das Gehäuse, das die internen Komponenten der Batterie beherbergt und schützt.
Zelle
Der Grundbestandteil einer Batterie, die Blei-Säure-Batterie, hat eine Nennspannung von 2 V und das LiFePO4 hat einen Nominalwert Stromspannung von 3,2V.
• Batterieumkehr
Eine übermäßige Entladung eines Akkus führt zu einer Umkehrung seiner Polarität.
• Batterie stimmt nicht überein
Die Batterien in einem Akkupack weisen inkonsistente Kapazitäten, Spannungen oder Innenwiderstandswerte auf.
• Primärbatterie
Eine Wiederaufladung und Wiederverwendung eines einmal entladenen Akkus bzw. Akkupacks ist nicht möglich. Zum Beispiel Batterien aus Alkali-Mangan-Zink.
• Sekundärbatterie
Aufgrund seiner reversiblen Beschaffenheit kann es mehrmals geladen und entladen werden. Zum Beispiel Batterien aus Bleisäure.
• Zylindrische Batterie:
Zur Aufbewahrung der positiven und negativen Platten dient ein zylindrischer Behälter. Beispiele sind Batterien wie AAs und 18650er.
• Prismatische Batterie:
Es gibt kein Rollen der positiven und negativen Platten. Stattdessen werden sie gestapelt.
• Beutelbatterie
Dieses Produkt ist in einem Folienbeutel verpackt, der heißversiegelt werden kann.
• Power-Akku
Batterie mit hoher Entladerate und maximaler Stromabgabe.
• Energiebatterie
Die Kapazität einer Batterie wird maximiert. Längerer Zyklus li
3. Abschnitt zur Batterieleistung
Kapazität
Gibt die von einer Zelle oder einem Akkupack bereitgestellte Energiemenge an. Gemessen in Amperestunden.
• Nutzbare Kapazität
Die Entladezeit (Amperestunden) einer Batterie, berechnet aus Ladung, Entladung, Temperatur und Abschaltspannung der Batterie.
• Nennkapazität („C“)
Hersteller Angaben zur Entladungskapazität, die bei einer bestimmten Entladung und Temperatur erzeugt werden kann.
• Die Kapazität lässt nach
Die Verringerung der verfügbaren Kapazität einer Batterie durch Laden und Entladen. Beispielsweise sinkt die verfügbare Kapazität eines Mobiltelefonakkus nach einem Jahr von 100 % auf 80 %.
• Kapazitätsdrift
Wenn die Entladerate die angegebene C-Rate überschreitet, ist eine Kapazitätskorrektur erforderlich
Stromspannung
Der Potenzialunterschied zwischen dem Plus- und dem Minuspol einer Batterie. Sie bestimmt die Kraft, mit der Elektronen durch einen Stromkreis fließen. Es wird normalerweise ausgedrückt in Volt (V).
Aktuell
Der Strom stellt den Ladungsfluss in einem Stromkreis dar und wird in Ampere (A) gemessen. Es stellt die Geschwindigkeit dar, mit der Strom durch einen Stromkreis fließt.
Energiedichte
Die Energiedichte gibt an, wie viel Energie eine Batterie pro Einheit speichern kann. Sie wird in Wattstunden pro Liter (Wh/L) oder pro Kilogramm (Wh/kg) ausgedrückt. Batterien mit höherer Energiedichte verfügen über eine größere Energiespeicherfähigkeit.
Leistungsdichte
Unter Leistungsdichte versteht man die Energiemenge, die eine Batterie pro Volumen- oder Masseeinheit liefern kann. Sie wird in Watt pro Liter (W/L) oder Kilogramm (W/kg) ausgedrückt. Je höher die Leistungsdichte, desto größer die Leistung.
Zyklusleben
Unter Zyklenlebensdauer versteht man die Anzahl der Lade- und Entladezyklen, die eine Batterie durchlaufen kann, bevor ihre Kapazität deutlich abnimmt. Je länger die Zyklenlebensdauer, desto länger sind die Haltbarkeit und die Nutzungsdauer.
Selbstentladungsrate
Die Geschwindigkeit, mit der ein Akku im Laufe der Zeit seine Ladung verliert, wenn er nicht verwendet wird.
Effizienz
Der Wirkungsgrad misst, wie effektiv eine Batterie gespeicherte Energie in nutzbare elektrische Energie umwandelt. Je höher der Wirkungsgrad, desto weniger Energie geht beim Laden und Entladen verloren.
Interner Widerstand
Der Innenwiderstand gibt den Widerstand gegen den Stromfluss innerhalb der Batterie an. Batterien mit geringem Innenwiderstand können Strom effizienter liefern.
C-Bewertung
Die C-Bewertung gibt die Entladerate einer Batterie im Verhältnis zu ihrer Kapazität an. Beispielsweise kann ein Akku mit einer Nennleistung von 1C seine gesamte Kapazität in einer Stunde abgeben. Je höher die C-Bewertung, desto schneller ist die Entladerate.
Ampere (Ampere)
Eine Maßeinheit für elektrischen Strom, die die Geschwindigkeit angibt, mit der Ladung fließt
Amperestunde
Der Strom (Ampere) multipliziert mit der Stunde ergibt die Kapazität.
Ein Ampere Strom für eine Stunde entspricht einer Amperestunde.
Eine B-LFP-50 ist eine 50-Ampere-Stunden-Batterie, die berechnet werden kann, indem man 50 Ampere-Stunden durch die Betriebszeit der Last dividiert, die Sie bei 100 % Entladung betreiben. Wenn Sie beispielsweise eine Last mit 10 Ampere betreiben, versorgen 50 Amperestunden die Last 5 Stunden lang mit Strom.
Watt
Eine Leistungseinheit, die die Rate angibt, mit der Arbeit oder Energie übertragen wird. Sie wird durch Multiplikation der Spannung mit dem Strom berechnet.
Wattstunde
Diese Energieeinheit stellt die Energiemenge dar, die ein Gerät mit einer Nennleistung von 1 Watt verbraucht oder erzeugt, wenn es eine Stunde lang betrieben wird. Es misst den Energieverbrauch eines elektronischen Geräts über einen bestimmten Zeitraum.
4. Laden und Entladen
Aufladung
Versorgen Sie die Batterie mit Strom, um ihre Kapazität wiederherzustellen.
Entladung
Geben Sie den im Akku gespeicherten Strom frei, um externe Geräte mit Strom zu versorgen.
Überladung
Laden Sie den Akku über die empfohlene Kapazität oder Spannung hinaus auf. Es kann leicht zu einer Verkürzung der Batterielebensdauer, einer Erwärmung und sogar zu einem thermischen Durchgehen kommen.
Tiefentladung
Wenn die Batterie auf eine unzureichende Spannung entladen wird, kommt es zu einer Tiefentladung. Beispielsweise beträgt die Standardspannung von LFP 3,2 V und die Grenzentladung 2,5 V. Wenn die Spannung unter 2,5 V liegt, führt eine fortgesetzte Entladung zu irreversiblen Schäden.
Erhaltungsladung
Die Erhaltungsladung ist eine Lademethode mit geringem Strom, die dazu dient, den Kapazitätsverlust auszugleichen, der durch die Selbstentladung des Akkus nach dem vollständigen Laden entsteht.
Schnellladung
Schnelles Aufladen in kurzer Zeit.
Erhaltungsladung
Laden Sie mit einer konstanten Spannung und einem kleinen Strom, um eine Selbstentladung der Batterie zu verhindern und gleichzeitig die Ladetiefe zu erhöhen.
Batteriemanagementsystem (BMS)
Dient zur Steuerung und zum Schutz des Batteriebetriebs, einschließlich Laden, Entladen und Temperaturregulierung. BMS stellt sicher, dass Leistung, Sicherheit und Lebensdauer der Batterie im besten Zustand sind.
BSLBATTs Batterien alle haben eingebaute BMS , wodurch die Batterieleistung effektiv verbessert und die Batterielebensdauer verlängert werden kann. BMS bietet Schutz vor: Überspannung, Unterspannung, Überstrom, Überhitzung, Kurzschluss und Batterieungleichgewicht.
5. Batterieanschluss
Reihenschaltung
Bei der Reihenschaltung werden die Batterien Seite an Seite verbunden, wobei der Pluspol einer Batterie mit dem Minuspol der nächsten Batterie verbunden wird, wodurch sich die Gesamtspannung erhöht und gleichzeitig die Kapazität konstant bleibt. Es wird beispielsweise für Gabelstaplerbatterien und Golfwagenbatterien verwendet.
Parallelschaltung
Bei der Parallelschaltung werden die Batterien nebeneinander angeschlossen, wobei die Pluspole mit den Pluspolen und die Minuspole mit den Minuspolen verbunden werden. Diese Methode stellt sicher, dass die Spannung konstant bleibt und gleichzeitig die Gesamtkapazität erhöht wird. Es wird beispielsweise industriell und gewerblich eingesetzt Energiespeichersystem (ESS) .
Reihen-Parallelschaltung
Kombiniert Reihen- und Parallelschaltungen, um die Spannung und Kapazität der Anwendung zu erreichen.
6. Routinewartung und Sicherheit
Richtige Wartungsmaßnahmen sind unerlässlich, um die Batterielebensdauer zu verlängern und Unfälle zu verhindern:
Thermisches Durchgehen
Von einem thermischen Durchgehen spricht man, wenn die Batterietemperatur aufgrund interner Reaktionen oder externer Faktoren schnell ansteigt. Es kann zu Bränden oder Explosionen kommen. Alle BSL-Batterieserien sind mit Temperatursensoren ausgestattet, um das BMS vor thermischem Durchgehen zu schützen.
Überhitzung
Dies bedeutet, dass die Batterie bei einer Temperatur betrieben wird, die über der empfohlenen Temperatur liegt. Hohe Temperaturen führen zu einer verringerten Batteriekapazität, einer verkürzten Lebensdauer und einer erhöhten Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens.
Kurzschluss
Wenn der Pluspol der Batterie unter Umgehung des vorgesehenen Stromkreises direkt mit dem Minuspol verbunden wird, kommt es zu einem Kurzschluss und eine starke Stromentladung führt zur Beschädigung der Batterie und der umgebenden Komponenten.
Entlüften
Lithiumbatterien sind aus Sicherheitsgründen mit Überdruckventilen ausgestattet. Das Freisetzen von Gasen oder der aufgebaute Druck bei Überladung oder auf andere Weise schützt die Batterie.
Batterieverschlechterung
Unter Batterieverschlechterung versteht man die allmähliche Abnahme ihrer Kapazität und Leistung im Laufe der Zeit. Viele Faktoren können zu einer Verschlechterung des Akkus führen, darunter Nutzungsmuster, Temperaturbelastung und Lade-/Entladezyklen. Regelmäßige Batteriewartung, ordnungsgemäßes Laden und die Vermeidung extremer Betriebsbedingungen können die Batterielebensdauer verlängern und die Verschlechterung der Batterieleistung minimieren.
Zellausgleich
Durch den Zellausgleich wird sichergestellt, dass jede Zelle in einem mehrzelligen Akku, beispielsweise einem Lithium-Ionen-Akku, einen ausgeglichenen Ladezustand aufweist. Um ein Überladen oder Tiefentladen einer bestimmten Zelle zu verhindern, verhindert der Ausgleich eine unausgeglichene Kapazität und einen Leistungsabfall im gesamten Akkupack. Das Gleichgewicht kann aufrechterhalten werden, indem die Spannung beim Laden und Entladen des Akkus aktiv überwacht und gesteuert wird.
Ladezustand (SOC)
Ein Maß für die verbleibende Ladungsmenge einer Batterie, ausgedrückt in Prozent. Eine Tiefentladung schadet der Batterie. Daher verhindert die Überwachung des Ladezustands eine Tiefentladung und stellt die Nutzbarkeit der Batterie sicher.
Gesundheitszustand (SOH)
Eine Batterie wird durch ihren Gesundheitszustand und ihre Leistungsfähigkeit im Vergleich zu ihren ursprünglichen Spezifikationen definiert. Die Degradation wird auf der Grundlage des Kapazitätsverlusts, des Anstiegs des Innenwiderstands und der Gesamtdegradation berechnet. Bewerten Sie SOH, um die verbleibende Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu bestimmen, und warten oder ersetzen Sie die Batterie bei Bedarf.
Wenn Sie die Batterieterminologie verstehen, können Sie Batterien in einer Vielzahl von Anwendungen effektiv nutzen und warten, sei es ein Smartphone, ein wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Akku oder eine Blei-Säure-Batterie. Wenn Sie diese Begriffe verstehen, können Sie bei bestimmten Problemen fundierte Entscheidungen treffen. Gewährleistung der Batterieleistung und Verbesserung der Sicherheit.
Wenn Sie Ihren Energiebedarf verstehen und die richtige Batterie für Ihre Anwendung finden möchten, wenden Sie sich bitte an uns Kontaktieren Sie uns Batterieexperten oder senden Sie direkt unten eine Anfrage.