Кулоновский коэффициент и энергоэффективность аккумулятора

Потери энергии

Все аккумуляторы имеют потери. Энергия, получаемая после зарядки, всегда меньше той, что была вложена. Паразитная реакция, происходящая в электрохимическом слое элемента, препятствует достижению 100-процентной эффективности. Сверхбыстрая зарядка и интенсивная нагрузка также снижают энергоэффективность. Это также способствует нагрузке на аккумулятор, сокращая срок службы циклов разрядки/зарядки.

Эффективность аккумуляторов набирает обороты. Это особенно важно для больших аккумуляторных систем в электромобилях, системах накопления энергии (ESS) и спутниках. Коэффициент полезного действия обычно измеряется кулоновской эффективностью. Кулон — это единица электрического заряда. Один кулон равен одной ампер-секунде (1 Ас).

Кулоновская эффективность

Кулоновский коэффициент полезного действия (КПД), который также называют фарадеевским коэффициентом полезного действия или коэффициентом полезного действия по току, описывает коэффициент зарядки, с помощью которого электроны переносятся в аккумуляторах. КПД – это отношение общего заряда, извлекаемого из аккумулятора, к общему заряду, подаваемому в аккумулятор в течение полного цикла.

КПД литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы имеют один из самых высоких показателей CE среди аккумуляторных батарей. Они обеспечивают эффективность, превышающую 99 процентов. Однако это возможно лишь при условии зарядки умеренным током и при низких температурах. Сверхбыстрая зарядка снижает CE из-за потерь, вызванных принятием заряда и нагревом, как и очень медленная зарядка, во время которой происходит саморазряд.

Аккумуляторы LiFePO4

Надежные литий-железо-фосфатные аккумуляторы для солнечных и резервных систем.

LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Ач)

Компактный аккумулятор с встроенным BMS для безопасной работы в солнечных и резервных системах.

Купить

 LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг

Современная литий-железо-фосфатная батарея (LiFePO4) со встроенным BMS и защитой от перегрузки

Купить

LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah 

Высококачественный источник энергии с длительным сроком службы, высокой безопасностью и совместимостью с экосистемой Victron Energy

Купить

Посмотреть больше

Кулоновский КПД литий-ионных аккумуляторов улучшается с циклами разрядки/зарядки. Чтобы доказать это, литий-ионные аккумуляторы Panasonic, E-one Moli, Sony, LG и Samsung в формате 18650 были подвергнуты циклам разрядки/зарядки. Некоторые элементы начинали с кулоновского КПД 99,1% и улучшали его до 99,5% после 15 циклов. Некоторые начинали с 99,5% и достигали 99,9% после 30 циклов. Стабильность результатов при повторных тестах была высокой, что свидетельствует о том, что литий-ионные аккумуляторы являются очень стабильной системой разрядки/зарядки.

Свинцово-кислотные и никелевые аккумуляторы

Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют более низкий показатель CE, примерно 90 процентов, а никелевые аккумуляторы, как правило, еще ниже. При быстрой зарядке NiCd и NiMH могут достигать 90 процентов, но медленная зарядка снижает этот показатель примерно до 70 процентов. Более низкая чувствительность к заряду, когда состояние заряда превышает 70 процентов, и саморазряд, который увеличивается, когда аккумулятор нагревается ближе к концу заряда, являются факторами, способствующими низкому CE. Наилучшая эффективность всех аккумуляторов достигается в среднем диапазоне состояний заряда от 30 до 70 процентов. Все аккумуляторные системы обеспечивают уникальные значения CE, которые изменяются в зависимости от скорости заряда и температуры. Возраст также играет определенную роль.

Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM/GEL

Надежные свинцово-кислотные аккумуляторы для максимальной эффективности работы

Аккумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle

Является идеальным выбором для применений, требующих надежного, долговечного и глубоко разрядного источника питания

Купить

Аккумулятор Victron AGM Super Cycle 12V 125Ah (M8)

Благодаря технологиям электрохимии, этот аккумулятор выдерживает до 300 циклов разряда до 100%, что делает его отличным решением для автономных электрических систем

Купить

AGM аккумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Ач)

AGM VRLA батарея с высоким током разряда, специально разработанная для критических нагрузок в системах ИБП, телекоммуникациях и энергетике

Купить

Посмотреть больше

Вольтаическая эффективность

Вольтаическая эффективность – это еще один способ измерения эффективности аккумулятора, который представляет собой отношение среднего напряжения разряда к среднему напряжению заряда. Потери возникают потому, что напряжение заряда всегда выше номинального напряжения, что активирует химическую реакцию внутри аккумулятора.

Энергоэффективность

Хотя кулоновский КПД литий-ионных аккумуляторов обычно превышает 99 процентов, энергоэффективность того же аккумулятора имеет более низкое число и связана со скоростью заряда и разряда (C-rate). При 20-часовой скорости заряда 0,05C энергоэффективность составляет высокие 99 процентов. При 0,5C этот показатель падает примерно до 97 процентов и еще больше уменьшается при 1C. В реальном мире говорят, что Tesla Roadster имеет энергоэффективность 86 процентов. Сверхбыстрая зарядка новых электромобилей негативно повлияет на энергоэффективность, а также на срок службы аккумулятора.