အားသွင်းခြင်းနှင့် ထုတ်လွှတ်ခြင်း လက္ခဏာများကား အဘယ်နည်း။

အားသွင်းခြင်းနှင့် ထုတ်လွှတ်ခြင်း လက္ခဏာများကား အဘယ်နည်း။

လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် ပုံမှန်အားဖြင့် ဘေးကင်းမှု၊ စိတ်ချရမှုနှင့် အားသွင်းမှုထိရောက်မှုသေချာစေရန်အတွက်-အဆင့်အားသွင်းနည်းလမ်းနှစ်ခုကို အသုံးပြုပါသည်။ ပထမအဆင့်သည် ဗို့အားကန့်သတ်ချက်ဖြင့် အဆက်မပြတ်လျှပ်စီးဖြစ်ပြီး ဒုတိယအဆင့်မှာ လျှပ်စီးကြောင်းကန့်သတ်ချက်ဖြင့် ကိန်းသေဗို့အားဖြစ်သည်။ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်း ဘက်ထရီကို အားသွင်းရန်အတွက် အမြင့်ဆုံးဗို့အားကန့်သတ်ချက်သည် cathode ပစ္စည်းပေါ်မူတည်၍ ကွဲပြားသည်။ လစ်သီယမ်{6}}အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ အခြေခံအားသွင်း/ထုတ်လွှတ်သည့် ဗို့အားမျဉ်းကွေးများကို ပုံ 3-11 တွင် ပြထားသည်။ ပုံရှိ မျဉ်းကွေးများသည် C/3 ၏ အားသွင်း/ထုတ်လွှတ်မှုအား အသုံးပြုသည်။ မတူညီသော လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများအတွက် အဓိကကွာခြားချက်မှာ နှစ်ဆဖြစ်သည်။

Figure 3-11 Basic charging and discharging voltage curve of lithium-ion battery

1) ပထမအဆင့်အတွက် အကောင်းဆုံး စဉ်ဆက်မပြတ် လက်ရှိတန်ဖိုးသည် ဘက်ထရီ၏ cathode ပစ္စည်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ပေါ်မူတည်၍ ကွဲပြားသည်။ ယေဘုယျအားဖြင့် လက်ရှိအကွာအဝေး 0.2C မှ 0.3C ကိုအသုံးပြုသည်။ လျင်မြန်သော ပါဝါသုံးစွဲမှုကိစ္စများတွင် 1C၊ 2C သို့မဟုတ် ပိုမိုမြင့်မားသောနှုန်းထားများကို အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။

2) ကွဲပြားခြားနားသော လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် စဉ်ဆက်မပြတ် လက်ရှိကြာချိန်တွင် သိသာထင်ရှားသော ကွာခြားချက်များကို တွေ့ရှိရပြီး အဆက်မပြတ်လျှပ်စီးဖြင့် အားသွင်းနိုင်သည့် စွမ်းရည်အချိုးအစားသည်လည်း စုစုပေါင်းပမာဏအထိ သိသိသာသာကွဲပြားပါသည်။ လက်တွေ့ကျသော လျှပ်စစ်ကားအပလီကေးရှင်းများ၏ ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် အဆက်မပြတ် လက်ရှိကြာချိန်သည် ပိုတိုတောင်းသော စုစုပေါင်းအားသွင်းချိန်ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်၊ ၎င်းသည် အပလီကေးရှင်းများအတွက် ပို၍အကျိုးရှိသည်။

လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီဗို့အားသည် တည်ငြိမ်နေပြီး အစောပိုင်းနှင့် အလယ်အလတ်အဆင့်များတွင် ဖြည်းညှင်းစွာလျော့ကျသွားသော်လည်း ပုံ 3 ၏ အပိုင်း DE တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း နောက်ပိုင်းအဆင့်များတွင် လျင်မြန်စွာကျဆင်းသွားပါသည်။ ဘက်ထရီအား အလွန်အကျွံ ထုတ်လွှတ်ခြင်းနှင့် နောက်ပြန်မဆုတ်နိုင်သော ပျက်စီးမှုများကို ကာကွယ်ရန် ဤအဆင့်တွင် ထိရောက်သော ထိန်းချုပ်မှုသည် အရေးကြီးပါသည်။

(၁) အကျိုးသက်ရောက်မှုအားသွင်းလက်ရှိအားသွင်းခြင်းဝိသေသလက္ခဏာများပေါ်တွင် အချို့သော NCM လစ်သီယမ်{0}}အိုင်းယွန်းဘက်ထရီကို 242Ah အဆင့်သတ်မှတ်ထားသော စွမ်းရည်ရှိသော 242Ah နှင့် ဥပမာအနေဖြင့်၊ SOC=0% နှင့် အဆက်မပြတ်အပူချိန် 20 ဒီဂရီအောက်တွင်၊ မတူညီသော အားသွင်းနှုန်းများကို အားသွင်းရန်အတွက် အသုံးပြုခဲ့သည်။ ကန့်သတ်ရလဒ်များကို ဇယား 3-1 တွင်ပြသထားပြီး အားသွင်းမျဉ်းကွေးကို ပုံ 3-12 တွင်ပြသထားသည်။

လက်ရှိ/A(နှုန်း)	CC-CV① စုစုပေါင်းအချိန်	စဉ်ဆက်မပြတ် လက်ရှိအချိန်	စုစုပေါင်း Charged Capacity/A·h	စုစုပေါင်း အားသွင်းစွမ်းအင်/W·h	Constant Current Charged Capacity/A·h	အဆက်မပြတ်ဗို့အားအားသွင်းစွမ်းအင်/W·h	170AhTime/s	170A·hCurrent/A
4.84/(0.02C)	182220	182220	245.74	942.54	245.74	942.54	127400	4.85
12.1/(0.05C)	72318.5	72318.5	243.70	935.37	243.70	935.37	50400	12.11
24.2/(0.1C)	36206.8	35800	243.20	935.77	241.03	926.69	25200	24.24
48.4/(0.2C)	18317.5	17560	241.08	933.32	236.32	912.16	12600	48.44
80.7/(0.33C)	11443.6	10490	243.50	946.27	235.29	910.08	7590	80.76
121/(0.5C)	7936.6	6900	243.92	952.95	232.09	900.85	5110	121.09

① CC၊ စဉ်ဆက်မပြတ် လက်ရှိ၊ CV, Constant Voltage ။

Figure 3-12 Lithium-ion battery charging curves at different C-rates

ဇယား 3-1 တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း၊ စဉ်ဆက်မပြတ် လက်ရှိအချိန်သည် အားသွင်းရေစီးကြောင်း တိုးလာသည်နှင့်အမျှ တဖြည်းဖြည်း လျော့နည်းလာပြီး အဆက်မပြတ် လက်ရှိအောက်တွင် အားသွင်းနိုင်သည့် စွမ်းရည်နှင့် စွမ်းအင်သည်လည်း တဖြည်းဖြည်း လျော့နည်းလာသည်။ 1/2 (ဆိုလိုသည်မှာ SOC=50%) ၏ အားသွင်းနိုင်မှုနှင့် အားသွင်းနိုင်မှုအား စံနှုန်းအတိုင်းယူ၍ လိုအပ်သော အားသွင်းချိန်သည် အားတိုးလာသဖြင့် အားသွင်းချိန် လျော့နည်းသွားသည်။ 0.1C အတွက် လိုအပ်သော အချိန်သည် 0.5C အတွက် 5 ဆ ဖြစ်သည်။ ဤအခြေအနေအောက်တွင်၊ ဆက်လက်အားသွင်းခြင်းအတွက် လက်ရှိကွာခြားချက်မှာ သေးငယ်သည်၊ ထို့ကြောင့် နောက်ဆုံး 30Ah အတွက် အားသွင်းချိန်သည် သိသိသာသာကွဲပြားမည်မဟုတ်ပါ။ ထို့ကြောင့်၊ ဘက်ထရီ၏ခွင့်ပြုထားသောအားသွင်းရေစီးကြောင်းအတွင်း၊ အဆက်မပြတ်လက်ရှိအောက်တွင်အားသွင်းနိုင်သည့်စွမ်းရည်နှင့်စွမ်းအင်ကိုလျှော့ချသော်လည်းအားသွင်းလမ်းကြောင်းကိုတိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့်စုစုပေါင်းအားသွင်းချိန်ကိုလျှော့ချနိုင်သည်။ လက်တွေ့ဘက်ထရီပက်ကေ့အက်ပလီကေးရှင်းများတွင် အားသွင်းရန်အတွက် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ အမြင့်ဆုံးခွင့်ပြုနိုင်သော အားသွင်းရေကြောင်းကို အသုံးပြုနိုင်ပြီး ဗို့အားကန့်သတ်ချက်သို့ရောက်ရှိပြီးနောက်၊ အဆက်မပြတ်ဗို့အားအားသွင်းခြင်းကို လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။ ၎င်းသည် အားသွင်းခြင်းဘေးကင်းကြောင်း သေချာစေပြီး အားသွင်းချိန်ကို လျှော့ချပေးသည်။ သို့သော်လည်း အားသွင်းလျှပ်စစ်ကို တိုးမြှင့်ခြင်းသည် ဘက်ထရီ၏ အတွင်းခံအားကြောင့် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှု တိုးလာစေသည်။ အတွင်းခံနိုင်ရည်ရှိ စွမ်းအင်ကို ညီမျှခြင်း (၃-၄) အရ တွက်ချက်သည်။

Factors affecting charging characteristics

E သည် အတွင်းခံခုခံမှုမှ စားသုံးသော စွမ်းအင်ဖြစ်သည်။

r သည်ဘက်ထရီ၏အတွင်းပိုင်းခုခံမှုဖြစ်သည်။

t သည် အားသွင်းချိန် ပြောင်းလဲနိုင်သော၊

ကျွန်ုပ်သည် အားသွင်းလျှပ်စီး၊

t₁ နှင့် t₂ သည် အားသွင်းချိန် စတင်ချိန်နှင့် ပြီးဆုံးချိန်ဖြစ်သည်။

အားသွင်းစဉ်အတွင်း 0.4 mΩ အတွင်း လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ အတွင်းခံနိုင်ရည်အား ကျယ်ပြန့်စွာစမ်းသပ်ခြင်းမှ သက်သေပြခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ညီမျှခြင်း (3-4) သည် ဘက်ထရီအတွင်းခံနိုင်ရည်ကြောင့် စွမ်းအင်သုံးစွဲမှုသည် အားသွင်းချိန်နှင့် မျဉ်းဖြောင့်အတိုင်း ဆက်နွှယ်နေသော်လည်း အားသွင်းလက်ရှိနှင့် လေးပုံတပုံဆက်စပ်နေကြောင်း ပြသသည်။ အဆက်မပြတ်အားသွင်းသည့်အဆင့်တွင်၊ အားသွင်းရေစီးကြောင်း၏ပြင်းအားသည် အတွင်းပိုင်းခုခံစွမ်းအင်သုံးစွဲမှုအပေါ် လွှမ်းမိုးသည့် အဓိကအချက်ဖြစ်သည်။ အားသွင်းရေအား မြင့်မားခြင်းသည် စွမ်းအင်သုံးစွဲမှု ပိုများသည်။ စဉ်ဆက်မပြတ်ဗို့အား၊ နိမ့်သောလက်ရှိအဆင့်တွင်၊ အားသွင်းချိန်သည်အတွင်းပိုင်းခုခံစွမ်းအင်သုံးစွဲမှုကိုလွှမ်းမိုးသောအဓိကအချက်ဖြစ်လာသည်။ အားသွင်းချိန် ပိုကြာလေ စွမ်းအင်သုံးစွဲမှု ပိုများလာသည်။ အားသွင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုလုံးကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားခြင်းဖြင့် အားသွင်းလက်ရှိသည် အတွင်းခံအားစွမ်းအင်သုံးစွဲမှုနှင့် လေးပုံတစ်ပုံဆက်နွယ်မှုရှိပြီး ၎င်းကိုထိခိုက်စေသည့် အဓိကအချက်ဖြစ်သောကြောင့် အားသွင်းလက်ရှိပိုမိုမြင့်မားခြင်းသည် အတွင်းခံနိုင်ရည်စွမ်းအင်သုံးစွဲမှုကို ပိုမိုများပြားစေသည်။ လက်တွေ့ဘက်ထရီအသုံးပြုမှုတွင်၊ အားသွင်းချိန်နှင့် ထိရောက်မှုတို့ကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် ထည့်သွင်းစဉ်းစားခြင်းဖြင့် သင့်လျော်သော အားသွင်းရေအားကို ရွေးချယ်သင့်သည်။

(2) အားသွင်းခြင်းဆိုင်ရာ လက္ခဏာများ အပေါ် အတိမ်အနက် အကျိုးသက်ရောက်မှု 20 ဒီဂရီ အဆက်မပြတ် အပူချိန်အောက်တွင်၊ 66.2 Ah အဆင့်သတ်မှတ်ထားသော စွမ်းရည်ရှိသော NCM လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီတွင် စွန့်ထုတ်စမ်းသပ်မှုကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ဘက်ထရီအား 90% → 0% ၏ မတူညီသောအတိမ်အနက်မှ 0.5C နှုန်းဖြင့် ဘက်ထရီအား ထုတ်လွှတ်လိုက်ပါသည်။ ထုတ်လွှတ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ဗို့အား၊ လျှပ်စီးကြောင်းနှင့် စွမ်းရည်ဒေတာများကို မှတ်တမ်းတင်ခဲ့သည်။ မိနစ် 60 ကြာ အနားယူပြီးနောက် ဘက်ထရီကို 0.5C (CC) နှုန်းဖြင့် အားသွင်းသည်။ ဖြတ်တောက်ထားသော ဗို့အားရောက်ရှိသောအခါ၊ အားသွင်းမုဒ်ကို အဆက်မပြတ်ဗို့အား (CV) သို့ ပြောင်းထားသည်။ လျှပ်စီးကြောင်း 0.05C ထက်နည်းသောအခါ၊ လုပ်ငန်းစဉ်ရပ်သွားကာ ဗို့အား၊ လက်ရှိနှင့် စွမ်းရည်ဒေတာများကို မှတ်တမ်းတင်ခဲ့သည်။ သက်ဆိုင်ရာဒေတာကို ဇယား ၃-၂ တွင် ပြထားသည်။ မတူညီသောအတိမ်အနက်များအောက်ရှိ လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ အားသွင်းလက်ရှိအကွေ့အကောက်များကို ပုံ 3-13 တွင်ပြသထားသည်။

SOC	DOD	ဥတု	တာဝန်ခံ	တူညီသော-စွမ်းဆောင်ရည်အားသွင်းစွမ်းအင်①/W·h	ညီမျှခြင်း	အားသွင်းချိန်/မိနစ်	စဉ်ဆက်မပြတ် လက်ရှိအချိန်/မိနစ်	Constant Current Charged Capacity/A·h	ပျမ်းမျှအားသွင်းချိန်ပါ ယူနစ်စွမ်းရည်③/မိနစ်
		စွမ်းဆောင်ရည်/A·h	စွမ်းအင်/W·h	စွမ်းဆောင်ရည်/A·h	စွမ်းအင်/W·h
80.00	20.00	13.35	54.03	13.48	55.88	27.94	27.02	41.13	33.50	12.32	3.05
70.00	30.00	20.02	80.16	19.99	82.08	27.36	26.72	59.23	50.83	18.69	2.96
60.00	40.00	26.69	105.62	26.61	108.19	27.05	26.41	77.72	68.50	25.19	2.92
50.00	50.00	33.36	130.42	33.27	133.61	26.72	26.08	96.02	86.67	31.87	2.89
40.00	60.00	40.04	154.61	39.95	158.50	26.42	25.77	114.18	104.83	38.55	2.86
30.00	70.00	46.71	178.38	46.61	182.97	26.14	25.48	132.28	123.00	45.22	2.84
20.00	80.00	53.38	201.73	53.26	207.07	25.88	25.22	150.40	141.00	51.84	2.82
10.00	90.00	60.05	224.45	59.92	230.62	25.62	24.94	168.47	159.17	58.52	2.81

① သာတူညီမျှ-စွမ်းရည်အားသွင်းစွမ်းအင်- တူညီသော SOC ပြောင်းလဲမှုအောက်တွင် ကောက်ခံသောစွမ်းအင် (ဥပမာ၊ 10%)။ ဥပမာ- 90% DOD တွင် အားသွင်းနိုင်မှုမှာ 30W·h ဖြစ်ပါက၊ တူညီသော-အားသွင်းစွမ်းရည်မှာ 30W·h; အကယ်၍ အားသွင်းစွမ်းရည် 80% DOD သည် 50W·h ရှိလျှင်၊ တူညီသော{11}}အားသွင်းနိုင်မှု စွမ်းအင်မှာ 25W·h ဖြစ်သည်။

② ညီမျှခြင်း-စွမ်းဆောင်ရည် ထုတ်ပေးသော စွမ်းအင်- တူညီသော SOC ပြောင်းလဲမှုအောက်တွင် ထုတ်လွှတ်သော စွမ်းအင် (ဥပမာ၊ 10%)။

③ ယူနစ်တစ်ခုလျှင် ပျမ်းမျှအားသွင်းချိန်/မိနစ်- အားသွင်းချိန်/အားသွင်းနိုင်မှု။

Figure 3-13 Charging curves of lithium-ion batteries under different depths of discharge conditions

ဇယား 3-2 နှင့် ပုံ 3-13 တို့မှ အောက်ပါကောက်ချက်များအား ရေးဆွဲနိုင်သည်-

1) အတိမ်အနက် တိုးလာသည်နှင့်အမျှ အားသွင်းချိန် တိုးလာသော်လည်း ယူနစ်တစ်ခုလျှင် ပျမ်းမျှအားသွင်းချိန် လျော့နည်းသွားသည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ အားသွင်းချိန် တိုးလာခြင်းသည် အထွက်၏အတိမ်အနက်နှင့် အချိုးမကျပါ။

2) အားသွင်းသည့်အတိမ်အနက် တိုးလာသည်နှင့်အမျှ၊ အဆက်မပြတ်အားသွင်းချိန်၏ အချိုးအစားသည် စုစုပေါင်းအားသွင်းချိန်အထိ တိုးလာပြီး လိုအပ်သော အားသွင်းစွမ်းရည်အတွက် အဆက်မပြတ် လက်ရှိအားသွင်းနိုင်မှု အချိုးအစား တိုးလာပါသည်။ အမှန်တကယ်တွင်၊ ဤလက္ခဏာများသည် အဓိကအားဖြင့် အချက်နှစ်ချက်ကြောင့် ဖြစ်ရခြင်းဖြစ်သည်- ပထမအချက်မှာ၊ ပိုမိုနက်ရှိုင်းစွာ ထုတ်လွှတ်မှုသည် ဘက်ထရီအားအပြည့်သွင်းရန် အချိန်ပိုကြာရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဒုတိယ၊ ပိုမိုနက်ရှိုင်းသော စွန့်ထုတ်မှုသည် နိမ့်သောဗို့အားအကွာအဝေးနှင့် ကိုက်ညီပြီး တူညီသောလက်ရှိနှင့် အားသွင်းချိန်အခြေအနေများအောက်တွင် ဘက်ထရီထဲသို့ စွမ်းအင်နည်းပါးစွာ အားသွင်းခြင်းကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။

(၃) အားသွင်းခြင်းဆိုင်ရာ လက္ခဏာများ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများအပေါ် အပူချိန်လွှမ်းမိုးမှု ကွဲပြားခြားနားသော ပတ်ဝန်းကျင်အပူချိန်အောက်တွင် အားသွင်းထားပါသည်။ ဥပမာအဖြစ် 66.2 A·h NCM လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီကိုယူပြီး၊ အဆက်မပြတ်လက်ရှိနှင့် ဗို့အားကန့်သတ်နည်းလမ်းကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဇယား 3-၃ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း အားသွင်းလက်ရှိကန့်သတ်ချက် 1.3 A နှင့် 3.3 A ဖြင့် အားသွင်းခြင်းဘောင်များကို မှတ်တမ်းတင်ထားသည်။ ပုံ 3-13 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ဘက်ထရီဗို့အားသည် တူညီသော discharge လျှပ်စီးအောက်တွင် သိသိသာသာ ကျဆင်းသွားမည်ဖြစ်သည်။ သို့သော် ဗို့အားအတော်လေးမြင့်နေသေးသောကြောင့် ထုတ်လွှတ်စွမ်းအင်မှာ မြင့်မားနေသေးသည်။ စွန့်ထုတ်ခြင်း၏ ကနဦးအဆင့်တွင်၊ ဘက်ထရီ၏ အတွင်းခံနိုင်ရည်မှ စားသုံးသော စွမ်းအင်သည် ဘက်ထရီ၏ အပူချိန်ကို တိုးစေပြီး လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ တက်ကြွသော ပစ္စည်းများ၏ လုပ်ဆောင်ချက်ကို မြှင့်တင်ပေးပြီး ဘက်ထရီဗို့အားကို မြှင့်တင်ပေးကာ ထုတ်လွှတ်နိုင်သော စွမ်းအင်ကို တိုးစေသည်။ ထုတ်လွှတ်မှု၏ အလယ်နှင့် နောက်ပိုင်းအဆင့်များတွင် ဘက်ထရီဗို့အား လျော့နည်းသွားကာ တစ်ယူနစ်လျှင် ထုတ်လွှတ်သည့် စွမ်းအင်သည် လိုက်လျောညီထွေ လျော့နည်းသွားပါသည်။

တူညီသောအပူချိန်နှင့် တူညီသော discharge termination voltage ဖြင့် မတူညီသော discharge termination currents များသည် ထုတ်လွှတ်နိုင်သော စွမ်းရည်နှင့် စွမ်းအင် ကွာခြားမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။ ယေဘူယျအားဖြင့်၊ ပုံမှန်အပူချိန်အခြေအနေအောက်တွင်၊ လျှပ်စီးကြောင်းနိမ့်လေ၊ ထုတ်လွှတ်နိုင်သော စွမ်းရည်နှင့် စွမ်းအင်များ ပိုများလေဖြစ်သည်။ အထက်ဖော်ပြပါ စွန့်ထုတ်စမ်းသပ်မှုတွင် 0.2C သည် 1C ထက် 3.2% ပိုမိုစွမ်းရည်နှင့် စွမ်းအင်ကို ထုတ်လွှတ်သည်။

Figure 3-15 Discharge energy-discharge capacity curves at different temperatures