El propòsit d'una bateria és emmagatzemar energia i alliberar-la en el moment desitjat. Aquesta secció examina la descàrrega amb diferents velocitats C i avalua la profunditat de descàrrega a la qual pot arribar una bateria amb seguretat. El document també observa diferents signatures de descàrrega i explora la durada de la bateria sota diferents patrons de càrrega.
La bateria electroquímica té l'avantatge sobre altres dispositius d'emmagatzematge d'energia en què l'energia es manté alta durant la major part de la càrrega i després baixa ràpidament a mesura que s'esgota la càrrega. El supercondensador té una descàrrega lineal, i l'aire comprimit i un dispositiu d'emmagatzematge del volant és l'invers de la bateria al lliurar la potència més alta al principi.Figures 1, 2 i 3il·lustrar les característiques de descàrrega simulada de l'energia emmagatzemada.
La majoria de les bateries recarregables es poden sobrecarregar breument, però això s'ha de mantenir curt. La longevitat de la bateria està directament relacionada amb el nivell i la durada de l'estrès infligit, que inclou càrrega, descàrrega i temperatura.
Els aficionats al control remot (RC) són una classe especial d'usuaris de bateries que estiren al màxim la tolerància de les bateries "fràgils" d'alt rendiment descarregant-les a una velocitat C de 30C, 30 vegades la capacitat nominal. Tan emocionant com un helicòpter RC, un cotxe de carreres i un vaixell ràpid; l'esperança de vida dels paquets serà curta. Els aficionats a RC són molt conscients del compromís i estan disposats a pagar-ne el preu i a enfrontar-se a riscos de seguretat addicionals.
Per obtenir la màxima energia per pes, els fabricants de drons graviten cap a cèl·lules amb una gran capacitat i trien la cèl·lula d'energia. Això contrasta amb les indústries que requereixen càrregues pesades i una llarga vida útil. Aquestes aplicacions opten per la Power Cell més robusta amb una capacitat reduïda.
Profunditat de descàrrega
Descàrregues d'àcid de plom a 1,75 V/cel·la; sistema basat en níquel a 1.0V/cel·la; i la majoria d'ions de liti a 3.0V/cel·la. En aquest nivell, aproximadament el 95 per cent de l'energia es gasta, i la tensió baixaria ràpidament si la descàrrega continués. Per protegir la bateria de la sobredescàrrega, la majoria dels dispositius impedeixen el funcionament més enllà del voltatge de final de descàrrega especificat.
Quan es retira la càrrega després de la descàrrega, la tensió d'una bateria sana es recupera gradualment i augmenta cap a la tensió nominal. Les diferències en l'afinitat dels metalls en els elèctrodes produeixen aquest potencial de tensió fins i tot quan la bateria està buida. Una càrrega parasitària o una alta autodescàrrega impedeixen la recuperació de la tensió.
Un corrent de càrrega elevada, com seria el cas quan es perfora formigó amb una eina elèctrica, redueix la tensió de la bateria i el llindar de voltatge de final de descàrrega sovint s'estableix més baix per evitar un tall prematur. La tensió de tall també s'ha de reduir quan es descarrega a temperatures molt baixes, ja que la tensió de la bateria baixa i la resistència interna de la bateria augmenta.
La càrrega excessiva d'una bateria de plom àcid pot produir sulfur d'hidrogen, un gas incolor, verinós i inflamable que fa olor a ous podrits. El sulfur d'hidrogen també es produeix durant la descomposició de la matèria orgànica en pantans i clavegueres i està present en gasos volcànics i gas natural. El gas és més pesat que l'aire i s'acumula al fons d'espais poc ventilats. Fort al principi, el sentit de l'olfacte s'apaga amb el temps i les víctimes no són conscients de la presència del gas.
Què constitueix un cicle de descàrrega?
Un cicle de descàrrega/càrrega s'entén habitualment com la descàrrega completa d'una bateria carregada amb una recàrrega posterior, però no sempre és així. Les bateries poques vegades es descarreguen completament i els fabricants solen utilitzar la fórmula del 80% de profunditat de descàrrega (DoD) per valorar una bateria. Això significa que només es lliura el 80% de l'energia disponible i el 20% queda en reserva. El cicle d'una bateria amb una descàrrega inferior a la total augmenta la vida útil, i els fabricants argumenten que això està més a prop d'una representació de camp que d'un cicle complet perquè les bateries es recarreguen habitualment amb una mica de capacitat de recanvi.
No hi ha una definició estàndard sobre què constitueix un cicle de descàrrega. Alguns comptadors de cicles afegeixen un recompte complet quan es carrega una bateria. Una bateria intel·ligent pot requerir una descàrrega del 15 per cent després de la càrrega per qualificar per a un cicle de descàrrega; res menys no es compta com a cicle. Una bateria d'un satèl·lit té un DoD típic del 30 al 40 per cent abans que les bateries es recarreguin durant el dia del satèl·lit. Una bateria EV nova només pot carregar-se al 80 per cent i descarregar-se fins al 30 per cent. Aquest ample de banda s'amplia gradualment a mesura que la bateria s'esvaeix per proporcionar distàncies de conducció idèntiques. Evitar càrregues i descàrregues completes redueix l'estrès de la bateria.
Un cotxe híbrid només utilitza una fracció de la capacitat durant l'acceleració abans de recarregar la bateria. Engegar el motor d'un vehicle consumeix menys del 5% d'energia de la bateria d'arrencada, i això també s'anomena cicle a la indústria de l'automòbil. La referència al recompte de cicles s'ha de fer en context amb el deure respectiu.
La referència al cicle de descàrrega o al recompte de cicles no es relaciona igualment bé amb totes les aplicacions de la bateria. Un exemple en què comptar els cicles de descàrrega no reflecteix l'estat de vida amb precisió és en un dispositiu d'emmagatzematge (ESS). Aquestes bateries complementen les energies renovables procedents de l'energia eòlica i fotovoltaica, proporcionant energia a curt termini quan es necessita i emmagatzemant si n'excés. El temps que dura entre la càrrega i la descàrrega pot ser en mil·lisegons; un estat de càrrega típic de la bateria és del 40 al 60%. En lloc del recompte de cicles, el recompte de coulombs es pot utilitzar com a mitjà per mesurar el desgast.