График Рагона используется для определения выдаваемой мощности в системах хранения энергии, особенно с литиевыми аккумуляторами. Этот подход позволяет визуализировать соотношение мощности и энергии, помогая выбрать подходящий аккумулятор для оптимального хранения и производительности. Недавние исследования показывают, как старение аккумуляторов влияет как на энергию, так и на мощность.
Часть 1: Основы сюжета Рагона
1.1 Оси и масштаб
Вы используете график Рагона для сравнения аккумуляторных систем, строя график удельная энергия против удельной мощностиВертикальная ось показывает доступную энергию на килограмм, измеряемую в ватт-часах на килограмм (Вт·ч/кг). Горизонтальная ось показывает мощность на килограмм, измеряемую в ватт-часах на килограмм (Вт/кг). Обе оси используют логарифмическую шкалу, что позволяет визуализировать широкий спектр химических составов аккумуляторов и материалов для хранения данных. Такой подход помогает быстро определить соотношение мощности и энергии для различных систем литиевых аккумуляторов. Фреймворк Ragone также включает изокривые, которые отображают постоянное время работы и помогают оценить, как долго аккумулятор может обеспечивать определенную выходную мощность.
Аспект | Описание | Единицы | Тип шкалы |
|---|---|---|---|
Вертикальная ось | Энергия на единицу массы | Втч / кг | логарифмический |
Горизонтальная ось | Мощность на единицу массы | Вт / кг | логарифмический |
Изо кривые | Постоянное время работы | Часов | Прямые линии |
1.2 Интерпретация сюжета
При анализе графика Рагона каждая точка представляет собой моментальный снимок производительности аккумулятора в определённых условиях. Устройства, отображаемые в правом верхнем углу, обеспечивают как высокую энергию, так и высокую мощность, что идеально подходит для ресурсоёмких приложений. Фреймворк Рагона подчёркивает нелинейный баланс мощности и энергии, показывая, как увеличение выходной мощности часто снижает доступную энергию. Для литиевых аккумуляторов эта визуализация помогает выбрать правильный химический состав для вашего приложения, независимо от того, требуется ли вам длительное время работы или быстрый разряд. Настройка эксплуатационных пределов, таких как снижение максимальной мощности ячейки на 9%, смещает положение батареи на графике, что позволяет легко увидеть, как изменения в конструкции влияют на производительность.
1.3 Приложения Рагона
Графики Рагона используются для выбора аккумуляторов и проектирования систем в различных отраслях. Исследователи и инженеры используют фреймворк Рагона для сравнения химических составов литиевых, NMC, LCO, LMO и LiFePO4 аккумуляторов в медицине, робототехнике, системах безопасности, инфраструктуре, потребительской электронике и промышленности. Этот график используется для исследования материалов, оптимизации конструкции и сравнительного анализа производительности. Фреймворк Рагона также можно применять к теплоаккумулирующим материалам и накопителям тепловой энергии, расширяя его применение за пределы электрохимических аккумуляторов. В недавних исследованиях графики Рагона используются даже для оценки новых материалов и конфигураций систем накопления тепловой энергии.
Часть 2: Определение подачи мощности по графику Рагона
2.1 Анализ подачи электроэнергии
При анализе литиевых аккумуляторов для требовательных приложений определение отдаваемой мощности с помощью графика Рагона становится критически важным. График Рагона позволяет визуализировать взаимосвязь между удельной энергией и удельной мощностью для различных химических составов и конфигураций аккумуляторов. Эта структура помогает выбрать оптимальный аккумулятор для вашей системы хранения данных, гарантируя удовлетворение как энергетических, так и энергетических потребностей.
Практический пример: литий-железо-фосфатный элемент A123 APR18650M1
Рассмотрим литий-железо-фосфатный (LiFePO123) элемент A18650 APR1M4. Этот аккумулятор обеспечивает постоянный ток разряда 30 А и может выдавать мощность до 40 Вт при кратковременных импульсах. На графике ёмкости этот элемент находится в области высокой мощности, превосходя многие другие литиевые элементы по мощности разряда. Для сравнения, элементы Sanyo UR18650F и Sanyo UR18650W обеспечивают более высокую энергию, но меньшую мощность. В таблице ниже приведены основные показатели производительности этих литиевых аккумуляторов:
Модель | Химия | Емкость (мАч) | Максимальный разряд (А) | Удельная энергия (Втч/кг) | Удельная мощность (Вт/кг) | Типичное применение |
|---|---|---|---|---|---|---|
А123 АПР18650М1 | LiFePO4 | 1100 | 30 | 100-180 | До 4000 | Электроинструменты, электромобили |
Sanyo UR18650F | NMC | 2600 | 5 | 160-270 | 500-1000 | Бытовая электроника |
Sanyo UR18650W | LMO | 1500 | 20 | 120-170 | 2000-3000 | Робототехника, промышленная |
Вы видите, что элемент A123 отличается превосходной максимальной разрядной мощностью, что делает его идеальным для приложений, требующих быстрой подачи энергии. Диаграмма рагона визуально разделяет эти химические составы, помогая вам определить, какой аккумулятор лучше всего соответствует вашим потребностям в хранении и разряде.
Шаг за шагом: определение возможностей подачи электроэнергии
Чтобы определить мощность, отдаваемую литиевыми аккумуляторами, с помощью графика мощности, выполните следующие действия:
Соберите экспериментальные данные
Соберите значения удельной энергии (Вт⋅ч/кг) и удельной мощности (Вт/кг) для каждого тестируемого аккумулятора. Используйте гальваностатический разряд при различных токах и температурах для измерения производительности.Данные о графике Рагона
Отметьте точки данных для каждой батареи на графике. Вертикальная ось отображает энергию, а горизонтальная — мощность, оба значения в логарифмическом масштабе.Анализ кривых изотерм
Обратите внимание на диагональные линии, отображающие постоянное время разряда. Эти линии помогают оценить, как долго аккумулятор может поддерживать заданную выходную мощность.Сравните химические составы и конфигурации
Оцените положение каждого литиевого аккумулятора на графике. Аккумуляторы высокой мощности, такие как A123 APR18650M1, расположены правее, а аккумуляторы высокой энергии, такие как Sanyo UR18650F, — выше.Выбирайте на основе потребностей приложения
Выберите аккумулятор, который обеспечит баланс энергии и мощности для вашего конкретного применения. Например, выбирайте высокопроизводительные элементы для робототехники или промышленного оборудования, а высокоэнергетические элементы — для бытовой электроники.
Наконечник: График Рагона обеспечивает четкую визуальную основу для сопоставления производительности аккумулятора с требованиями вашей системы, сокращая догадки в процессе выбора.
2.2 Факторы реального мира
При определении отдаваемой мощности по графику мощности необходимо учитывать реальные факторы, влияющие на производительность аккумулятора. К ним относятся температура, старение, скорость разряда и условия хранения. Каждый фактор может изменить положение аккумулятора на графике мощности, влияя как на энергию, так и на отдаваемую мощность.
Температурные эффекты
Высокие или низкие температуры могут снижать как энергозатраты, так и выходную мощность. Например, литиевые аккумуляторы, испытанные при различных температурах, демонстрируют снижение производительности в экстремальных условиях. Это влияет на эффективность хранения и энергоэффективность, особенно при использовании вне помещений или в промышленных условиях.Старение и цикл жизни
С возрастом аккумуляторов снижается их способность обеспечивать максимальную разрядную мощность и энергию. Например, литиевые аккумуляторы LiFePO4 выдерживают 2000–5000 циклов, а литиевые аккумуляторы NMC — 1000–2000 циклов. Это следует учитывать при проектировании систем хранения данных для обеспечения их долгосрочной надежности.Скорость разряда
Более высокие скорости разряда увеличивают мощность, но уменьшают доступную энергию. Экспериментальные данные показывают, что с увеличением скорости разряда удельная энергия падает, а удельная мощность растёт. Таблица ниже иллюстрирует этот эффект:
Параметр | 2.5 мг/см² Загрузка | 3.75 мг/см² Загрузка | 5 мг/см² Загрузка |
|---|---|---|---|
342 | 275 | 218 | |
Удельная плотность мощности (кВт/кг) | 1.6 | 2.6 | 1.8 |
Кулоновская эффективность (%) | 90 | 80 | 70 |
Сохранение емкости после 100 циклов (%) | ≈99.6 (все образцы) | ≈99.6 (все образцы) | ≈99.6 (все образцы) |
Проектные требования
Для поддержания высокой разрядной мощности и надежности хранения может потребоваться увеличение размера батареи или параллельное подключение нескольких элементов. Такой подход обеспечивает стабильную производительность даже при высокой нагрузке.
Примечание: При выборе литиевых аккумуляторов для вашего применения всегда учитывайте удельную энергию и удельную мощность. Правильное соотношение энергии и мощности обеспечивает оптимальную производительность аккумулятора и эффективность хранения.
Выбор для конкретного приложения
Вы должны выбрать аккумулятор в соответствии с областью применения. медицинские приборыиндивидуальные решения в области литиевых аккумуляторов гарантируют безопасность и надежность. Робототехника Системы используют мощные литиевые батареи для быстрого срабатывания. Безопасность. системы требуют стабильного и длительного хранения. Инфраструктура и транспорт требуют надежных и высокоемких литиевых аккумуляторов. Бытовая электроника нужны легкие, высокоэнергетические батареи. Промышленное приложения требуют использования прочных литиевых аккумуляторов с высокой разрядкой.
Вы используете график Рагона для сравнения производительности аккумуляторов, оптимизации конструкции системы хранения данных и выбора подходящего литиевого аккумулятора. Анализируя мощность и энергопотребление, вы подбираете характеристики аккумулятора под свои потребности в хранении данных. Используйте эти данные для более эффективного выбора аккумуляторов, повышения надежности хранения данных и повышения производительности системы в своих проектах.
FAQ
1. Как использовать график Рагона для выбора литиевого аккумулятора для вашего применения?
Удельная энергия и удельная мощность сравниваются на графике Рагона. Это помогает подобрать характеристики аккумулятора в соответствии с требованиями вашей системы к питанию и времени работы.
2. Какие факторы могут изменить положение литиевой батареи на графике Рагона?
Температура, циклическое старение и скорость разряда могут влиять на выходную энергию и мощность. Эти факторы смещают точку данных аккумулятора на графике.
3. Где можно приобрести индивидуальные решения для литиевых аккумуляторов? Large Power?
Вы можете связаться с Large PowerЭксперты OEM/ODM для индивидуальных решений в области литиевых аккумуляторных батарей, которые соответствуют вашим требованиям к области применения и производительности.
