Что такое глубина разряда?

Глубина разряда — это процент емкости, которую вы вытащили из аккумулятора. Если вы начнете с полной мощности и снизите ее до 20%, это будет 80% DoD. Достаточно просто.

Причина, по которой кого-то волнует это число, — это срок службы. В каждой таблице данных батареи указан рейтинг цикла, но этот рейтинг ничего не значит, если не знать Министерство обороны США, в котором он был протестирован. Ячейка, рассчитанная на 4000 циклов при 50% DoD, может дать вам только 1200 циклов, если вы каждый раз используете ее для опорожнения. Я видел, как из-за этого сгорали проекты. Кто-то определяет систему, основываясь на номере цикла в заголовке, не читая мелкий шрифт, и два года спустя пакет поджаривается.

Вот в чем дело. Неглубокая езда на велосипеде продлевает срок службы, но это также означает, что вы платите за емкость, которую никогда не используете. Система мощностью 100 кВтч с ограничением DoD 60% дает вам 60 кВтч за цикл. Вы могли бы купить меньшую упаковку и использовать ее более интенсивно. Имеет ли это смысл, зависит от стоимости ячеек, затрат на замену, ограничений на месте и примерно пятнадцати других переменных. Не существует универсального правильного ответа.

Клетки LFP изменили математику в этом вопросе. Пять лет назад управление NMC на уровне 90% DoD вызывало проблемы. Катодная сторона разваливается. Потеря кислорода, структурная деградация, все обычные подозреваемые. У LFP нет таких режимов отказа при высоком DoD. Вы можете нажать сильнее без такого же штрафа. Вот почему многие проекты стационарных хранилищ перешли на LFP, хотя плотность энергии хуже.

Анодная сторона подвергается нагрузке на обоих концах окна состояния заряда. При температуре около нуля вы вытягиваете литий из графита, который действительно хочет его удержать. Слой SEI трескается и реформируется. Каждый раз, когда он реформируется, он съедает больше лития и емкость падает. При заряде около 100%, особенно при быстрой зарядке, вы рискуете потерять металл. Ни одна из крайностей не способствует долголетию.

Деградация катода сильно зависит от химического состава. NMC111 более стабилен, чем NMC811 при высоком напряжении, но NMC811 обеспечивает большую плотность энергии. Катоды с высоким-никелем выделяют кислород, когда вы делитируете их после определенной точки. Этот кислород реагирует с электролитом и выделяет тепло. Продолжайте делать это, и клетка быстро стареет.

Механический стресс имеет большее значение, чем думает большинство людей. Графит набухает при литиировании. Кремниевые аноды разбухают еще больше. Глубокая циклическая обработка означает большие изменения объема, большую нагрузку на покрытия электродов, большую вероятность расслоения или растрескивания частиц. Некоторые из новых анодов из кремниевых-смесей имеют с этим серьезные проблемы.

Depth of Discharge

Каждая система управления батареями имеет минимальные и максимальные настройки SoC. BMS не позволит вам выйти за это окно. То, что клиент называет «0%» на своем дисплее, вероятно, составляет 5% или 10% фактической SoC. То, что они называют «100%», может быть 95%. Производители делают это, чтобы увеличить прибыль.

Сложность заключается в том, что со временем емкость снижается. Ячейка, которая изначально имела емкость 100 Ач, через три года может иметь емкость 85 Ач. Если ваша BMS все еще использует исходное значение мощности, ваши расчеты Министерства обороны неверны. Хорошие системы периодически перекалибровываются. Дешевые системы этого не делают.

Температура создает еще одну проблему. Элемент при температуре 0 градусов может обеспечить только 60% своей номинальной мощности, даже если вы попытаетесь получить 100% DoD. Литий не может двигаться достаточно быстро. Некоторые системы автоматически снижают лимит Министерства обороны, когда на улице холодно. Другие просто позволяют вам попробовать и потерпеть неудачу.

Depth of Discharge

Для сетевого хранилища 80% DoD является вполне стандартным. Вы получаете достойную утилизацию, не убивая клетки. Приложения для накопления доходов, которым требуется несколько циклов в день, могут увеличиться до 70%, чтобы сохранить жизнь. Резервная мощность, которая большую часть времени простаивает, может позволить себе 90% или выше в тех редких случаях, когда она необходима.

Запас солнечной энергии в жилых домах обычно составляет 80-90 %. Tesla Powerwall работает почти на 100%, но они используют свои собственные элементы и собственную гарантийную математику. Сторонние интеграторы, как правило, более консервативны.

Электромобили повсюду. Отображаемые на панели управления значения 0–100 % не соответствуют фактическим ограничениям ячеек. Производители скрывают емкость с обоих концов. Насколько это зависит от дизайна упаковки и насколько агрессивны их гарантийные обязательства.

Суть в том, что Министерство обороны — это выбор дизайна, а не фиксированное число. Вы выбираете его на основе экономики, устойчивости к риску и требований приложения. Любой, кто говорит вам, что на каждую ситуацию есть один правильный ответ, проделал недостаточно проектов.