ఉత్సర్గ చక్రం అంటే ఏమిటి?

తమ మొదటి హ్యాండ్‌హెల్డ్ పరికరాన్ని చేస్తున్న స్టార్టప్‌తో గత మంగళవారం కాల్ వచ్చింది. వారి వినియోగదారులు బ్యాటరీని ఎన్నిసార్లు ఛార్జ్ చేయగలరని PM నన్ను అడిగారు. ఆధారపడి ఉంటుందని నేను చెప్పాను. అతనికి ఒక నంబర్ కావాలి. నేను అతనికి 500 చెప్పాను, బహుశా, ఫీల్డ్‌లో ఎప్పటికీ ఉండని ఖచ్చితమైన పరిస్థితుల్లో.

డిశ్చార్జ్ సైకిళ్ల సమస్య అది. కాన్సెప్ట్ చాలా సులభం, కానీ నిజమైన ఉత్పత్తులకు దీన్ని వర్తింపజేయడం వేగంగా సంక్లిష్టంగా మారుతుంది.

మీ బ్యాటరీ ప్లగ్ ఇన్‌లను{0}} లెక్కించదు. ఇది సామర్థ్యం నిర్గమాంశను గణిస్తుంది. నేమ్‌ప్లేట్ సామర్థ్యంలో 100% డ్రెయిన్ చేయండి మరియు అది ఒక చక్రం. దీన్ని ఒకే షాట్‌లో చేయండి లేదా పాక్షికంగా విడుదల చేసిన వారంలో - అదే ఫలితం.

ప్రస్తుతం మీ ఫ్లాష్‌లైట్‌లో కూర్చున్న 18650 సైకిల్ 47 లేదా సైకిల్ 212లో ఉండవచ్చు. మీరు amp-గంటలు మతపరంగా ట్రాక్ చేస్తే తప్ప, మీకు ఏమీ తెలియదు. సెల్ ఖచ్చితంగా తెలియదు. లోపల చిన్న కౌంటర్ లేదు. మీ BMS దీనిని కూలంబ్ లెక్కింపు మరియు కూలంబ్ లెక్కింపు డ్రిఫ్ట్‌ల ఆధారంగా అంచనా వేస్తుంది. వాస్తవ క్యాలెండర్ వృద్ధాప్యంతో పోలిస్తే నివేదించబడిన సైకిల్ కౌంట్ 30% ఆఫ్‌లో ఉన్న చోట నేను ప్యాక్‌లను వేరు చేసాను.

శామ్సంగ్ SDI 2019లో కొంత డేటాను ప్రచురించింది, వాటి 21700 సెల్‌లు సైకిల్ 300 వద్ద వారి ప్రామాణిక పరీక్ష ప్రోటోకాల్‌లో 83% సామర్థ్యం నిలుపుదలని చూపుతున్నాయి. అదే యుగానికి చెందిన పానాసోనిక్ NCR సెల్‌లు 300 సైకిల్స్‌లో 78% లాగా ఉన్నాయి. CC-CV ఛార్జింగ్ 0.5C మరియు డిశ్చార్జ్ 1C నుండి 2.5V కటాఫ్‌తో 23 డిగ్రీల క్లైమేట్ ఛాంబర్‌ల నుండి ఈ నంబర్‌లు వచ్చాయి. మీ వినియోగ కేస్ క్లైమేట్ ఛాంబర్ కానందున మీ మైలేజ్ మారుతూ ఉంటుంది.

ఈ పరిశ్రమలోని ప్రతి ఒక్కరూ ఒక రకమైన మేజిక్ లివర్ లాగా డిచ్ఛార్జ్ యొక్క లోతు గురించి మాట్లాడుతారు. నిస్సార చక్రాలు జీవితాన్ని పొడిగిస్తాయి, లోతైన చక్రాలు కణాలను వేగంగా చంపుతాయి. తగినంత నిజం. కానీ చాలా మంది ప్రజలు ఆశించిన విధంగా సంబంధం లేదు.

నేను 2021లో ఒక సైడ్ ప్రాజెక్ట్‌ని అమలు చేసాను, వైద్య పరికర కస్టమర్ కోసం దీనిని లెక్కించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నాను. మేము ఒకే ఉత్పత్తి స్థలం నుండి 200 సెల్‌లను తీసుకున్నాము, వాటిని సమూహాలుగా విభజించాము మరియు వాటిని ఎనిమిది నెలల పాటు వివిధ DoD స్థాయిలలో సైకిల్ చేసాము. 100% DoD సమూహం చక్రం 380 చుట్టూ క్రాట్ చేయబడింది. 60% DoD సమూహం ఇప్పటికీ 900 పూర్తి చక్రాలకు సమానమైన 88% సామర్థ్యంతో ఉంది. 30% DoD సమూహం ఒక సంవత్సరం తర్వాత ఎటువంటి క్షీణతను చూపించలేదు.

కానీ డేటాషీట్‌లు మీకు ఏమి చెప్పవు. క్యాలెండర్ వృద్ధాప్యం సైక్లింగ్‌తో సంబంధం లేకుండా దాదాపు ఒకే రేటుతో అన్ని సమూహాలలో తినేస్తోంది. పది నెల నాటికి, మేము కేవలం తాకని సెల్‌లు కూడా 4-5% సామర్థ్యాన్ని 25 డిగ్రీల గదిలో 50% ఛార్జ్‌లో కూర్చోబెట్టాయి. గట్టిగా సైకిల్ చేసిన కణాలు రెండు దిశల నుండి దెబ్బతింటున్నాయి - సైకిల్ ఏజింగ్ ప్లస్ క్యాలెండర్ ఏజింగ్ ఒకదానిపై ఒకటి పేర్చడం.

కాబట్టి మీ కస్టమర్ వారి రెండు-సంవత్సరాల-పరికరాన్ని వారు "కేవలం ఉపయోగించనప్పటికీ" - ఎందుకు ఎక్కువ కాలం ఉండదని అడిగినప్పుడు.

Discharge Cycle

టక్సన్‌లోని ఒక షెడ్‌లో మూడు వేసవికాలం గడిపిన గోల్ఫ్ కార్ట్ బ్యాటరీ ప్యాక్ నుండి నా గ్యారేజీలో సెల్‌ల బాక్స్‌ని పొందాను. యజమాని తాను బండిని నెలకు రెండుసార్లు మాత్రమే ఉపయోగిస్తానని ప్రమాణం చేశాడు. ప్యాక్ 2000 సైకిళ్లకు రేట్ చేయబడింది. ఇది 160 వద్ద మరణించింది. కణాలు బాహ్యంగా బాగా కనిపించాయి. పగిలిన ఒకటి తెరిచి ఉంది మరియు జెల్లీ రోల్ సెపరేటర్‌పై గోధుమ రంగు మచ్చలను కలిగి ఉంది. ఎలక్ట్రోలైట్ పాక్షికంగా కుళ్ళిపోయింది.

వేడి లిథియం కణాలను చంపుతుంది. డెడ్ షార్ట్ లాగా ఫాస్ట్ కాదు. నెమ్మదిగా, కౌంటర్లో వెన్నని వదిలివేయడం వంటిది.

అర్హేనియస్ సంబంధం మీకు 25 డిగ్రీల కంటే ఎక్కువ ఉన్న ప్రతి 10 డిగ్రీకి దాదాపు 2x క్షీణత రేటును అందిస్తుంది. కానీ కెమిస్ట్రీలో ఇది సగటు. నేను పరీక్షించిన NMC సెల్‌లు వేగంగా పడిపోయాయి. LFP మెరుగ్గా నిలిచింది. మేము ధరించగలిగిన వాటి కోసం ఉపయోగించే పర్సు కణాలు ఒకే రసాయన శాస్త్రంతో స్థూపాకార కణాల కంటే ఎక్కువ సున్నితంగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే ఉష్ణ ద్రవ్యరాశి తక్కువగా ఉంటుంది మరియు అవి లోడ్ కింద వేడిగా ఉంటాయి.

చల్లని ఉత్సర్గ బాధించేది కానీ విధ్వంసం కాదు. మీరు తాత్కాలికంగా సామర్థ్యాన్ని కోల్పోతారు. సెల్ వేడెక్కినప్పుడు అది తిరిగి వస్తుంది. నేను -15 డిగ్రీ వద్ద సెల్‌లను డిశ్చార్జ్ చేసాను, అది 61% రేట్ కెపాసిటీని మాత్రమే ఇచ్చింది, ఆపై వాటిని గది ఉష్ణోగ్రతకు వెచ్చగా ఉంచి, తదుపరి డిశ్చార్జ్‌లో పూర్తి 3.2Ahని పొందాను. కోల్డ్ ఛార్జింగ్ అనేది కిల్లర్ - యానోడ్‌పై లిథియం ప్లేటింగ్. ఆ నష్టం శాశ్వతం. సరిగ్గా ఈ కారణంగానే చాలా BMSలు 0 డిగ్రీ కంటే తక్కువ ఛార్జింగ్‌ని లాక్ అవుట్ చేస్తాయి.

ప్రతి ఉత్సర్గ లిథియం అయాన్లను గ్రాఫైట్ యానోడ్ నుండి కాథోడ్‌కు తరలిస్తుంది. ప్రతి ఛార్జ్ వారిని వెనక్కి నెట్టివేస్తుంది. ఇలా తగినంత సార్లు చేయండి మరియు విషయాలు విచ్ఛిన్నం అవుతాయి.

యానోడ్‌పై SEI పొర చిక్కగా ఉంటుంది. ఆ పొర అక్కడ ఉండాలి - ఇది గ్రాఫైట్‌ను ఎలక్ట్రోలైట్ నుండి రక్షిస్తుంది. కానీ ఇది ప్రతి చక్రంతో పెరుగుతుంది మరియు పెరుగుదల అంటే శక్తిని నిల్వ చేయగల లిథియంను వినియోగిస్తుంది. నాటకీయంగా ఏమీ జరగనప్పుడు కూడా సామర్థ్యం క్షీణిస్తుంది.

కాథోడ్ కణాలు పగుళ్లు. NMC మరియు NCA కాథోడ్‌లు స్ఫటిక నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి లిథియం లోపలికి మరియు వెలుపలికి కదులుతున్నప్పుడు విస్తరిస్తాయి మరియు కుదించబడతాయి. మైక్రో-పగుళ్ల రూపం. ఉపరితల వైశాల్యం పెరుగుతుంది. సైడ్ రియాక్షన్స్ వేగవంతమవుతాయి. నేను అదే బ్యాచ్‌లోని తాజా కణాలతో పోల్చితే మైక్రోస్కోప్ కింద పగిలిన గాజులా కనిపించే-హై సైకిల్ కణాల నుండి క్యాథోడ్ కణాల క్రాస్ సెక్షన్‌లను చూశాను.

ఎలక్ట్రోలైట్ విచ్ఛిన్నమవుతుంది. ట్రేస్ వాటర్ సమస్యలను కలిగిస్తుంది. అధిక వోల్టేజ్ ఆక్సీకరణను వేగవంతం చేస్తుంది. మీరు గ్యాస్ ఉత్పాదన, పెరిగిన ఇంపెడెన్స్ మరియు చివరికి సెల్ ఉబ్బు లేదా వెంట్స్‌తో ముగుస్తుంది.

ఇవేవీ సమంగా జరగవు. మీ సిరీస్ స్ట్రింగ్‌లోని సెల్‌లు వేడిగా రన్ అవుతాయి లేదా కొంచెం తక్కువ సామర్థ్యంతో వేగంగా ప్రారంభమవుతాయి. ఒకటి లేదా రెండు సంవత్సరాల తర్వాత, మీ "సరిపోలిన" ప్యాక్ సరిపోలడం లేదు. బలహీనమైన కణం డిశ్చార్జ్‌పై మొత్తం స్ట్రింగ్‌ను పరిమితం చేస్తుంది మరియు కొనసాగించడానికి ప్రయత్నిస్తూ ఎక్కువ పని చేస్తుంది. అక్కడి నుంచి మృత్యువు మురిపించింది.

IEC 62660 మరియు వివిధ UL ప్రమాణాలు మీకు ఆధారాన్ని అందిస్తాయి. వాటిని పాస్ చేయండి మరియు మీరు ఉత్పత్తిని రవాణా చేయవచ్చు. కానీ నేను సెల్‌ల ఏస్ సర్టిఫికేషన్ టెస్టింగ్‌ని చూశాను మరియు ఆరు నెలల తర్వాత వాచిన పౌచ్‌లతో ఫీల్డ్ రిటర్న్స్‌లో కనిపించాను.

ధృవీకరణ పరీక్షలు ల్యాబ్‌లలో పునరావృతమయ్యేలా రూపొందించబడ్డాయి, నిజమైన వినియోగాన్ని అనుకరించడానికి కాదు. ఎవరూ తమ ఫోన్‌ను సరిగ్గా 0.5C స్థిరమైన కరెంట్‌లో ఉపయోగించరు. ఎవరూ తమ పవర్ టూల్‌ను 25 డిగ్రీ వద్ద ఖచ్చితమైన CC-CV ప్రొఫైల్‌లో ఛార్జ్ చేయరు.

మీ ప్యాక్ ఎలా పని చేస్తుందో అర్థం చేసుకోవడంలో మీరు తీవ్రంగా ఉన్నట్లయితే, మీరు మీ వాస్తవ వినియోగదారుకు సరిపోయే టెస్ట్ ప్రోటోకాల్‌ను రూపొందించాలి. మీరు ఊహించిన ఉత్సర్గ కరెంట్‌ని ప్రొఫైల్ చేయండి. మిగిలిన కాలాలను చేర్చండి. మీ ఉత్పత్తి చూసే ఉష్ణోగ్రత తీవ్రతలను నొక్కండి. గణాంక విశ్వాసాన్ని పొందడానికి తగినంత సెల్‌లను అమలు చేయండి - మరియు దీని అర్థం ఒక్కో పరీక్ష పరిస్థితికి కనీసం 15-20, చాలా స్టార్టప్‌లు తప్పించుకోవడానికి ప్రయత్నించే 3-5 కాదు.

జీవిత పరీక్ష ప్రారంభంలో విఫలమయ్యే కణాలు దాదాపు ఎల్లప్పుడూ తయారీ లోపాలను కలిగి ఉంటాయి. ఎలక్ట్రోడ్‌లో బర్ర్స్, కాలుష్యం, ట్యాబ్‌లపై చెడు వెల్డ్స్. అవి మొదటి 50 సైకిళ్లలో కనిపిస్తాయి. - ఆలస్యంగా విఫలమయ్యే సెల్‌లు మీ డిజైన్ గురించి మీకు తెలియజేస్తాయి.

మీ వినియోగదారు ప్రొఫైల్ మీకు తెలిస్తే మీరు ఆశించిన సైకిల్ జీవితాన్ని లెక్కించవచ్చు. ప్రతిరోజూ ఛార్జ్ చేయబడే ఫోన్, -ని ప్లగిన్ చేసే ముందు సగటున 20%కి తగ్గిపోతుంది, అది రోజుకు దాదాపు 0.8 సైకిళ్లు. రెండు-సంవత్సరాల ఆశించిన జీవితం, మీరు 580 చక్రాలను చూస్తున్నారు. మీ సెల్‌లు 500 సైకిల్‌ల నుండి 80% సామర్థ్యం వరకు రేట్ చేయబడితే, మీరు దాదాపు 18వ నెలలో ఫిర్యాదులను చూడడం ప్రారంభించబోతున్నారు.

అందుకే యాపిల్ మరియు శాంసంగ్ తమ ప్యాక్‌లను ప్రచారం చేసిన సామర్థ్యానికి సంబంధించి అధిక పరిమాణంలో ఉంచుతాయి. మీరు మీ ఫోన్‌లో చూసే "100%" సెల్‌లు కలిగి ఉన్న దానిలో 100% కాదు. కణాలపై ఒత్తిడిని తగ్గించడానికి వారు పైభాగంలో మరియు దిగువన బఫర్‌ను ఉంచుతారు. మీ ఫోన్ 4500mAh భౌతిక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు కానీ సాఫ్ట్‌వేర్ దానిలో 4000mAhని మాత్రమే ఉపయోగించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

అదే ఆలోచన ఏదైనా బ్యాటరీ ఉత్పత్తికి పని చేస్తుంది. మీరు మీ సైకిల్ జీవిత లక్ష్యాన్ని మెరుగైన సెల్‌లతో - చేరుకోవచ్చు, దీనికి ఎక్కువ ఖర్చవుతుంది - లేదా అదనపు సామర్థ్యంతో మరియు సెల్‌లను సులభంగా రన్ చేయడం ద్వారా మీరు దాన్ని చేరుకోవచ్చు. మీరు వారంటీ నిల్వలను కారకం చేసినప్పుడు రెండవ ఎంపిక సాధారణంగా మొత్తం ఖర్చుపై గెలుస్తుంది.

Discharge Cycle

ఉత్సర్గ చక్రం అనేది దుస్తులను లెక్కించడానికి ఒక మార్గం. కారులో ఓడోమీటర్ మైళ్ల లాగా, కానీ మైళ్లకు మరియు మిగిలిన జీవితానికి మధ్య ఉన్న సంబంధం స్క్విషియర్. 300 సైకిళ్ల వద్ద ఉన్న రెండు ప్యాక్‌లు అవి అక్కడికి ఎలా వచ్చాయి అనేదానిపై ఆధారపడి పూర్తిగా భిన్నమైన మిగిలిన సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

సెల్ తయారీదారులు వారి నంబర్లను మీకు అందిస్తారు. ఆ సంఖ్యలు మీ నిర్దిష్ట ఉత్పత్తికి మరియు మీ నిర్దిష్ట వినియోగదారులకు ఎలా అనువదిస్తాయో గుర్తించడం మీ పని. దానికి ఫార్ములా లేదు. మీరు పరీక్షిస్తారు, మీరు రవాణా చేస్తారు, మీరు ఫీల్డ్ డేటాను చూస్తారు మరియు మీరు సర్దుబాటు చేస్తారు.