Почему внизу батареи холодные: Почему нижняя часть батареи холодная верх горячий что делать

Этот закон не учитывает температуру и возраст батареи. Этот эффект усиливается при более низких температурах или при использовании старых батарей.

Целью нашего исследования было показать эффект Пейкерта в действии. Мы использовали совершенно новые батареи, поэтому в этом эксперименте мы сосредоточились исключительно на температуре.

Наш эксперимент

Мы проверили разницу в производительности между батареями AGM и батареями LiFePO4 в четырех разных температурных диапазонах. Даже при комнатной температуре (67-72 градуса) наши аккумуляторы смогли превзойти аккумуляторы AGM. Мы начали тестирование при комнатной температуре и дошли до 13-18° F.

Для этого исследования мы использовали две недавно приобретенные батареи AGM Group 31 12 В по 105 Ач каждая и две новые батареи Battle Born 12 В LiFePO4 емкостью 100 Ач, собранные на нашем заводе здесь, в Спарксе, штат Невада.

Батареи LiFePO4 и батареи AGM были протестированы при постоянной скорости разряда тока.

Аккумуляторы были разряжены при рекомендуемой отраслевой глубине разряда 50%. Аккумуляторы LiFePO4 были разряжены до 11,8 В, а свинцово-кислотные аккумуляторы AGM — до 12,2 В.

Батареи были протестированы в четырех различных температурных диапазонах:  

• 67–72° по Фаренгейту (комнатная температура)
• 33-37° по Фаренгейту
• 26-30° по Фаренгейту
• 13-18° по Фаренгейту  

 Аккумуляторы были протестированы в четырех различных диапазонах нагрузки в каждом диапазоне температур: 30 А, 50 А и 80 А.

Мы НЕ проводили тестирование нагрузки 10 А, поскольку она потребляет такую ​​минимальную нагрузку, что означает, что результаты были скорее базовыми или контрольными.

Во время каждого теста непрерывно записывались как наборы напряжения, так и тока. Если вам интересно, какое оборудование мы использовали, ознакомьтесь с нашим техническим документом.

Для каждой серии испытаний батареи полностью заряжались при комнатной температуре, а затем охлаждались до целевого диапазона температур. Как только батареи достигли заданной дальности, они были разряжены и отслеживались. Морозильный ларь был оснащен электрическим релейным регулятором температуры, чтобы обойти собственный терморегулятор морозильного ларя.

После этого второго испытания на разряд аккумуляторные батареи были полностью заряжены при комнатной температуре, прежде чем был проведен новый этап испытаний.

Результаты 

Результаты показывают, что при более низких температурах все  аккумуляторы демонстрируют некоторое уменьшение емкости, но это уменьшение емкости намного больше  у аккумулятора AGM по сравнению с аккумулятором LiFePO4, емкость которого уменьшилась лишь незначительно.

Результаты этого исследования продемонстрировали , что, несмотря на то, что аккумуляторы AGM и LiFePO4 подвержены низкотемпературным разрядам, аккумуляторы LiFePO4 могут работать  значительно лучше , чем аккумуляторы AGM.

Несмотря на то, что блоки аккумуляторов были сопоставимого размера Ач , мощность свинцово-кислотных аккумуляторов при высоких скоростях разряда и низких температурах делала этот блок аккумуляторов  почти бесполезным .

Аккумуляторы LiFePO4 превзошли аккумуляторы AGM в в каждом проведенном нами тесте . Обратите внимание, что мы представили наши результаты в ампер-часах, поскольку это наиболее широко используемый способ представления мощности батареи. Смотрите наши результаты ниже.

Хотя разрядка батареи при комнатной температуре при 30-амперной нагрузке не является большой нагрузкой, важно установить барометр для теста.

30 А

• LiFePO4: 206,98 Ач из 200 Ач
• AGM: 63,27 Ач из 210 Ач

Несмотря на то, что наши аккумуляторы рассчитаны на 100 Ач, иногда вы можете получить немного больше Ач (например, 103 Ач) от аккумулятора. Из-за нашего контроля качества мы никогда не отправляем аккумулятор емкостью менее 100 Ач. Короче говоря, 100 Ач — это минимальная мощность, которую вы можете получить от наших аккумуляторов BB10012.

Даже при комнатной температуре свинцово-кислотные аккумуляторы не могут выдать даже одной трети своей обещанной емкости. Это обычная свинцово-кислотная батарея при нормальной температуре. Выходная мощность батарей LiFePO4 по сравнению с батареями AGM намного выше, даже при базовой температуре!

Но посмотрите, что происходит при тестировании при 80 А:

80A

• LiFePO4: 190,81 Ач из 200 Ач
• AGM: 11,25 Ач из 210 Ач

Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM выдали 11,25 ампер-часов из 210 обещанных ампер-часов. Это означает, что можно использовать около 5 % емкости аккумулятора.

Аккумулятор LiFePO4 вырабатывал в  17 раз  больше энергии, чем свинцово-кислотные аккумуляторы AGM. Даже с самыми близкими результатами батареи LiFePO4 по-прежнему выдавали в три раза больше энергии , чем батареи AGM при этой температуре.

Аккумуляторы были доведены до 100% заряда, чтобы выровнять игровое поле, и снова протестированы. На этот раз мы тестировали аккумуляторы при температуре 33-37° F, почти замерзая, но не совсем.

Разряжаясь с той же скоростью, батареи LiFePO4 и превосходили батареи AGM на всех уровнях.

30 А

• LiFePO4: 199,28 Ач из 200 Ач
• AGM: 42,02 Ач из 210 Ач

Батареи LiFePO4 Battle Born при токе 30 А обеспечивают в 4,8 раза больше энергии, чем батареи AGM.

80 А

• LiFePO4: 190,7 Ач из 200 Ач
• AGM: 11,23 Ач из 210 Ач

Аккумуляторы LiFePO4 при токе 80 А обеспечивают в 17 раз больше энергии. Подумайте обо всех вещах, которые вы могли бы привести в действие с таким количеством энергии!

Аккумуляторы LiFePO4 выдают почти 100 % обещанного значения А·ч при этой более низкой температуре. По сравнению с аккумуляторами AGM, которые теряют еще третьих своей энергии при этой температуре.

Следующий диапазон температур, по правде говоря, самый спорный диапазон, когда речь идет о низкой температуре и литиевых батареях.

Это наиболее широко обсуждаемый диапазон, потому что при 25 ° F батарея Battle Born больше не будет заряжаться из-за BMS. И он не будет заряжать аккумулятор, пока он не превысит 32 ° F. Это сделано для защиты аккумулятора при более низких температурах. Естественно, большинство наших клиентов проявляют любопытство и задают вопросы именно об этом температурном диапазоне.

30 А

• LiFePO4: 178,18 Ач из 200 Ач
• AGM: 41,23 Ач из 210 Ач

При токе 30 А батареи AGM обеспечивают некоторую мощность при более низкой температуре, но это лишь часть их обещанной емкости. Сравните это с нашими батареями LiFePO4, которые обеспечивают в четыре раза больше мощности, чем батарея AGM, при такой скорости и температуре (не говоря уже о том, что они весят в несколько раз меньше).

80A

• LiFePO4: 175,03 Ач из 200 Ач
• AGM: 0,38 Ач из 210 Ач

Окончательное испытание проводилось в диапазоне 13–18°F.

В этом диапазоне температур блок батарей LiFePO4 не может быть перезаряжен, так как его температура ниже допустимой температуры зарядки 25°F, установленной внутренней BMS. Это означает, что для банка LiFePO4 больше не собирались данные о заряде, в то время как тест для банка аккумуляторов AGM продолжался.

При таких низких температурах большинство жилых домов и лодок будут испытывать другие механические или электрические проблемы. Если ваша установка специально не предназначена для работы в таком холодном климате, мы бы не рекомендовали ее.

30 А

• LiFePO4: 166,21 Ач из 200 Ач
• AGM: 31,94 Ач из 210 Ач

Аккумуляторы AGM снова показали часть своей обещанной емкости, которая даже ниже при этой более низкой температуре. Результаты следующего теста на 80 А поистине ошеломляют.

80A

• LiFePO4: 154,45 Ач из 200 Ач
• AGM: 0,65 Ач из 210 Ач

Аккумуляторы AGM были все еще неспособными производить даже один ампер час мощности при 80А. Он выдавал всего 0,65 ампер-часа, что не очень много. Конечно, он работал немного лучше, чем в диапазоне 26-30, однако это все еще не впечатляет! Аккумуляторы AGM обеспечивают небольшое количество энергии при такой низкой температуре.

Из-за низких температур аккумуляторы AGM могут показывать непостоянные и ненадежные показания напряжения. Использование любых аккумуляторов при такой температуре не рекомендуется.

Аккумуляторы Battle Born LiFePO4 при потреблении 80 ампер смогли обеспечить 154,45 ампер-часа. Опять же, батареи LiFePO4 обеспечивают большую мощность, чем когда-либо батареи AGM, даже при такой температуре замерзания.

То, что аккумуляторы LiFePO4 нельзя заряжать на морозе, не означает, что их нельзя использовать на морозе!

Обсужденные результаты 

Необходимо обработать много данных. Давайте сломаем это.

Следует отметить, что эффект Пейкерта виден в этом исследовании, особенно для свинцово-кислотных аккумуляторов AGM. По мере увеличения скорости разряда емкость уменьшается. Мы видели это непосредственно в нашем исследовании. Чем больше мы увеличивали скорость разряда (вместе с изменениями температуры), тем меньше энергии могли выдавать батареи.

Что еще более важно, посмотрите, что происходит со свинцово-кислотными аккумуляторами AGM при самых низких температурах. При 13-18° F емкость снижается с 31,94 ампер-часа до практически нуля .

Чад из LivingTheVanLife Благодаря нашим батареям с подогревом не имеет себе равных благодаря нашим батареям с подогревом.

Повышенное сопротивление при более низких температурах составляет для свинцово-кислотных аккумуляторов.

Целью этого исследования является демонстрация того, что даже несмотря на то, что наши литий-железо-фосфатные батареи имеют низкотемпературную отсечку, вы не можете извлекать или подавать ток в свинцово-кислотную или AGM-систему аналогичного размера при низких температурах.  

Мы в Battle Born Batteries знаем, что многие из наших клиентов хотят иметь возможность легко заряжать и разряжать свои батареи при очень низких температурах. Мы придумали несколько решений.

Наши решения по отоплению

Во-первых, у нас есть собственное решение для внешнего обогрева в Battle Born Batteries. Вы можете приобрести нашу внешнюю нагревательную пленку и безопасно нагревать и поддерживать температуру батареи выше нуля. Это позволит вашей батарее заряжаться и разряжаться с соответствующей емкостью. Важно отметить, что не используйте свинцово-кислотное нагревательное одеяло или грелку с LiFePO4, так как вы можете повредить аккумулятор.

Команда Battle Born разрабатывает вариант внутреннего слуха для наших батарей следующего поколения. Мы разработали внутреннее решение для обогрева, которое помогает поддерживать температуру батареи чуть выше точки замерзания. Энергия для этого тепла поступает либо от вашего зарядного устройства, либо от самой батареи, гарантируя, что вы всегда можете поддерживать температуру батареи в пределах соответствующих уровней температуры для работы. Эти батареи скоро появятся, так что следите за обновлениями! Следите за нашими новостями в Instagram и Facebook, чтобы не пропустить специальные объявления.

Для наших аккумуляторов LiFePO4 существует множество решений по нагреву. Если вам интересно, какие из них могут подойти вам и вашей системе, позвоните нам по телефону (855) 292-2831 или напишите нам по адресу [email protected].

Свинец мертв: заключение 

Миф о том, что батареи AGM работают лучше, чем батареи Battle Born LiFePO4 при низких температурах, – это всего лишь миф. Данные показывают, что батареи LiFePO4 работают исключительно при высокой мощности и при низких температурах, особенно по сравнению с аккумуляторами AGM.

Аккумуляторы LiFePO4 превзошли аккумуляторы AGM в в каждом проведенном тесте. Независимо от температуры или потребляемой мощности батареи Battle Born LiFePO4 доставлялись неоднократно.

Наше отключение при низких температурах не означает, что вы не можете использовать аккумулятор при низких температурах!

Внутренняя система BMS предназначена для защиты вашей батареи, чего не могут сделать батареи AGM. Запрет на зарядку при отрицательных температурах сохраняет аккумулятор LiFePO4, поэтому вы все еще можете его использовать!

Не волнуйтесь — вы все равно получите больше энергии от батареи Battle Born при температуре ниже нуля, чем от батареи AGM при любой температуре. Важно помнить, что мы провели наше тестирование, чтобы смоделировать системные параметры, аналогичные реальным системам клиентов, и это полностью сохранило бы жизненные циклы батареи AGM, чтобы максимально использовать ее.

Если вы хотите прочитать опубликованный технический документ, нажмите здесь.

Поделись

У Теслы проблемы с температурой

Эксперты по аккумуляторам подтверждают это, и водители должны это понимать.

Компактный седан Tesla Model 3. (Фото Sjoerd van der Wal/Getty Images)

Для начала позвольте мне просто сказать, что я люблю свою Tesla. Это спортивный автомобиль с белым кожаным салоном, который превратился в пригородный седан. Вождение похоже на то, как будто тебя подбирает Ричард Гир на Голливудском бульваре, за исключением того, что ты платишь за машину. Проще говоря, Tesla Model 3 заставляет наш семейный BMW чувствовать себя консервным универсалом Chevy Chase. И конечно, это лучше для планеты.

Очень жаль, что наша поездка на выходных зимой обернулась такой катастрофой.

Мы ехали из Нью-Йорка в Вермонт, где лозунг штата должен быть «Потому что здесь можно водить». Это легкая, свежая 184-мильная поездка по Taconic State Parkway. На самом деле это так просто, что мы не подумали проверить, есть ли в пункте назначения нагнетатель, потому что мы просто предположили, что он будет достаточно близко. Ошибка №1. И начинаем мы с «полного бака», т.е. 100% зарядка с дальностью 322 мили, так что мы думаем, что мы золотые. Ошибка №2.

Сто миль в пути, мы должны быть около 222 миль, но это читает 160. Где недостающие 62 мили? Я не знаю, но у меня есть ребенок на заднем сиденье, который не в полной мере понимает сложный нюанс аккумуляторной технологии или тот факт, что нам нужно заряжать, но в радиусе 40 миль от нас нет нагнетателя. место назначения. Это, кстати, Вермонт, а не Северная Дакота.

Итак, мы поехали к ближайшей станции Supercharge в Ли, штат Массачусетс. Тем временем температура упала до минус 2 по Фаренгейту. Когда на улице так холодно, рядом со значком батареи на сенсорном дисплее появляется значок снега, как будто вы еще не заметили, что ваши пальцы обморожены. После 20-минутной зарядки мы прибыли в Манчестер с оставшимися 150 милями. Кажется безопасным, верно? Неправильный. Припарковав машину на ночь при температуре минус 8 градусов по Фаренгейту, батарея потеряла 30 миль. Потому что холод разряжает батарею.

БОЛЬШЕ ОТ FORFORBES ADVISOR

На отраслевом языке это называется «эффективность при низких температурах».

Многомиллиардная проблема

Почему холодная погода так сильно снижает производительность Tesla, мирового лидера по производству электромобилей с рыночной капитализацией более 673 миллиардов долларов (больше, чем у всех американских автопроизводителей вместе взятых)? И как это может произойти в Соединенных Штатах, которые из федерального бюджета финансируют одни из лучших в мире исследований аккумуляторов на ранних стадиях? Действительно, как такое вообще может случиться с современной литий-ионной батареей с микропроцессорным управлением? Особенно с учетом того, что вся автомобильная промышленность переживает крупнейшую трансформацию за столетие, инвестируя миллиарды в попытки обогнать Tesla (NASDAQ: TSLA)?

Все сводится к основному назначению обычной старой батарейки, которую мы, любители сотовых телефонов, воспринимаем как должное.

«Ионы перемещаются внутри батареи между положительным и отрицательным электродами через жидкий электролит. По мере того, как становится холоднее, жидкость становится гуще, приближаясь к замерзанию. Поэтому ионы движутся медленнее, что вызывает большее сопротивление. Чем больше увеличивается сопротивление, тем быстрее вы теряете мощность», — говорит Грег Лесс, доктор философии. Он технический директор лаборатории UM Battery Lab в Анн-Арборе, штат Мичиган. Автомобильная промышленность использует его предприятие для создания аккумуляторов, чтобы масштабировать и тестировать новые идеи для использования в электромобилях.

Современные аккумуляторы оптимизированы для минимально возможного сопротивления, но это явно не поможет нам в полярном вихре. В автомобильном аккумуляторе вы никоим образом не хотите ограничивать поток ионов, а это значит, что вы не хотите ездить в морозную погоду.

«Вы должны держать батарею в тепле, но сама батарея является источником тепла. Вы разряжаете аккумулятор для работы обогревателя», — добавляет Лесс. «Вы определенно можете решить проблемы с температурой, но можете ли вы сделать это и по-прежнему иметь тот же прогноз пробега, который был у вас, когда вы выезжали из гаража? Ответ — нет.»

Думайте об этом как об обычном расходе бензина. Скажем, на наклейке на вашем автомобиле написано, что вы получаете 25 миль на галлон, но на самом деле вы получаете, может быть, 10. Может быть, вы быстро ускоряетесь или даете машине работать на холостом ходу. Если вы будете следовать правилам максимального расхода бензина, максимум, что вы можете получить, — это 25 миль на галлон, но никто не хочет об этом слышать. То же самое и с электромобилями. Они скажут вам, какой у вас «максимальный запас хода» при полной зарядке (322 мили в случае моей модели 3 2020 года), без расчета условий окружающей среды.

Для справки: Tesla выпустила обновление программного обеспечения, запланированное на 12 апреля 2021 года, с примечанием: «Незначительные улучшения в холодную погоду и исправления ошибок». В нем нет никаких подробностей о том, какие будут улучшения, что поражает замерзающих жителей Нью-Йорка как очень Пало-Альто. Что мы знаем точно, так это то, что слова «погода», «температура» и «заморозки» нигде не фигурируют на наклейке автомобиля MODEL 3 Long Range AWD. Скорее крошечный шрифт в правом нижнем углу наклейки гласит:

«Фактические результаты будут различаться по многим причинам, включая условия вождения и то, как вы управляете своим автомобилем и обслуживаете его». Боже, это было написано корпоративным юристом? С таким же успехом можно было бы сказать: Мы не несем ответственности ни за что, что бы ни случилось — особенно за испорченную поездку на выходных в Вермонт. (Tesla не ответила на запросы о комментариях).

На третий день, когда у меня не было времени покататься на снегоступах, увидеть лося или приготовить кленовые оладьи, мне пришлось проехать нервные 40 миль с предполагаемым 96-мильным зарядом на машине, только чтобы добраться до Supercharger всего с 20 миль в запасе. Этот обратный путь занял три часа. После года карантина вы хотите отказаться от своей драгоценной субботы, чтобы зарядить аккумулятор? Думаю, нет. Излишне говорить, что я полностью зарекся от кленовых леденцов, фланелевых пижам и зимних выходных в электромобилях до тех пор, пока самопровозглашенный «Технокинг Теслы» не улучшит свои аккумуляторы и не будет столько нагнетателей, сколько заправок в этой стране. электрическая страна изобилия.

Моя реакция — это именно то, чего хотят избежать производители электромобилей и все, кто верит в наше электрическое будущее. «Как донести это до людей, а не отпугнуть их от электромобилей?» — спрашивает Лесс. «Умерение ожиданий также снижает волнение по поводу перехода на электрический транспорт. Это прекрасная линия, чтобы пройтись.

Немного хороших новостей

Экстремальные температуры никогда не были хороши для батарей. Вот почему мы не оставляем наши мобильные телефоны на солнце. Но мы также говорим о безопасности автомобиля.

«Пользователи должны принимать меры предосторожности, когда погода очень холодная. Но не рассматривайте эту технологию как статическую. Многие ученые пытаются решить эту проблему, и она будет улучшаться», — говорит эксперт по батареям Ширли Менг, профессор наноинженерии и материаловедения Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Мэн является акционером компании South 8 Technologies, , которая разработала химический состав «сжиженный газовый электролит» для перезаряжаемых и первичных литиевых батарей. Компания утверждает, что измененные свойства этого электролита обеспечивают более широкий диапазон рабочих температур от -80 до +60 °C. Однако создание материального решения и его массовое производство — две совершенно разные задачи. «Наши сроки поставки коммерческих аккумуляторов — следующий год (2022), хотя я не могу обещать, когда они начнут широко использоваться», — добавляет Мэн.

Lucid Air от Lucid Motors

Войдите в Lucid Motors

Это гонка к коммерческому финишу, поскольку сегодня почти каждая компания, производящая электромобили, заявляет, что инвестирует в исследования и разработки в области химии аккумуляторов. Актуальным примером является компания по производству электромобилей Lucid Motors, которая в прошлом месяце объявила о своих планах выйти на биржу с оценкой в ​​11,75 млрд долларов через специальную компанию по приобретению под названием SPAC. Это крупнейшая сделка SPAC с участием компании-производителя электромобилей.

Lucid сотрудничает с корейской компанией LG Chem, которая тестирует новые химические составы и архитектуры анодов, которые могут поддерживать более быструю зарядку и лучшие температурные характеристики. » Проводится много исследований по более высокому содержанию силикона в аноде, и все эти материалы абсолютно актуальны. Мы также только что запустили собственную группу по исследованию аккумуляторов, и мы действительно собираемся добиваться этих архитектурных улучшений», — говорит генеральный директор Lucid Питер Роулинсон, бывший руководитель инженерного отдела Tesla.

Теперь ему придется конкурировать с бесстоловой ячейкой Теслы, которая дебютировала в сентябре прошлого года.