Zadaniem akumulatora jest magazynowanie energii i uwalnianie jej w odpowiednim czasie. W tej sekcji zbadano rozładowywanie przy różnych współczynnikach C i oceniono głębokość rozładowania, do której akumulator może bezpiecznie dojść. W dokumencie zaobserwowano także różne sygnatury rozładowania i zbadano żywotność baterii przy różnych schematach ładowania.
Bateria elektrochemiczna ma tę przewagę nad innymi urządzeniami do magazynowania energii, że energia utrzymuje się na wysokim poziomie przez większą część ładowania, a następnie szybko spada w miarę wyczerpywania się ładunku. Superkondensator ma wyładowanie liniowe, a sprężone powietrze i urządzenie magazynujące w postaci koła zamachowego jest odwrotnością akumulatora, dostarczając najwyższą moc na początku.Rysunki 1, 2 i 3ilustrują symulowaną charakterystykę rozładowania zmagazynowanej energii.
Większość akumulatorów może zostać przeciążona na krótko, ale musi to być krótkotrwałe. Żywotność baterii jest bezpośrednio powiązana z poziomem i czasem trwania wywieranego naprężenia, co obejmuje ładowanie, rozładowanie i temperaturę.
Hobbyści zdalnego sterowania (RC) to szczególny rodzaj użytkowników akumulatorów, którzy maksymalnie rozciągają tolerancję na „kruche” akumulatory o wysokiej wydajności, rozładowując je przy temperaturze C wynoszącej 30°C, czyli 30-krotności pojemności znamionowej. Tak ekscytujące, jak helikopter RC, samochód wyścigowy i szybka łódź; oczekiwana trwałość opakowań będzie krótka. Miłośnicy RC doskonale zdają sobie sprawę z kompromisu i są gotowi zarówno zapłacić cenę, jak i stawić czoła dodatkowemu ryzyku bezpieczeństwa.
Aby uzyskać maksymalną energię na wagę, producenci dronów kierują się ku ogniwom o dużej pojemności i wybierają ogniwo energetyczne. Inaczej jest w przypadku branż wymagających dużych obciążeń i długiej żywotności. Zastosowania te dotyczą bardziej wytrzymałych ogniw zasilających o zmniejszonej wydajności.
Głębokość rozładowania
Rozładowania kwasu ołowiowego do 1,75 V/ogniwo; system na bazie niklu do 1,0V/ogniwo; a większość akumulatorów litowo-jonowych do 3,0V/ogniwo. Na tym poziomie zużywa się około 95 procent energii, a jeśli wyładowanie będzie kontynuowane, napięcie gwałtownie spadnie. Aby chronić akumulator przed nadmiernym rozładowaniem, większość urządzeń zapobiega pracy powyżej określonego napięcia końca rozładowania.
Po usunięciu obciążenia po rozładowaniu napięcie sprawnego akumulatora stopniowo powraca do normy i wzrasta do napięcia nominalnego. Różnice w powinowactwie metali w elektrodach wytwarzają ten potencjał napięcia nawet wtedy, gdy bateria jest pusta. Obciążenie pasożytnicze lub wysokie samorozładowanie uniemożliwiają powrót napięcia.
Wysoki prąd obciążenia, jak w przypadku wiercenia w betonie za pomocą elektronarzędzia, obniża napięcie akumulatora, a próg napięcia końcowego rozładowania jest często ustawiany niżej, aby zapobiec przedwczesnemu odcięciu. Napięcie odcięcia powinno być również obniżone podczas rozładowywania w bardzo niskich temperaturach, ponieważ napięcie akumulatora spada, a rezystancja wewnętrzna akumulatora wzrasta.
Nadmierne ładowanie akumulatora kwasowo-ołowiowego może powodować powstawanie siarkowodoru – bezbarwnego, trującego i łatwopalnego gazu o zapachu zgniłych jaj. Siarkowodór powstaje także podczas rozkładu materii organicznej na bagnach i w kanałach ściekowych oraz jest obecny w gazach wulkanicznych i gazie ziemnym. Gaz jest cięższy od powietrza i gromadzi się na dnie słabo wentylowanych pomieszczeń. Z początku silny węch, z czasem zanika, a ofiary nie są świadome obecności gazu.
Co składa się na cykl rozładowania?
Cykl rozładowania/ładowania jest powszechnie rozumiany jako pełne rozładowanie naładowanego akumulatora z późniejszym ładowaniem, ale nie zawsze tak jest. Baterie rzadko są całkowicie rozładowane, a producenci często stosują wzór na głębokość rozładowania wynoszącą 80 procent (DoD) do oceny baterii. Oznacza to, że dostarczane jest tylko 80 procent dostępnej energii, a 20 procent pozostaje w rezerwie. Cykliczne ładowanie akumulatora przy poziomie mniejszym niż pełne rozładowanie wydłuża żywotność, a producenci twierdzą, że jest to bliższe odwzorowaniu w terenie niż pełnemu cyklowi, ponieważ akumulatory są zwykle ładowane z pozostawioną pewną zapasową pojemnością.
Nie ma standardowej definicji cyklu rozładowania. Niektóre liczniki cykli dodają pełną liczbę, gdy akumulator jest naładowany. Inteligentna bateria może wymagać 15-procentowego rozładowania po naładowaniu, aby zakwalifikować się do cyklu rozładowania; cokolwiek mniej nie jest liczone jako cykl. Bateria w satelicie ma typowy DoD wynoszący 30–40 procent, zanim baterie zostaną naładowane w ciągu dnia satelitarnego. Nowy akumulator pojazdu elektrycznego można ładować tylko do 80 procent i rozładowywać do 30 procent. Pasmo to stopniowo się rozszerza w miarę słabnięcia akumulatora, zapewniając identyczne odległości przejazdu. Unikanie pełnego ładowania i rozładowywania zmniejsza obciążenie akumulatora.
Samochód hybrydowy zużywa tylko ułamek mocy podczas przyspieszania, zanim akumulator zostanie naładowany. Rozruch silnika pojazdu pobiera mniej niż 5 procent energii z akumulatora rozruchowego, co w przemyśle motoryzacyjnym nazywa się cyklem. Odniesienia do liczby cykli należy dokonać w kontekście odpowiedniego obowiązku.
Odniesienie do cyklu rozładowania lub liczby cykli nie odnosi się równie dobrze do wszystkich zastosowań akumulatorów. Jednym z przykładów sytuacji, w której liczenie cykli rozładowania nie odzwierciedla dokładnie stanu żywotności, jest urządzenie magazynujące (ESS). Baterie te uzupełniają energię odnawialną z energii wiatrowej i fotowoltaicznej, dostarczając energię krótkoterminową w razie potrzeby i magazynując ją w nadmiarze. Czas między ładowaniem a rozładowaniem może być podawany w milisekundach; typowy stan naładowania akumulatora wynosi 40–60%. Zamiast liczenia cykli, do pomiaru zużycia można zastosować zliczanie kulombów.