Hiệu suất Cu lông (CE) của pin li-ion là gì

Tất cả các loại pin đều có tổn thất. Năng lượng thu được sau khi sạc luôn ít hơn năng lượng đã nạp vào. Sạc cực nhanh và tải nặng cũng làm giảm hiệu suất năng lượng. Điều này cũng góp phần làm pin bị quá tải bằng cách giảm tuổi thọ chu kỳ.

Người ta đang ngày càng quan tâm hơn tới tính hiệu quả năng lượng của pin. Điều này đặc biệt quan trọng với những hệ thống pin lớn như pin xe điện, hệ thống dự trữ năng lượng ESS và pin cho vệ tinh. Hiệu suất pin thường được đo lường bằng Hiệu suất Cu-lông. Một Cu-lông là một đơn vị eletron , tương đương với 1As.

Hiệu suất Coulomb (Coulomb efficiency – CE)

Hiệu suất Coulomb (CE), còn gọi là hiệu suất Farada hoặc hiệu suất dòng điện, mô tả hiệu suất điện tích mà electron được truyền trong pin. CE là tỷ lệ giữa tổng điện tích được trích xuất từ ​​pin với tổng điện tích được đưa vào pin trong một chu kỳ đầy đủ.

Li-ion có một trong những xếp hạng CE cao nhất trong các loại pin sạc. Nó cung cấp hiệu suất vượt quá 99 %. Tuy nhiên, điều này chỉ có thể thực hiện được khi được sạc ở dòng điện vừa phải và ở nhiệt độ mát. Sạc cực nhanh làm giảm CE do tổn thất gây ra bởi chấp  nhận sạc và nhiệt phát sinh, tương tự với sạc rất chậm trong đó tự xả phát huy tác dụng (Xem Nguyên nhân khiến Li-ion chết )

CE của Li-ion tăng lên qua các chu kỳ sạc xả.

Để chứng minh điều này, pin Li-ion Panasonic, E-one Moli, Sony, LG và Samsung ở định dạng cell 18650 đã được sạc xả. Một số cell bắt đầu với hiệu suất coulomb là 99,1 % và cải thiện lên 99,5 % sau 15 chu kỳ. Một số cell bắt đầu ở mức 99,5 % và đạt 99,9 % sau 30 chu kỳ. Tính nhất quán trong các thử nghiệm lặp lại là cao, phản ánh rằng Li-ion là một hệ thống pin rất ổn định.

CE Của pin li-ion biến thiên theo tốc độ sạc và nhiệt độ, tuổi thọ pin.

Axit chì có CE thấp hơn ở mức khoảng 90 % và pin gốc niken thường thấp hơn nữa. Với sạc nhanh, NiCd và NiMH có thể đạt 90 % nhưng sạc chậm sẽ giảm xuống còn khoảng 70 %. Khả năng chấp nhận sạc thấp hơn khi ở trạng thái sạc trên 70 % và tự xả tăng lên khi pin ấm lên vào cuối quá trình sạc là những yếu tố góp phần gây ra CE thấp. Hiệu suất tốt nhất của tất cả các loại pin đạt được ở trạng thái sạc SOC trung bình từ 30 đến 70 %. Tất cả các hệ thống pin đều cung cấp các giá trị CE riêng biệt thay đổi theo tốc độ sạc và nhiệt độ. Tuổi thọ cũng đóng một vai trò.

Hiệu suất Volta

Hiệu suất Volta là một cách khác để đo hiệu suất pin, biểu thị tỷ lệ giữa điện áp xả trung bình và điện áp sạc trung bình. Tổn thất xảy ra do điện áp sạc luôn cao hơn điện áp định mức để kích hoạt phản ứng hóa học bên trong pin.

Hiệu suất năng lượng (Energy efficiency)

Trong khi CE của lithium-ion thường tốt hơn 99 %, hiệu suất năng lượng của pin thấp hơn, và có  liên quan đến tỷ lệ C sạc và xả . Với tỷ lệ sạc 20 giờ là 0,05C, hiệu suất năng lượng là 99 %. Con số này giảm xuống khoảng 97 % ở 0,5C và giảm thêm ở 1C. Trong thế giới thực, Tesla Roadster được cho là có hiệu suất năng lượng là 86 %. Sạc cực nhanh trên các loại EV mới hơn sẽ có tác động tiêu cực đến hiệu suất năng lượng cũng như tuổi thọ pin.