الغرض من البطارية هو تخزين الطاقة وإطلاقها في الوقت المطلوب. يفحص هذا القسم التفريغ بمعدلات C مختلفة ويقيم عمق التفريغ الذي يمكن أن تصل إليه البطارية بأمان. يلاحظ المستند أيضًا توقيعات التفريغ المختلفة ويستكشف عمر البطارية في ظل أنماط تحميل متنوعة.
تتمتع البطارية الكهروكيميائية بميزة تتفوق بها على أجهزة تخزين الطاقة الأخرى حيث تظل الطاقة مرتفعة أثناء معظم الشحن ثم تنخفض بسرعة مع استنفاد الشحن. يحتوي المكثف الفائق على تفريغ خطي، والهواء المضغوط وجهاز تخزين دولاب الموازنة هو عكس البطارية من خلال تقديم أعلى طاقة في البداية.الأشكال 1 و 2 و 3توضيح خصائص التفريغ المحاكاة للطاقة المخزنة.
يمكن أن يتم تحميل معظم البطاريات القابلة لإعادة الشحن بشكل زائد لفترة وجيزة، ولكن يجب أن تظل هذه الفترة قصيرة. ويرتبط طول عمر البطارية بشكل مباشر بمستوى ومدة الضغط الواقع، والذي يشمل الشحن والتفريغ ودرجة الحرارة.
هواة التحكم عن بعد (RC) هم سلالة خاصة من مستخدمي البطاريات الذين يزيدون من تحمل البطاريات "الضعيفة" عالية الأداء إلى الحد الأقصى عن طريق تفريغها بمعدل C يبلغ 30 درجة مئوية، أي 30 ضعف السعة المقدرة. مثيرة مثل طائرة هليكوبتر RC، يمكن أن تكون سيارة السباق والقارب السريع؛ سيكون العمر المتوقع للعبوات قصيرًا. يدرك هواة RC جيدًا التسوية وهم على استعداد لدفع الثمن ومواجهة مخاطر السلامة الإضافية.
للحصول على الحد الأقصى من الطاقة لكل وزن، ينجذب مصنعو الطائرات بدون طيار إلى الخلايا ذات السعة العالية ويختارون خلية الطاقة. وهذا على النقيض من الصناعات التي تتطلب أحمالًا ثقيلة وعمر خدمة طويل. تستخدم هذه التطبيقات خلية الطاقة الأكثر قوة بسعة منخفضة.
عمق التفريغ
تفريغ حمض الرصاص إلى 1.75 فولت/خلية؛ نظام قائم على النيكل إلى 1.0V/خلية؛ ومعظم ليثيوم أيون إلى 3.0V/cell. عند هذا المستوى، يتم استهلاك ما يقرب من 95% من الطاقة، وسوف ينخفض الجهد بسرعة إذا استمر التفريغ. لحماية البطارية من الإفراط في التفريغ، تمنع معظم الأجهزة التشغيل بعد جهد نهاية التفريغ المحدد.
عند إزالة الحمل بعد التفريغ، يتعافى جهد البطارية السليمة تدريجيًا ويرتفع نحو الجهد الاسمي. الاختلافات في تقارب المعادن في الأقطاب الكهربائية تنتج جهد الجهد هذا حتى عندما تكون البطارية فارغة. الحمل الطفيلي أو التفريغ الذاتي العالي يمنع استعادة الجهد.
يؤدي تيار الحمل العالي، كما هو الحال عند الحفر في الخرسانة باستخدام أداة كهربائية، إلى خفض جهد البطارية وغالبًا ما يتم ضبط عتبة جهد نهاية التفريغ على مستوى أقل لمنع الانقطاع المبكر. وينبغي أيضًا خفض جهد القطع عند التفريغ في درجات حرارة شديدة البرودة، حيث ينخفض جهد البطارية وترتفع مقاومة البطارية الداخلية.
يمكن أن يؤدي الشحن الزائد لبطارية حمض الرصاص إلى إنتاج كبريتيد الهيدروجين، وهو غاز عديم اللون وسام وقابل للاشتعال ورائحته تشبه رائحة البيض الفاسد. ويحدث كبريتيد الهيدروجين أيضًا أثناء تحلل المواد العضوية في المستنقعات والمجاري، وهو موجود في الغازات البركانية والغاز الطبيعي. والغاز أثقل من الهواء ويتراكم في قاع الأماكن سيئة التهوية. تكون حاسة الشم قوية في البداية، وتتلاشى بمرور الوقت، ولا يدرك الضحايا وجود الغاز.
ما الذي يشكل دورة التفريغ؟
تُفهم دورة التفريغ/الشحن بشكل عام على أنها التفريغ الكامل للبطارية المشحونة مع إعادة الشحن لاحقًا، ولكن هذا ليس هو الحال دائمًا. نادرًا ما يتم تفريغ البطاريات بالكامل، وغالبًا ما يستخدم المصنعون صيغة عمق التفريغ (DoD) بنسبة 80 بالمائة لتقييم البطارية. وهذا يعني أنه يتم تسليم 80 بالمائة فقط من الطاقة المتاحة وبقاء 20 بالمائة احتياطيًا. يؤدي تدوير البطارية بأقل من التفريغ الكامل إلى زيادة عمر الخدمة، ويقول المصنعون إن هذا أقرب إلى التمثيل الميداني من دورة كاملة لأن البطاريات يتم إعادة شحنها عادةً مع بقاء بعض السعة الاحتياطية.
لا يوجد تعريف موحد لما يشكل دورة التفريغ. تضيف بعض عدادات الدورة عددًا كاملاً عند شحن البطارية. قد تتطلب البطارية الذكية تفريغًا بنسبة 15 بالمائة بعد الشحن للتأهل لدورة التفريغ؛ وأي شيء أقل من ذلك لا يعتبر دورة. تتمتع البطارية الموجودة في القمر الصناعي بـ DoD نموذجي بنسبة 30-40 بالمائة قبل إعادة شحن البطاريات خلال يوم القمر الصناعي. يمكن شحن بطارية السيارة الكهربائية الجديدة بنسبة 80 بالمائة فقط وتفريغها بنسبة 30 بالمائة. يتسع عرض النطاق الترددي هذا تدريجيًا مع تلاشي طاقة البطارية لتوفير مسافات قيادة متطابقة. يؤدي تجنب الشحن والتفريغ الكامل إلى تقليل إجهاد البطارية.
تستخدم السيارة الهجينة جزءًا صغيرًا فقط من السعة أثناء التسارع قبل إعادة شحن البطارية. يسحب تشغيل محرك السيارة أقل من 5 بالمائة من الطاقة من بطارية البادئ، وهذا ما يسمى أيضًا بالدورة في صناعة السيارات. يجب أن تتم الإشارة إلى عدد الدورات في سياق الواجب المعني.
لا ترتبط الإشارة إلى دورة التفريغ أو عدد الدورات بشكل جيد بجميع تطبيقات البطارية. أحد الأمثلة حيث لا يعكس حساب دورات التفريغ حالة الحياة بدقة هو جهاز التخزين (ESS). تكمل هذه البطاريات الطاقات المتجددة من طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية من خلال توفير طاقة قصيرة المدى عند الحاجة وتخزينها في حالة وجود فائض. يمكن أن تكون المدة الزمنية بين الشحن والتفريغ بالمللي ثانية؛ تبلغ حالة شحن البطارية النموذجية 40-60%. بدلاً من العد الدوري، يمكن استخدام عد الكولوم كوسيلة لقياس التآكل.