22 जुलाई 2023
तापमान बैटरी के अंदर हर प्रक्रिया को प्रभावित करता है - इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया दर से लेकर इलेक्ट्रोलाइट चिपचिपाहट से लेकर एसईआई फिल्म स्थिरता तक। प्रभावी बैटरी परीक्षण और रखरखाव के लिए तापमान प्रभाव को समझना एक शर्त है। यह आलेख बताता है कि तापमान वोल्टेज के समान ही ध्यान देने योग्य क्यों है।
बैटरी के प्रदर्शन पर तापमान का व्यापक प्रभाव पड़ता है। लगभग हर आंतरिक प्रक्रिया - इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया दर, इलेक्ट्रोलाइट चिपचिपापन, एसईआई फिल्म स्थिरता - तापमान नियंत्रित होती है। इन प्रभावों को समझना उचित बैटरी परीक्षण और रखरखाव के लिए पूर्व शर्त है।
कम तापमान (0°C से नीचे) पर, उपयोग करने योग्य क्षमता काफी कम हो जाती है। लेड-एसिड बैटरियों के लिए, 0°C पर उपयोग करने योग्य क्षमता रेटेड का लगभग 75% है; -10°C पर, लगभग 50%; -20°C पर, संभवतः केवल 30%। यह स्थायी क्षति नहीं है - कम तापमान इलेक्ट्रोलाइट आयनिक चालकता को कम करता है, प्रतिक्रिया गतिकी को धीमा करता है, और ध्रुवीकरण को बढ़ाता है, अस्थायी रूप से उपलब्ध क्षमता को कम करता है। तापमान बढ़ने पर क्षमता पुनः प्राप्त हो जाती है। हालाँकि, कम तापमान पर उच्च-करंट डिस्चार्ज के कारण वोल्टेज तेजी से कम हो सकता है और उपकरण बंद हो सकता है, भले ही अवशिष्ट क्षमता बनी रहे।
उच्च तापमान (30 डिग्री सेल्सियस से ऊपर) पर, उपयोग करने योग्य क्षमता अस्थायी रूप से बढ़ जाती है (सीसा-एसिड के लिए प्रति 10 डिग्री सेल्सियस में लगभग 10% की वृद्धि), लेकिन लागत जीवन में तेजी से गिरावट लाती है। 25°C पर लेड-एसिड फ्लोट जीवन लगभग 5-8 वर्ष है; प्रत्येक 10°C वृद्धि पर जीवन लगभग आधा रह जाता है - 35°C पर, शायद केवल 2-4 वर्ष ही शेष रहते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च तापमान ग्रिड क्षरण और इलेक्ट्रोलाइट पानी की खपत को तेज करता है। लिथियम-आयन बैटरियां समान रूप से संवेदनशील होती हैं - उच्च तापमान एसईआई फिल्म अपघटन और इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सीकरण को तेज करता है, जिससे त्वरित क्षमता क्षीण होती है और तेजी से आंतरिक प्रतिरोध बढ़ता है।
इसलिए, बैटरी परीक्षण में तापमान की निगरानी का महत्व यह है: विभिन्न तापमानों पर लिए गए परीक्षण के परिणाम तुलनीय नहीं हैं। परीक्षण के दौरान परिवेश के तापमान को रिकॉर्ड किए बिना, बाद का विश्लेषण यह निर्धारित नहीं कर सकता है कि प्रतिरोध परिवर्तन उम्र बढ़ने को दर्शाता है या केवल तापमान भिन्नता को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, सर्दियों में मापा गया प्रतिरोध गर्मियों की तुलना में अधिक हो सकता है, इसलिए नहीं कि बैटरी पुरानी हो गई है, बल्कि इसलिए कि यह ठंडा था।
बैटरी परीक्षण में तापमान मुआवजा एक प्रमुख तकनीक है। इसका उद्देश्य तापमान के प्रभाव को खत्म करना है ताकि अलग-अलग समय पर मापे गए डेटा की तुलना की जा सके। सिद्धांत: संदर्भ तापमान के रूप में 25°C का उपयोग करें, और संदर्भ से विचलन के आधार पर परिणामों को सही करें।
आंतरिक प्रतिरोध परीक्षण के लिए, विशिष्ट क्षतिपूर्ति दृष्टिकोण है: संदर्भ से प्रत्येक 10 डिग्री सेल्सियस विचलन लीड-एसिड बैटरी के लिए लगभग 30% या लिथियम-आयन के लिए 15% तक रीडिंग को समायोजित करता है। उदाहरण के लिए, 10°C पर 50 mΩ के रूप में मापा गया आंतरिक प्रतिरोध 25°C संदर्भ पर लगभग 35 mΩ तक सही हो जाता है। यह सर्दियों और गर्मियों की रीडिंग के बीच सीधी तुलना की अनुमति देता है।
वोल्टेज परीक्षण के लिए, तापमान मुआवजा भी उतना ही महत्वपूर्ण है। बैटरी ओपन-सर्किट वोल्टेज भी तापमान के साथ बदलता रहता है - लेड-एसिड के लिए लगभग 3mV प्रति 1°C। मुआवजे के बिना, 5°C पर मापा गया 12.6V और 35°C पर मापा गया 12.6V SOC मानों के अनुरूप हो सकता है, जिनमें 10% से अधिक का अंतर हो सकता है।
PK59B में एक साथ बैटरी की सतह और परिवेश के तापमान माप के लिए एक मानक तापमान सेंसर के साथ अंतर्निहित तापमान मुआवजा शामिल है। परीक्षक स्वचालित रूप से पूर्व निर्धारित क्षतिपूर्ति वक्र का उपयोग करके रीडिंग को सही करता है - कोई मैन्युअल गणना की आवश्यकता नहीं है। व्यवहार में, यह तापमान भिन्नता के कारण होने वाले गलत निदान को काफी हद तक कम कर देता है।
बैटरी विफलता प्रक्रिया में, तापमान संबंधी विसंगतियाँ अक्सर आंतरिक प्रतिरोध बढ़ने या क्षमता में स्पष्ट रूप से गिरावट आने से पहले दिखाई देती हैं। तापमान विसंगतियों का शीघ्र पता लगाने से कई नुकसानों को रोका जा सकता है।
विशिष्ट तापमान विसंगति पैटर्न में शामिल हैं: चार्जिंग के दौरान एक स्ट्रिंग में एक कोशिका दूसरों की तुलना में काफी गर्म हो जाती है (आंतरिक लघु या गंभीर सल्फेशन का सुझाव देती है); फ्लोट चार्ज के दौरान पूरी स्ट्रिंग लगातार गर्म चल रही है (यह दर्शाता है कि फ्लोट वोल्टेज बहुत अधिक सेट है); डिस्चार्ज के बाद तापमान में धीमी रिकवरी (अत्यधिक आंतरिक प्रतिबाधा का सुझाव)। यदि इन तापमान विसंगतियों को जल्दी पकड़ा जा सकता है, तो विनाशकारी विफलता से पहले सुधारात्मक कार्रवाई की जा सकती है - थर्मल भगोड़ा या क्षमता का शून्य तक नुकसान।
पता लगाने की विधि उपकरण विन्यास पर निर्भर करती है। सबसे सरल तरीका तापमान क्षमता वाला एक बैटरी परीक्षक है (जैसे PK59B), जो प्रत्येक आंतरिक प्रतिरोध परीक्षण के साथ तापमान रिकॉर्ड करता है। अधिक उन्नत एक ऑनलाइन तापमान निगरानी प्रणाली है जिसमें प्रत्येक कोशिका पर सेंसर होते हैं, डेटा लगातार एक निगरानी होस्ट पर अपलोड किया जाता है। अधिकांश दूरसंचार और यूपीएस साइटों के लिए, आंतरिक प्रतिरोध परीक्षण के साथ संयुक्त आवधिक तापमान परीक्षण अधिकांश तापमान विसंगतियों को पकड़ने के लिए पर्याप्त है।
तापमान परीक्षण सरल प्रतीत होता है लेकिन इसमें ध्यान देने योग्य परिचालन विवरण हैं। पहला: कहां मापना है. बैटरी के भीतर तापमान वितरण एक समान नहीं होता है - संपर्क प्रतिरोध से जूल हीटिंग के कारण टर्मिनल और कनेक्शन शरीर की तुलना में अधिक गर्म होते हैं। इसलिए, बैटरी बॉडी (मध्य-शेल) को प्राथमिक संदर्भ के रूप में मापें, टर्मिनल तापमान को द्वितीयक के रूप में। यदि टर्मिनल तापमान शरीर के तापमान से 10 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, तो कनेक्शन ढीले होने की संभावना है और उन्हें कसने की आवश्यकता है।
दूसरा: कब मापना है. चार्जिंग के दौरान, डिस्चार्ज के दौरान भी बैटरी का तापमान बढ़ जाता है, और आराम करने पर धीरे-धीरे परिवेश में वापस आ जाता है। परीक्षणों में तुलना के लिए, परीक्षण चक्र में एक सुसंगत बिंदु पर तापमान रिकॉर्ड करें - उदाहरण के लिए, हमेशा स्थिर फ्लोट चार्ज के दौरान, या हमेशा डिस्चार्ज के अंत में। यदि माप बिंदु भिन्न होते हैं, तो तापमान डेटा का विश्लेषण करना मुश्किल हो जाता है।
तीसरा: व्याख्या कैसे करें. एक एकल तापमान रीडिंग केवल माप के क्षण को दर्शाती है और इसकी तुलना परिवेश के तापमान से की जानी चाहिए। यदि बैटरी के शरीर का तापमान परिवेश से 5°C से अधिक हो जाता है, तो असामान्य आंतरिक तापन हो रहा है, भले ही पूर्ण तापमान अभी भी कम हो। यदि किसी स्ट्रिंग के भीतर सेल का तापमान 3°C से अधिक भिन्न होता है, तो सेल असंगतता मौजूद होती है।
रखरखाव टीमों के लिए, मौजूदा बैटरी रखरखाव प्रक्रियाओं में तापमान परीक्षण को एकीकृत करें। PK59A वाली टीमें तापमान पूरक के रूप में एक इन्फ्रारेड थर्मामीटर जोड़ सकती हैं; PK59B वाली टीमें सीधे मानक सेंसर का उपयोग करती हैं। उपकरण चाहे जो भी हो, कुंजी प्रत्येक परीक्षण के साथ-साथ तापमान रिकॉर्ड कर रही है।
व्यापक परिवेश तापमान भिन्नता (उष्णकटिबंधीय क्षेत्र, चार अलग-अलग मौसमों वाले समशीतोष्ण क्षेत्र) वाले क्षेत्रों में खरीदारों के लिए, तापमान परीक्षण क्षमता (पीके59बी) वाले मॉडल को प्राथमिकता दें। तापमान डेटा गुम होने से परीक्षण के परिणामों की विश्लेषणात्मकता नाटकीय रूप से कम हो जाती है - आप परीक्षण में समान समय और प्रयास का निवेश कर सकते हैं लेकिन तापमान संदर्भ के बिना यह निर्धारित नहीं कर सकते कि परिणाम सामान्य हैं या नहीं।
आगे देखते हुए, बैटरी रखरखाव बहु-पैरामीटर व्यापक मूल्यांकन की ओर विकसित हो रहा है - आंतरिक प्रतिरोध, वोल्टेज, तापमान, चार्ज-डिस्चार्ज इतिहास और पर्यावरणीय स्थितियों को डेटा विश्लेषण के माध्यम से मिलाकर एक समग्र बैटरी स्वास्थ्य स्कोर तैयार किया जाता है। इस प्रणाली में तापमान एक अनिवार्य पैरामीटर है। View the Battery Test Instruments Collection
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