1P bataryası: kapasite, deşarj derinliği ve çevrim ömrü

Yılda 5500 tutulma çevrimi

$525\text{km}$ yörüngede ($95,1\text{dk}$ periyot) bir uydu günde $15,14$ kez Yer’in gölgesine girer; bu da yılda yaklaşık $5530$ şarj–deşarj çevrimi demektir[1]. Ticari lityum-iyon kese (pouch) ve silindirik 18650 hücreler derin deşarjda ($\%80\text{-}100$ DoD) $300\text{-}800$ çevrim için üretilir. LEO’da iki ila üç yıl görev yapabilmek, tutulmadaki deşarj derinliğini anma kapasitesinin küçük bir kesriyle sınırlamayı gerektirir[2]:

$t_{\text{tut}}=35,7\text{dk}$ ($0,595\text{sa}$) süren $P_{\text{tut}}=0,45\text{W}$’lık bir tutulma yükü için çekilen enerji $0,268\text{Wh}$’tir. Tek bir $3,7\text{V}$, $2500\text{mAh}$ ($9,25\text{Wh}$) 18650 hücrede bu değer $\%2,9$ DoD’ye, $600\text{mAh}$ ($2,22\text{Wh}$) LiPo kese hücrede ise $\%12,1$ DoD’ye karşılık gelir[3].

Tutulma başına DoD	Şarj kesme (V)	Kullanılabilir enerji / 9,25 Wh (Wh)	%80 SoH çevrim sayısı	%80 SoH süresi (yıl)	3. yıl kapasite
%10	4,10	0,93	24.429	4,4	%84,4
%15	4,10	1,39	12.873	2,3	%76,4
%20	4,10	1,85	8.171	1,5	%68,3
%20	4,20	1,85	4.085	0,7	%50,2
%30	4,10	2,78	4.306	0,8	%51,9
%45	4,20	4,16	1.134	0,2	%40,0

Şarj gerilimi düşürme (derating) ve 0 °C lityum kaplanma eşiği

Yörüngede hücre ömrünü iki işletim sınırı belirler[1]:

1. Şarj sonu gerilim tavanı: Maksimum şarj kesme gerilimini $4,20\text{V}$’tan $4,10\text{V}$’a çekmek başlangıç kapasitesinin yaklaşık $\%10$’undan feragat ettirir ancak katı-elektrolit arayüzü (SEI) büyümesi nedeniyle kapasite $\%80$’e düşene kadar geçen çevrim sayısını neredeyse iki katına çıkarır.
2. Sıfır derece altı şarj kilidi: Grafit anotlu bir Li-iyon hücreyi $0^{\circ }\text{C}$’nin altında şarj etmek anot yüzeyinde metalik lityum birikmesine (lithium plating), kalıcı kapasite kaybına ve iç kısa devre riskine yol açar. Bir $1\text{P}$ uydunun ısıl zaman sabiti $56\text{dk}$ civarında olduğundan, batarya en soğuk değerine tutulma çıkışında—tam güneş panellerinin üretime başladığı anda—ulaşır. EPS üzerindeki donanımsal bir termistör kilidi, hücre sıcaklığı $+2^{\circ }\text{C}$’yi aşana kadar şarjı kesmeli veya güneş gücünü $0,3\text{-}0,5\text{W}$’lık bir Kapton ısıtıcı filme yönlendirmelidir[2].