Ampleksa Gvidilo al Litio-jona Bateria Malŝarĝa Kurba Analizo

La plej ofte uzata agado-testo de litio-jona baterio - la malŝarĝa kurba analizstrategio

Kiam la litio-jona baterio malŝarĝas, ĝia funkcia tensio ĉiam ŝanĝiĝas konstante kun la daŭrigo de la tempo. La labortensio de la baterio estas utiligita kiel la ordinato, senŝargiĝtempo, aŭ kapacito, aŭ stato de ŝargo (SOC), aŭ senŝargiĝprofundo (DOD) kiel la absciso, kaj la kurbo desegnita estas nomita la senŝargiĝkurbo. Por kompreni la malŝarĝan karakterizan kurbon de baterio, ni unue devas kompreni la tension de la baterio principe.

[Tensio de la baterio]

Por ke la elektrodreago formi la kuirilaron devas renkonti la sekvajn kondiĉojn: la procezo de perdo de la elektrono en la kemia reakcio (t.e. oksigenada procezo) kaj la procezo de akiro de la elektrono (t.e. redukta reakcia procezo) devas esti apartigitaj en du malsamaj areoj, kiu estas diferenca de la ĝenerala redoksa reago; la redox-reakcio de la aktiva substanco de du elektrodoj devas esti transdonita per la ekstera cirkvito, kiu estas diferenca de la mikrobateria reago en la metalkoroda procezo. La tensio de la baterio estas la potenciala diferenco inter la pozitiva elektrodo kaj la negativa elektrodo. La specifaj ŝlosilaj parametroj inkluzivas malferman cirkvitan tension, laboran tension, ŝargan kaj malŝarĝan fortranĉitan tension, ktp.

[Electroda potencialo de litio-jona baterio materialo]

Elektrodpotencialo rilatas al la mergado de solida materialo en la elektrolitsolvaĵo, montrante la elektran efikon, tio estas, la potencialdiferencon inter la surfaco de la metalo kaj la solvo. Tiu potencialdiferenco estas nomita la potencialo de la metalo en la solvaĵo aŭ la potencialo de la elektrodo. Mallonge, la elektrodpotencialo estas tendenco por jono aŭ atomo akiri elektronon.

Tial, por certa pozitiva elektrodo aŭ negativa elektrodmaterialo, kiam metita en elektrolito kun litia salo, ĝia elektrodpotencialo estas esprimita kiel:

Kie φ c estas la elektrodpotencialo de ĉi tiu substanco. La norma hidrogenelektrodpotencialo estis fiksita esti 0.0V.

[Malferma cirkvita tensio de la baterio]

La elektromova forto de la baterio estas la teoria valoro kalkulita laŭ la reago de la baterio uzante la termodinamikan metodon, tio estas, la diferenco inter la ekvilibra elektroda potencialo de la baterio kaj la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj kiam la cirkvito paŭzoj estas la maksimuma valoro. ke la baterio povas doni la tension. Fakte, la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj ne estas nepre en la termodinamika ekvilibra stato en la elektrolito, tio estas, la elektroda potencialo establita de la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj de la baterio en la elektrolitsolvo kutime ne estas la ekvilibra elektroda potencialo, do la malfermcirkvita tensio de la baterio estas ĝenerale pli malgranda ol ĝia elektromova forto. Por la elektrodreago:

Konsiderante la ne-norman staton de la reaktantkomponento kaj la agado (aŭ koncentriĝo) de la aktiva komponento dum tempo, la fakta malfermcirkvita tensio de la ĉelo estas modifita per la energiekvacio:

Kie R estas la gaskonstanto, T estas la reagtemperaturo, kaj a estas la komponenta aktiveco aŭ koncentriĝo. La malferma cirkvito tensio de la baterio dependas de la propraĵoj de la pozitiva kaj negativa elektroda materialo, la elektrolito kaj la temperaturkondiĉoj, kaj estas sendependa de la geometrio kaj grandeco de la baterio. Litia jono elektrodo materialo preparo en la poluso, kaj litio metala folio kunvenita en butonon duona kuirilaro, povas mezuri la elektrodo materialo en malsama SOC stato de malferma tensio, malferma tensio kurbo estas la elektrodo materialo ŝarĝo stato reago, kuirilaro stokado malferma tensiofalo, sed ne tre granda, se la malferma tensio falas tro rapide aŭ amplitudo estas eksternorma fenomeno. La surfaca statoŝanĝo de la dupolusaj aktivaj substancoj kaj la mem-malŝarĝo de la kuirilaro estas la ĉefaj kialoj por la malkresko de la malferma cirkvito tensio en stokado, inkluzive de la ŝanĝo de la maskotavolo de la pozitiva kaj negativa elektroda materiala tablo; la ebla ŝanĝo kaŭzita de la termodinamika malstabileco de la elektrodo, la malfondo kaj precipitaĵo de metalaj fremdaj malpuraĵoj, kaj la mikro mallonga cirkvito kaŭzita de la diafragmo inter la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj. Kiam la litiojona kuirilaro maljuniĝas, la ŝanĝo de K-valoro (tensiofalo) estas la procezo de formado kaj stabileco de la SEI-filmo sur la surfaco de la elektroda materialo. Se la tensiofalo estas tro granda, ekzistas mikro-kurta cirkvito interne, kaj la baterio estas juĝita kiel nekvalifikita.

[Bateria polarizo]

Kiam la kurento pasas tra la elektrodo, la fenomeno ke la elektrodo devias de la ekvilibra elektrodpotencialo estas nomita polusiĝo, kaj la polusiĝo generas la tropotencialon. Laŭ la kaŭzoj de polusiĝo, la polusiĝo povas esti dividita en ohman polusiĝon, koncentriĝan polusiĝon kaj elektrokemian polusiĝon. FIG. 2 estas la tipa malŝarĝa kurbo de la baterio kaj la influo de diversa polusiĝo sur la tensio.

 Figuro 1. Tipa malŝarĝa kurbo kaj polarizo

(1) Ohma polusiĝo: kaŭzita de la rezisto de ĉiu parto de la baterio, la premofalo-valoro sekvas la leĝon de omo, la fluo malpliiĝas, la polusiĝo tuj malpliiĝas, kaj la fluo malaperas tuj post kiam ĝi ĉesas.

(2) Elektrokemia polusiĝo: la polusiĝo estas kaŭzita de la malrapida elektrokemia reago sur la elektroda surfaco. Ĝi malpliiĝis signife ene de la mikrosekunda nivelo kiam la fluo iĝas pli malgranda.

(3) Koncentra polusiĝo: pro la malfruo de la jona disvastigo en la solvaĵo, la koncentriĝa diferenco inter la surfaco de la elektrodo kaj la solva korpo estas polarigita sub certa kurento. Ĉi tiu polusiĝo malpliiĝas aŭ malaperas dum la elektra kurento malpliiĝas ĉe la makroskopaj sekundoj (kelkaj sekundoj ĝis dekoj da sekundoj).

La interna rezisto de la baterio pliiĝas kun la pliiĝo de la malŝarĝa kurento de la baterio, kio estas ĉefe ĉar la granda malŝarĝa kurento pliigas la polarizan tendencon de la baterio, kaj ju pli granda la malŝarĝa kurento, des pli evidenta estas la polarizo tendenco, kiel montrite. en Figuro 2. Laŭ la leĝo de Ohm: V=E0-IRT, kun la pliiĝo de la interna totala rezisto RT, la tempo bezonata por ke la bateria tensio atingu la malŝarĝan fortranĉon estas konforme reduktita, do ankaŭ la liberiga kapablo estas reduktita.

Figuro 2. Efiko de la nuna denseco sur la polarizo

Baterio de litiojono estas esence speco de baterio de koncentriĝo de litiojono. La procezo de ŝarĝo kaj malŝarĝo de litiojona baterio estas la procezo de enkonstruado kaj senigo de litiojonoj en la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj. Faktoroj influantaj la polusiĝon de litiojonaj baterioj inkludas:

(1) La influo de elektrolito: la malalta kondukteco de elektrolito estas la ĉefa kialo por la polarizo de litiojonaj kuirilaroj. En la ĝenerala temperaturo, la kondukteco de la elektrolito uzata por litio-jonaj kuirilaroj estas ĝenerale nur 0.01~0.1S/cm, kio estas unu procento de la akva solvaĵo. Sekve, kiam litio-jonaj kuirilaroj malŝarĝas ĉe alta kurento, estas tro malfrue por kompletigi Li + de la elektrolito, kaj la polusiĝo-fenomeno okazos. Plibonigi la konduktivecon de la elektrolito estas la ŝlosila faktoro por plibonigi la altan-fluan malŝarĝan kapablon de litio-jonaj kuirilaroj.

(2) La influo de pozitivaj kaj negativaj materialoj: la pli longa kanalo de pozitiva kaj negativa materialo grandaj litiojonaj partikloj disvastiĝo al la surfaco, kiu ne favoras al granda imposto malŝarĝo.

(3) Kondukta agento: la enhavo de kondukta agento estas grava faktoro influanta la malŝarĝan agadon de alta proporcio. Se la enhavo de konduktiva agento en la katoda formulo estas nesufiĉa, la elektronoj ne povas esti transdonitaj ĝustatempe kiam la granda kurento estas malŝarĝita, kaj la polariza interna rezisto rapide pliiĝas, tiel ke la tensio de la kuirilaro rapide reduktiĝas al la malŝarĝa detranĉa tensio. .

(4) La influo de polusa dezajno: polusa dikeco: en la kazo de granda nuna malŝarĝo, la reakcia rapideco de aktivaj substancoj estas tre rapida, kio postulas, ke litiojono estu rapide enigita kaj malligita en la materialo. Se la polusa plato estas dika kaj la vojo de litiojona difuzo pliiĝas, la direkto de polusa dikeco produktos grandan litijonan koncentriĝgradienton.

Kompakta denseco: la kompakta denseco de la polusa folio estas pli granda, la poro fariĝas pli malgranda, kaj la vojo de litiojona movado en la polusa dika direkto estas pli longa. Krome, se la kompakta denseco estas tro granda, la kontakta areo inter la materialo kaj la elektrolito malpliiĝas, la elektroda reagejo estas reduktita, kaj la interna rezisto de la baterio ankaŭ pliiĝos.

(5) La influo de SEI-membrano: la formado de SEI-membrano pliigas la reziston de la elektrodo / elektrolita interfaco, rezultigante tensio-histerezon aŭ polarizo.

[Mastruma tensio de la baterio]

Funkcia tensio, ankaŭ konata kiel fintensio, rilatas al la potenciala diferenco inter la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj de la baterio kiam la kurento fluas en la cirkvito en la funkcia stato. En la funkcia stato de baterio malŝarĝo, kiam la kurento fluas tra la kuirilaro, la rezisto kaŭzita de la interna rezisto devas esti venkita, kio kaŭzos ohman premofalon kaj elektrodan polusiĝon, do la labortensio estas ĉiam pli malalta ol la malferma cirkvito tensio, kaj dum ŝarĝo, la fina tensio estas ĉiam pli alta ol la malferma cirkvito tensio. Tio estas, la rezulto de polusiĝo faras la fintension de la baterio malŝarĝo pli malalta ol la elektromova potencialo de la baterio, kiu estas pli alta ol la elektromova potencialo de la baterio en pagendaĵo.

Pro la ekzisto de polarizo fenomeno, la tuja tensio kaj la reala tensio en la procezo de ŝarĝo kaj malŝarĝo. Dum ŝarĝo, la tuja tensio estas iomete pli alta ol la reala tensio, la polusiĝo malaperas kaj la tensio falas kiam la tuja tensio kaj la reala tensio malpliiĝas post la malŝarĝo.

Por resumi la supran priskribon, la esprimo estas:

E +, E--reprezentas la potencialojn de la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj, respektive, E + 0 kaj E--0 reprezentas la ekvilibran elektrodpotencialon de la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj, respektive, VR reprezentas la ohman polarizan tension, kaj η + , η - -reprezentas la tropotencialon de la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj, respektive.

[Baza principo de malŝarĝa testo]

Post baza kompreno de la tensio de la kuirilaro, ni komencis analizi la kurbon de malŝarĝo de litio-jonaj kuirilaroj. La senŝargiĝkurbo esence reflektas la staton de la elektrodo, kio estas la supermeto de la statoŝanĝoj de la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj.

La tensiokurbo de litio-jonaj kuirilaroj dum la senŝargiĝprocezo povas esti dividita en tri stadiojn

1) En la komenca etapo de la baterio, la tensio falas rapide, kaj ju pli granda estas la malŝarĝo, des pli rapide la tensio falas;

2) La baterio-tensio eniras malrapidan ŝanĝan etapon, kiu estas nomata la platforma areo de la baterio. Ju pli malgranda estas elflua indico,

Ju pli longa la daŭro de la platformareo, des pli alta la platformtensio, des pli malrapida la tensiofalo.

3) Kiam la bateria potenco estas preskaŭ finita, la bateria ŝarĝo tensio komencas fali akre ĝis la senŝargi halta tensio estas atingita.

Dum testado, estas du manieroj kolekti datumojn

(1) Kolektu la datumojn de kurento, tensio kaj tempo laŭ la fiksita tempointervalo Δ t;

(2) Kolektu la aktualajn, tensiajn kaj tempodatumojn laŭ la fiksita tensioŝanĝa diferenco Δ V. La precizeco de ŝargado kaj malŝarĝo de ekipaĵo ĉefe inkluzivas aktualan precizecon, tensian precizecon kaj tempan precizecon. Tabelo 2 montras la ekipaĵajn parametrojn de certa ŝarĝa kaj malŝarĝa maŝino, kie% FS reprezentas la procenton de la plena gamo, kaj 0.05% RD rilatas al la mezurita eraro en la intervalo de 0.05% de la legado. Ekipaĵo de ŝarĝo kaj malŝarĝo ĝenerale uzas CNC-konstantan kurentfonton anstataŭ ŝarĝorezisto por ŝarĝo, tiel ke la eliga tensio de la baterio havas nenion komunan kun la serio-rezisto aŭ parazita rezisto en la cirkvito, sed nur rilata al la tensio E kaj interna rezisto. r kaj la cirkvita kurento I de la ideala tensiofonto ekvivalenta al la baterio. Se la rezisto estas uzata por ŝarĝo, agordu la tension de la ideala tensiofonto de la baterio ekvivalenta por esti E, la interna rezisto estas r, kaj la ŝarĝrezisto estas R. Mezuru la tension ĉe ambaŭ finoj de la ŝarĝrezisto kun la tensio metro, kiel montrite en la supra figuro en Figuro 6. Tamen, praktike, ekzistas plumborezisto kaj fiksaĵa kontaktorezisto (unuforma parazita rezisto) en la cirkvito. La ekvivalenta cirkvitdiagramo montrita en FIG. 3 estas montrita en la sekva figuro de FIG. 3. En la praktiko, la parazita rezisto estas neeviteble enkondukita, tiel ke la totala ŝarĝrezisto fariĝas granda, sed la mezurita tensio estas la tensio ĉe ambaŭ finoj de la ŝarĝa rezisto R, do la eraro estas enkondukita.

 Fig. 3 La principa blokdiagramo kaj la reala ekvivalenta cirkvitodiagramo de la rezistmetodo de malŝarĝo

Kiam la konstanta kurenta fonto kun la kurento I1 estas uzata kiel la ŝarĝo, la skema diagramo kaj la fakta ekvivalenta cirkvitodiagramo estas montritaj en Figuro 7. E, I1 estas konstantaj valoroj kaj r estas konstanta por certa tempo.

De la supra formulo, ni povas vidi, ke la du tensioj de A kaj B estas konstantaj, tio estas, la eliga tensio de la baterio ne rilatas al la grandeco de la seriorezisto en la buklo, kaj kompreneble ĝi havas nenion por fari. kun la parazita rezisto. Krome, la mezurado de kvar-fina reĝimo povas atingi pli precizan mezuradon de la eliga tensio de la kuirilaro.

Figuro 4 Equiple-blokdiagramo kaj fakta ekvivalenta cirkvitodiagramo de konstanta kurenta fontŝarĝo

Samtempa fonto estas elektroprovizo aparato kiu povas provizi konstantan kurenton al la ŝarĝo. Ĝi ankoraŭ povas konservi la eligan kurenton konstanta kiam la ekstera nutrado fluktuas kaj la impedancaj trajtoj ŝanĝiĝas.

[Malŝarĝa testa reĝimo]

Ŝarga kaj malŝarĝa testekipaĵo ĝenerale uzas la duonkonduktan aparaton kiel la fluoelementon. Ĝustigante la kontrolsignalon de la duonkondukta aparato, ĝi povas simuli ŝarĝon de malsamaj karakterizaĵoj kiel konstanta kurento, konstanta premo kaj konstanta rezisto ktp. La testreĝimo de malŝarĝo de litio-jona kuirilaro ĉefe inkluzivas konstantan nunan malŝarĝon, konstantan rezistan malŝarĝon, konstantan potencan malŝarĝon, ktp. En ĉiu malŝarĝa reĝimo, la kontinua malŝarĝo kaj la intervala malŝarĝo ankaŭ povas esti dividitaj, en kiuj laŭ la tempodaŭro, la intervala malŝarĝo povas esti dividita en intermitan malŝarĝon kaj pulsan malŝarĝon. Dum la provo de malŝarĝo, la baterio malŝarĝas laŭ la fiksita reĝimo, kaj ĉesas malŝarĝi post atingi la fiksitajn kondiĉojn. La malŝarĝaj fortranĉkondiĉoj inkluzivas agordi tensiotranĉon, agordi tempon detranĉon, agordi kapacitan fortranĉon, agordi negativan tensian gradientan fortranĉon, ktp. La ŝanĝo de la bateria malŝarĝa tensio rilatas al la malŝarĝa sistemo, tio estas, la ŝanĝo de la malŝarĝa kurbo ankaŭ estas tuŝita de la malŝarĝa sistemo, inkluzive de: malŝarĝa kurento, malŝarĝa temperaturo, malŝarĝa fintensio; intermita aŭ daŭra senŝargiĝo. Ju pli granda estas la malŝarĝa kurento, des pli rapide falas la operacia tensio; kun la malŝarĝa temperaturo, la malŝarĝa kurbo milde ŝanĝiĝas.

(1) Konstanta nuna malŝarĝo

Kiam la konstanta nuna malŝarĝo, la nuna valoro estas fiksita, kaj tiam la nuna valoro estas atingita ĝustigante la konstantan nunan fonton de CNC, por realigi la konstantan nunan malŝarĝon de la baterio. Samtempe, la fina tensioŝanĝo de la baterio estas kolektita por detekti la malŝarĝajn karakterizaĵojn de la baterio. Konstanta kurento malŝarĝo estas la malŝarĝo de la sama malŝarĝa kurento, sed la bateria tensio daŭre malpliiĝas, do la potenco daŭre malpliiĝas. Figuro 5 estas la tensio kaj nuna kurbo de la konstanta kurenta malŝarĝo de litiojonaj baterioj. Pro la konstanta nuna malŝarĝo, la tempoakso estas facile konvertita al la kapacito (la produkto de fluo kaj tempo) akso. Figuro 5 montras la kurbon tensio-kapacita ĉe konstanta kurenta malŝarĝo. Konstanta nuna malŝarĝo estas la plej ofte uzata senŝargiĝmetodo en litijonaj bateriotestoj.

Figuro 5 konstanta nuna konstanta tensio ŝargado kaj konstanta nuna senŝargiĝkurboj ĉe malsamaj multiplikantaj tarifoj

(2) Konstanta potenco malŝarĝo

Kiam la konstanta potenco malŝarĝas, la konstanta potenco valoro P estas fiksita unue, kaj la elira tensio U de la baterio estas kolektita. En la senŝargiprocezo, P devas esti konstanta, sed U konstante ŝanĝas, do necesas kontinue ĝustigi la fluon I de la CNC-konstanta nuna fonto laŭ formulo I = P / U por atingi la celon de konstanta potenco malŝarĝo. . Konservu la malŝarĝan potencon senŝanĝa, ĉar la tensio de la kuirilaro daŭre malpliiĝas dum la malŝarĝa procezo, do la fluo en la konstanta pova malŝarĝo daŭre altiĝas. Pro la konstanta potenco-senŝargiĝo, la tempkoordinata akso estas facile konvertita en la energion (la produkto de potenco kaj tempo) koordinatakson.

Figuro 6 Konstanta potenco ŝargado kaj malŝarĝo kurboj je malsamaj duobligaj tarifoj

Komparo inter konstanta kurenta malŝarĝo kaj konstanta potenco malŝarĝo

Figuro 7: (a) diagramo de kapacito de ŝargo kaj malŝarĝo ĉe malsamaj proporcioj; (b) kurbo de ŝargo kaj malŝarĝo

 Figuro 7 montras la rezultojn de malsamaj proporciaj ŝarĝaj kaj malŝarĝaj provoj en la du reĝimoj de baterio de litio ferfosfato. Laŭ la kapacitkurbo en FIG. 7 (a), kun la pliiĝo de la ŝarĝo kaj malŝarĝa kurento en la konstanta kurenta reĝimo, la reala ŝarĝo kaj malŝarĝo kapablo de la baterio iom post iom malpliiĝas, sed la ŝanĝa gamo estas relative malgranda. La reala ŝarĝo kaj malŝarĝo kapablo de la baterio iom post iom malpliiĝas kun la pliiĝo de potenco, kaj ju pli granda la multiplikato, des pli rapide la kapacito malpliiĝas. La 1 h-rapida senŝargiĝkapacito estas pli malalta ol la konstanta flureĝimo. Samtempe, kiam la ŝarĝo-malŝarĝa indico estas pli malalta ol la 5 h-kurzo, la bateria kapablo estas pli alta sub la konstanta potenca kondiĉo, dum la bateria kapablo estas pli alta ol la 5-h-kurzo estas pli alta sub la konstanta nuna kondiĉo.

El figuro 7 (b) montras la kurbon de kapablo-tensio, sub la kondiĉo de malalta proporcio, litia fera fosfata baterio du reĝimo kapacito-tensio-kurbo, kaj ŝargo kaj malŝarĝo de tensio platformo ŝanĝo ne estas granda, sed sub la kondiĉo de alta proporcio, konstanta aktuala-konstanta tensio reĝimo de konstanta tensio tempo signife pli longa, kaj ŝarĝo tensio platformo pliiĝis signife, malŝarĝo tensio platformo estas signife reduktita.

(3) Konstanta rezisto malŝarĝo

Kiam konstanta rezista malŝarĝo, konstanta rezistvaloro R estas agordita unue por kolekti la eligan tension de la baterio U. Dum la senŝargiĝa procezo, R estas postulata esti konstanta, sed U konstante ŝanĝiĝas, do la nuna I-valoro de la konstanta fluo de CNC. fonto devas esti konstante ĝustigita laŭ formulo I=U / R por atingi la celon de konstanta rezista malŝarĝo. La tensio de la baterio ĉiam malpliiĝas en la malŝarĝa procezo, kaj la rezisto estas la sama, do la malŝarĝa kurento I ankaŭ estas malkreskanta procezo.

(4) Kontinua malŝarĝo, intermita malŝarĝo kaj pulsa malŝarĝo

La kuirilaro estas malŝarĝita en konstanta kurento, konstanta potenco kaj konstanta rezisto, dum ĝi uzas la tempan funkcion por realigi la kontrolon de kontinua malŝarĝo, intermita malŝarĝo kaj pulsa malŝarĝo. Figuro 11 montras la nunajn kurbojn kaj tensiajn kurbojn de tipa pulsa ŝargo / malŝarĝa testo.

Figuro 8 Nunaj kurboj kaj tensiaj kurboj por tipaj pulsaj ŝarĝ-malŝarĝaj testoj

[Informoj inkluzivitaj en la elflua kurbo]

Malŝarĝa kurbo rilatas al la kurbo de la tensio, fluo, kapacito kaj aliaj ŝanĝoj de la baterio laŭlonge de la tempo dum la malŝarĝa procezo. La informo enhavita en la kurbo de ŝargo kaj malŝarĝo estas tre riĉa, inkluzive de la kapablo, energio, funkcia tensio kaj tensio-platformo, la rilato inter la elektroda potencialo kaj la stato de ŝargo, ktp. La ĉefaj datumoj registritaj dum la provo de malŝarĝo estas la tempo. evoluo de la kurento kaj tensio. Multaj parametroj povas esti akiritaj de ĉi tiuj bazaj datumoj. La sekvaj detaligas la parametrojn, kiujn oni povas akiri per la elflua kurbo.

(1) Tensio

En la provo de malŝarĝo de litiojona baterio, la tensio-parametroj ĉefe inkluzivas tensio-platformon, mezan tensio, averaĝan tensio, detranĉa tensio, ktp. La platforma tensio estas la responda tensio-valoro kiam la tensioŝanĝo estas minimuma kaj la kapacita ŝanĝo estas granda. , kiu povas esti akirita de la pintvaloro de dQ/dV. La mediana tensio estas la responda tensiovaloro de duono de la bateriokapacito. Por materialoj pli evidentaj sur la platformo, kiel litia ferfosfato kaj litia titanato, la meza tensio estas la platforma tensio. La averaĝa tensio estas la efika areo de la tensio-kapacita kurbo (t.e., bateria malŝarĝa energio) dividita per la kapacita kalkulformulo estas u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. La detranĉa tensio rilatas al la minimuma tensio permesita kiam la baterio malŝarĝas. Se la tensio estas pli malalta ol la malŝarĝa fortranĉa tensio, la tensio ĉe ambaŭ finoj de la baterio falos rapide, formante troan malŝarĝon. Troa malŝarĝo povas kaŭzi damaĝon al la aktiva substanco de la elektrodo, perdi la reagokapablon kaj mallongigi la baterian vivon. Kiel priskribite en la unua parto, la tensio de la baterio rilatas al la ŝarga stato de la katoda materialo kaj la elektrodpotencialo.

(2) Kapacito kaj specifa kapablo

Bateria kapacito rilatas al la kvanto de elektro liberigita de la baterio sub certa malŝarĝa sistemo (sub certa malŝarĝa kurento I, malŝarĝa temperaturo T, malŝarĝa detranĉa tensio V), indikante la kapablon de la baterio stoki energion en Ah aŭ C. Kapacito estas tuŝita de multaj elementoj, kiel malŝarĝa kurento, malŝarĝa temperaturo, ktp. La kapacito grandeco estas determinita de la kvanto de aktivaj substancoj en la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj.

Teoria kapablo: la kapablo donita de la aktiva substanco en la reago.

Fakta kapacito: la reala kapacito liberigita sub certa senŝargiĝsistemo.

Taksita kapablo: rilatas al la minimuma kvanto de potenco garantiita de la baterio sub la dezajnitaj malŝarĝaj kondiĉoj.

En la provo de malŝarĝo, la kapacito estas kalkulita per integrado de la fluo laŭlonge de la tempo, te C = I (t) dt, konstanta kurento en t konstanta malŝarĝo, C = I (t) dt = I t; konstanta rezisto R malŝarĝo, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * ekstere (u estas la averaĝa malŝarĝo tensio, t estas la malŝarĝo tempo).

Specifa kapacito: Por kompari la malsamajn kuirilarojn, la koncepto de specifa kapacito estas enkondukita. Specifa kapacito rilatas al la kapacito donita per la aktiva substanco de la unuomaso aŭ la unuovolumena elektrodo, kiu estas nomita la masospecifa kapacito aŭ la volumenospecifa kapacito. La kutima kalkulmetodo estas: specifa kapacito = baterio unua malŝarĝo kapablo / (aktiva substanco maso * aktiva substanco utiligo)

Faktoroj influantaj la bateriokapaciton:

a. La malŝarĝa kurento de la baterio: ju pli granda la kurento, la eligo-kapacito malpliiĝas;

b. Malŝarĝa temperaturo de la kuirilaro: kiam la temperaturo malpliiĝas, la eligo-kapacito malpliiĝas;

c. La malŝarĝa detranĉa tensio de la baterio: la malŝarĝa tempo fiksita de la elektroda materialo kaj la limo de la elektroda reago mem estas ĝenerale 3.0V aŭ 2.75V.

d. Tempoj de ŝarĝo kaj malŝarĝo de la baterio: post multobla ŝarĝo kaj malŝarĝo de la baterio, pro la fiasko de la elektroda materialo, la baterio povos redukti la malŝarĝan kapablon de la baterio.

e. La ŝarĝaj kondiĉoj de la baterio: ŝarĝa indico, temperaturo, detranĉa tensio influas la kapaciton de la baterio, tiel determinante la malŝarĝan kapablon.

 Metodo de determino de bateria kapablo:

Malsamaj industrioj havas malsamajn testnormojn laŭ la laborkondiĉoj. Por litio-jonaj kuirilaroj por 3C-produktoj, laŭ la nacia normo GB / T18287-2000 Ĝenerala Specifo por Litio-jonaj Baterioj por Ĉela Telefono, la taksita kapacita testa metodo de la baterio estas jena: a) ŝargado: 0.2C5A ŝargado; b) malŝarĝo: 0.2C5A malŝarĝo; c) kvin cikloj, el kiuj unu estas kvalifikita.

Por la elektra veturilo-industrio, laŭ la nacia normo GB / T 31486-2015 Elektraj Rendikaj Postuloj kaj Testo-Metodoj por Potenca Baterio por Elektraj Veturiloj, la taksita kapablo de la baterio rilatas al la kapablo (Ah) liberigita de la baterio ĉe ĉambra temperaturo. kun 1I1 (A) nuna malŝarĝo por atingi la finan tensio, en kiu I1 estas 1 horo imposto malŝarĝo kurento, kies valoro estas egala al C1 (A). La testa metodo estas:

A) Ĉe ĉambra temperaturo, ĉesigu la konstantan tension kiam ŝarĝas kun konstanta kurenta ŝarĝo al la ŝarĝa fin-tensio specifita de la entrepreno, kaj ĉesigu la ŝarĝon kiam la ŝarĝa finfluo falas al 0.05I1 (A), kaj tenu la ŝarĝon dum 1 h post. ŝargado.

Bb) Ĉe ĉambra temperaturo, la kuirilaro estas malŝarĝita per 1I1 (A) kurento ĝis la malŝarĝo atingas la malŝarĝan fintension specifitan en la entreprenaj teknikaj kondiĉoj;

C) mezurita malŝarĝo kapablo (mezurita per Ah), kalkulu la malŝarĝo specifa energio (mezurita per Wh / kg);

3 d) Ripetu paŝojn a) -) c) 5 fojojn. Kiam la ekstrema diferenco de 3 sinsekvaj testoj estas malpli ol 3% de la taksita kapacito, la testo povas esti finita anticipe kaj la rezultoj de la lastaj 3 testoj povas esti mezuritaj.

(3) Ŝtato de pagendaĵo, SOC

SOC (Ŝtato de Ŝarĝo) estas stato de ŝarĝo, kiu reprezentas la rilatumon de la restanta kapablo de la baterio al ĝia plena ŝarga stato post tempodaŭro aŭ longa tempo sub certa malŝarĝa indico. La metodo de "malfermcirkvita tensio + horatempa integriĝo" metodo uzas la malferman cirkvitan tensiometodon por taksi la komencan ŝtatan ŝargan kapaciton de la baterio, kaj poste uzas la horatempan integrigan metodon por akiri la potencon konsumitan de la a. -tempa integriga metodo. La potenco konsumita estas la produkto de la malŝarĝa kurento kaj la malŝarĝa tempo, kaj la restanta potenco estas egala al la diferenco inter la komenca potenco kaj la potenco konsumita. La SOC-matematika takso inter malferma cirkvitotensio kaj unuhora integralo estas:

Kie CN estas la taksita kapacito; η estas la efikeco de ŝargo-malŝarĝo; T estas la baterio uztemperaturo; I estas la bateria kurento; t estas la bateria malŝarĝa tempo.

DOD (Profundo de Malŝarĝo) estas la malŝarĝa profundo, mezuro de la senŝargiĝgrado, kiu estas la procento de la senŝargiĝkapacito al la totala senŝargiĝkapacito. La profundo de malŝarĝo havas grandan rilaton kun la vivo de la kuirilaro: ju pli profunda estas la malŝarĝo, des pli mallonga la vivo. La rilato estas kalkulita por SOC = 100% -DOD

4) Energio kaj specifa energio

La elektra energio kiun la baterio povas eligi farante eksteran laboron sub certaj kondiĉoj estas nomita la energio de la baterio, kaj la unuo estas ĝenerale esprimita en wh. En la kurbo de malŝarĝo, la energio estas kalkulita jene: W = U (t) * I (t) dt. Ĉe konstanta kurenta malŝarĝo, W = I * U (t) dt = It * u (u estas la meza malŝarĝa tensio, t estas la malŝarĝa tempo)

a. Teoria energio

La malŝarĝa procezo de la baterio estas en ekvilibra stato, kaj la malŝarĝa tensio subtenas la valoron de elektromova forto (E), kaj la utiliga indico de la aktiva substanco estas 100%. Sub ĉi tiu kondiĉo, la eliga energio de la baterio estas la teoria energio, tio estas, la maksimuma laboro farita de la reigebla baterio sub konstanta temperaturo kaj premo.

b. La reala energio

La reala eliga energio de la baterio malŝarĝo nomiĝas la reala energio, la elektra veturilo industrio regularoj ("GB / T 31486-2015 Potenca Baterio Elektra Efikeco Postuloj kaj Testo-Metodoj por elektraj Veturiloj"), la baterio ĉe ĉambra temperaturo kun 1I1 (A). ) nuna malŝarĝo, por atingi la energion (Wh) liberigitan per la fintensio, nomita la taksita energio.

c. specifa energio

La energio donita de baterio por unuomaso kaj po unuovolumeno estas nomita masospecifa energio aŭ volumenospecifa energio, ankaŭ nomita energidenseco. En unuoj de wh/kg aŭ wh/L.

[Baza formo de la elflua kurbo]

La plej baza formo de la senŝargiĝkurbo estas la tensio-tempo kaj nuna tempokurbo. Per la transformo de la kalkulo de la tempo-akso, la komuna malŝarĝa kurbo ankaŭ havas la kurbon tensio-kapacita (specifa kapacito), kurbo tensio-energio (specifa energio), kurbo tensio-SOC ktp.

(1) Kurbo de tensio-tempo kaj nuna tempo

Figuro 9 Tensio-tempaj kaj nuntempaj kurboj

(2) Tensio-kapacita kurbo

Figuro 10 Tensio-kapacita kurbo

(3) Tensio-energia kurbo

Figuro Figuro 11. Tensio-energia kurbo

[referenca dokumentaro]

• Wang Chao, et al. Komparo de ŝargaj kaj malŝarĝaj karakterizaĵoj de konstanta kurento kaj konstanta potenco en elektrokemiaj energi-stokaj aparatoj [J]. Energiostokado-scienco kaj teknologio.2017(06):1313-1320.
• Eom KS，Joshi T，Bordes A，et al.La dezajno de Li-jona plenĉela baterio uzanta nanosilicion kaj nanan plurtavolan grafenan kunmetitan anodon[J]
• Guo Jipeng, et al. Komparo de la konstanta kurento kaj konstanta potenco-testkarakterizaĵoj de litiaj ferfosfataj kuirilaroj [J].stoka baterio.2017(03):109-115
• Marinaro M，Yoon D，Gabrielli G，et al.Alta rendimento 1.2 Ah Si-alojo/Graphite|LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2-prototipo Baterio de Li-ion[J].Journal of Power Sources.2017，357(Suplemento C):188-197.