By hoppt
Kapag nag-discharge ang baterya ng lithium-ion, palaging nagbabago ang gumaganang boltahe nito sa pagpapatuloy ng oras. Ang gumaganang boltahe ng baterya ay ginagamit bilang ordinate, discharge time, o capacity, o state of charge (SOC), o discharge depth (DOD) bilang abscissa, at ang curve na iginuhit ay tinatawag na discharge curve. Upang maunawaan ang curve ng discharge na katangian ng isang baterya, kailangan muna nating maunawaan ang boltahe ng baterya sa prinsipyo.
Para mabuo ang reaksyon ng elektrod ang baterya ay dapat matugunan ang mga sumusunod na kondisyon: ang proseso ng pagkawala ng electron sa kemikal na reaksyon (ibig sabihin, proseso ng oksihenasyon) at ang proseso ng pagkuha ng electron (ibig sabihin, proseso ng reduction reaction) ay dapat paghiwalayin sa dalawang magkaibang lugar, na iba sa pangkalahatang redox reaction; ang reaksyon ng redox ng aktibong sangkap ng dalawang electrodes ay dapat na maipadala ng panlabas na circuit, na naiiba sa reaksyon ng microbattery sa proseso ng kaagnasan ng metal. Ang boltahe ng baterya ay ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng positibong elektrod at negatibong elektrod. Kasama sa mga partikular na key parameter ang open circuit voltage, working voltage, charge at discharge cut-off voltage, atbp.
Ang potensyal ng electrode ay tumutukoy sa paglulubog ng isang solidong materyal sa electrolyte solution, na nagpapakita ng electrical effect, iyon ay, ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng ibabaw ng metal at ng solusyon. Ang potensyal na pagkakaiba na ito ay tinatawag na potensyal ng metal sa solusyon o ang potensyal ng elektrod. Sa madaling salita, ang potensyal ng elektrod ay isang ugali para sa isang ion o atom na makakuha ng isang elektron.
Samakatuwid, para sa isang tiyak na positibong elektrod o negatibong materyal ng elektrod, kapag inilagay sa isang electrolyte na may lithium salt, ang potensyal ng elektrod nito ay ipinahayag bilang:
Kung saan ang φ c ay ang electrode potential ng substance na ito. Ang karaniwang potensyal na hydrogen electrode ay itinakda na 0.0V.
Ang electromotive force ng baterya ay ang theoretical value na kinakalkula ayon sa reaksyon ng baterya gamit ang thermodynamic method, iyon ay, ang pagkakaiba sa pagitan ng equilibrium electrode potential ng baterya at ng positive at negative electrodes kapag ang circuit break ay ang pinakamataas na halaga. na ang baterya ay maaaring magbigay ng boltahe. Sa katunayan, ang positibo at negatibong mga electrodes ay hindi kinakailangang nasa estado ng thermodynamic equilibrium sa electrolyte, iyon ay, ang potensyal ng elektrod na itinatag ng positibo at negatibong mga electrodes ng baterya sa solusyon ng electrolyte ay karaniwang hindi ang potensyal ng equilibrium electrode, kaya ang Ang open-circuit na boltahe ng baterya ay karaniwang mas maliit kaysa sa electromotive force nito. Para sa reaksyon ng elektrod:
Isinasaalang-alang ang hindi karaniwang estado ng bahagi ng reactant at ang aktibidad (o konsentrasyon) ng aktibong sangkap sa paglipas ng panahon, ang aktwal na boltahe ng bukas na circuit ng cell ay binago ng equation ng enerhiya:
Kung saan ang R ay ang pare-pareho ng gas, ang T ay ang temperatura ng reaksyon, at ang a ay ang aktibidad ng bahagi o konsentrasyon. Ang boltahe ng bukas na circuit ng baterya ay nakasalalay sa mga katangian ng positibo at negatibong materyal ng elektrod, ang electrolyte at ang mga kondisyon ng temperatura, at hindi nakasalalay sa geometry at laki ng baterya. Lithium ion elektrod materyal paghahanda sa poste, at lithium metal sheet na binuo sa pindutan kalahati ng baterya, maaaring masukat ang elektrod materyal sa iba't ibang SOC estado ng bukas na boltahe, bukas boltahe curve ay ang elektrod materyal singil estado reaksyon, baterya imbakan bukas boltahe drop, ngunit hindi masyadong malaki, kung ang bukas na boltahe drop masyadong mabilis o amplitude ay abnormal phenomenon. Ang pagbabago sa surface state ng mga bipolar active substance at ang self-discharge ng baterya ay ang mga pangunahing dahilan para sa pagbaba ng open circuit voltage sa storage, kabilang ang pagbabago ng mask layer ng positive at negative electrode material table; ang potensyal na pagbabago na dulot ng thermodynamic instability ng electrode, ang paglusaw at pag-ulan ng mga metal na dayuhang dumi, at ang micro short circuit na dulot ng diaphragm sa pagitan ng positibo at negatibong mga electrodes. Kapag tumatanda na ang baterya ng lithium ion, ang pagbabago ng halaga ng K (pagbaba ng boltahe) ay ang proseso ng pagbuo at katatagan ng SEI film sa ibabaw ng materyal na elektrod. Kung ang pagbaba ng boltahe ay masyadong malaki, mayroong isang micro-short circuit sa loob, at ang baterya ay hinuhusgahan na hindi kwalipikado.
Kapag ang kasalukuyang pumasa sa elektrod, ang kababalaghan na ang elektrod ay lumihis mula sa potensyal na ekwilibriyo ng elektrod ay tinatawag na polariseysyon, at ang polariseysyon ay bumubuo ng sobrang potensyal. Ayon sa mga sanhi ng polariseysyon, ang polariseysyon ay maaaring nahahati sa ohmic polarization, concentration polarization at electrochemical polarization. FIG. 2 ay ang tipikal na discharge curve ng baterya at ang impluwensya ng iba't ibang polariseysyon sa boltahe.
Figure 1. Karaniwang discharge curve at polariseysyon
(1) Ohmic polarization: sanhi ng paglaban ng bawat bahagi ng baterya, ang halaga ng pagbaba ng presyon ay sumusunod sa batas ng ohm, bumababa ang kasalukuyang, bumababa kaagad ang polariseysyon, at agad na nawawala ang kasalukuyang pagkatigil nito.
(2) Electrochemical polarization: ang polariseysyon ay sanhi ng mabagal na electrochemical reaction sa ibabaw ng elektrod. Ito ay makabuluhang nabawasan sa loob ng antas ng microsecond habang ang kasalukuyang ay nagiging mas maliit.
(3) Polarization ng konsentrasyon: dahil sa pagpapahina ng proseso ng pagsasabog ng ion sa solusyon, ang pagkakaiba sa konsentrasyon sa pagitan ng ibabaw ng elektrod at ang katawan ng solusyon ay polarized sa ilalim ng isang tiyak na kasalukuyang. Bumababa o nawawala ang polarization na ito habang bumababa ang electric current sa macroscopic na mga segundo (ilang segundo hanggang sampu-sampung segundo).
Ang panloob na resistensya ng baterya ay tumataas sa pagtaas ng discharge current ng baterya, na higit sa lahat ay dahil ang malaking discharge current ay nagpapataas ng polarization trend ng baterya, at kung mas malaki ang discharge current, mas malinaw ang polarization trend, tulad ng ipinapakita. sa Figure 2. Ayon sa batas ng Ohm: V=E0-IRT, sa pagtaas ng panloob na pangkalahatang resistensya RT, ang oras na kinakailangan para sa boltahe ng baterya upang maabot ang discharge cut-off boltahe ay katumbas na nabawasan, kaya ang kapasidad ng paglabas ay din nabawasan.
Figure 2. Epekto ng kasalukuyang density sa polariseysyon
Ang baterya ng lithium ion ay mahalagang isang uri ng baterya ng konsentrasyon ng lithium ion. Ang proseso ng pagkarga at paglabas ng baterya ng lithium ion ay ang proseso ng pag-embed at pagtanggal ng mga lithium ions sa positibo at negatibong mga electrodes. Ang mga salik na nakakaapekto sa polariseysyon ng mga baterya ng lithium-ion ay kinabibilangan ng:
(1) Ang impluwensya ng electrolyte: ang mababang kondaktibiti ng electrolyte ay ang pangunahing dahilan para sa polariseysyon ng mga baterya ng lithium ion. Sa pangkalahatang hanay ng temperatura, ang conductivity ng electrolyte na ginagamit para sa mga baterya ng lithium-ion ay karaniwang 0.01~0.1S/cm lamang, na isang porsyento ng may tubig na solusyon. Samakatuwid, kapag ang mga baterya ng lithium-ion ay naglalabas sa isang mataas na kasalukuyang, huli na upang madagdagan ang Li + mula sa electrolyte, at ang polarization phenomenon ay magaganap. Ang pagpapabuti ng conductivity ng electrolyte ay ang pangunahing kadahilanan upang mapabuti ang mataas na kasalukuyang kapasidad ng paglabas ng mga baterya ng lithium-ion.
(2) Ang impluwensya ng positibo at negatibong mga materyales: ang mas mahabang channel ng positibo at negatibong materyal malaking lithium ion particle pagsasabog sa ibabaw, na kung saan ay hindi kaaya-aya sa malaking rate discharge.
(3) Konduktor ahente: ang nilalaman ng kondaktibo ahente ay isang mahalagang kadahilanan na nakakaapekto sa paglabas ng pagganap ng mataas na ratio. Kung ang nilalaman ng conductive agent sa cathode formula ay hindi sapat, ang mga electron ay hindi maaaring ilipat sa oras kapag ang malaking kasalukuyang ay pinalabas, at ang polarization panloob na pagtutol ay tumataas nang mabilis, upang ang boltahe ng baterya ay mabilis na nabawasan sa discharge cut-off boltahe. .
(4) Ang impluwensya ng disenyo ng poste: kapal ng poste: sa kaso ng malaking kasalukuyang discharge, ang bilis ng reaksyon ng mga aktibong sangkap ay napakabilis, na nangangailangan ng lithium ion na mabilis na naka-embed at natanggal sa materyal. Kung ang pole plate ay makapal at ang landas ng lithium ion diffusion ay tumataas, ang direksyon ng pole kapal ay magbubunga ng malaking lithium ion concentration gradient.
Compaction density: mas malaki ang compaction density ng pole sheet, nagiging mas maliit ang pore, at mas mahaba ang landas ng paggalaw ng lithium ion sa direksyon ng kapal ng pole sheet. Sa karagdagan, kung ang compaction density ay masyadong malaki, ang contact area sa pagitan ng materyal at ang electrolyte ay bumababa, ang electrode reaction site ay nabawasan, at ang panloob na resistensya ng baterya ay tataas din.
(5) Ang impluwensya ng SEI membrane: ang pagbuo ng SEI membrane ay nagpapataas ng resistensya ng electrode / electrolyte interface, na nagreresulta sa boltahe hysteresis o polariseysyon.
Ang operating boltahe, na kilala rin bilang end boltahe, ay tumutukoy sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng positibo at negatibong mga electrodes ng baterya kapag ang kasalukuyang daloy sa circuit sa gumaganang estado. Sa gumaganang estado ng paglabas ng baterya, kapag ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng baterya, ang paglaban na dulot ng panloob na pagtutol ay dapat pagtagumpayan, na magdudulot ng ohmic pressure drop at electrode polarization, kaya ang gumaganang boltahe ay palaging mas mababa kaysa sa bukas na boltahe ng circuit, at kapag nagcha-charge, ang boltahe ng dulo ay palaging mas mataas kaysa sa boltahe ng bukas na circuit. Iyon ay, ang resulta ng polariseysyon ay ginagawang mas mababa ang boltahe ng pagtatapos ng paglabas ng baterya kaysa sa potensyal na electromotive ng baterya, na mas mataas kaysa sa potensyal na electromotive ng baterya na may bayad.
Dahil sa pagkakaroon ng polarization phenomenon, ang madalian na boltahe at ang aktwal na boltahe sa proseso ng pagsingil at paglabas. Kapag nagcha-charge, ang madalian na boltahe ay bahagyang mas mataas kaysa sa aktwal na boltahe, ang polariseysyon ay nawawala at ang boltahe ay bumaba kapag ang madalian na boltahe at ang aktwal na boltahe ay bumaba pagkatapos ng paglabas.
Upang ibuod ang paglalarawan sa itaas, ang expression ay:
Ang E +, E- -ay kumakatawan sa mga potensyal ng positibo at negatibong mga electrodes, ayon sa pagkakabanggit, ang E + 0 at E- -0 ay kumakatawan sa equilibrium electrode potential ng positibo at negatibong electrodes, ayon sa pagkakabanggit, VR ay kumakatawan sa ohmic polarization voltage, at η + , η - - kumakatawan sa sobrang potensyal ng positibo at negatibong mga electrodes, ayon sa pagkakabanggit.
Pagkatapos ng pangunahing pag-unawa sa boltahe ng baterya, sinimulan naming pag-aralan ang discharge curve ng mga baterya ng lithium-ion. Ang discharge curve ay karaniwang sumasalamin sa estado ng elektrod, na siyang superposisyon ng mga pagbabago sa estado ng positibo at negatibong mga electrodes.
Ang curve ng boltahe ng mga baterya ng lithium-ion sa buong proseso ng paglabas ay maaaring nahahati sa tatlong yugto
1) Sa paunang yugto ng baterya, mabilis na bumababa ang boltahe, at mas malaki ang rate ng paglabas, mas mabilis na bumaba ang boltahe;
2) Ang boltahe ng baterya ay pumapasok sa isang mabagal na yugto ng pagbabago, na tinatawag na lugar ng platform ng baterya. Mas maliit ang discharge rate,
Kung mas mahaba ang tagal ng lugar ng platform, mas mataas ang boltahe ng platform, mas mabagal ang pagbaba ng boltahe.
3) Kapag ang lakas ng baterya ay malapit nang matapos, ang boltahe ng pagkarga ng baterya ay magsisimulang bumaba nang husto hanggang sa maabot ang boltahe ng paghinto ng paglabas.
Sa panahon ng pagsubok, mayroong dalawang paraan upang mangolekta ng data
(1) Kolektahin ang data ng kasalukuyang, boltahe at oras ayon sa itinakdang agwat ng oras Δ t;
(2) Kolektahin ang kasalukuyang, boltahe at data ng oras ayon sa nakatakdang pagkakaiba sa pagbabago ng boltahe Δ V. Ang katumpakan ng pag-charge at pagdiskarga ng mga kagamitan ay pangunahing kinabibilangan ng kasalukuyang katumpakan, katumpakan ng boltahe at katumpakan ng oras. Ipinapakita sa talahanayan 2 ang mga parameter ng kagamitan ng isang partikular na makina sa pag-charge at pagdiskarga, kung saan ang% FS ay kumakatawan sa porsyento ng buong hanay, at ang 0.05%RD ay tumutukoy sa nasusukat na error sa loob ng saklaw na 0.05% ng pagbabasa. Ang mga kagamitan sa pag-charge at discharge ay karaniwang gumagamit ng CNC constant current source sa halip na load resistance para sa load, upang ang output voltage ng baterya ay walang kinalaman sa series resistance o parasitic resistance sa circuit, ngunit nauugnay lamang sa boltahe E at internal resistance. r at ang circuit current I ng perpektong pinagmumulan ng boltahe na katumbas ng baterya. Kung ang paglaban ay ginagamit para sa pagkarga, itakda ang boltahe ng perpektong pinagmumulan ng boltahe ng katumbas ng baterya na maging E, ang panloob na pagtutol ay r, at ang paglaban ng pagkarga ay R. Sukatin ang boltahe sa magkabilang dulo ng paglaban ng pagkarga gamit ang boltahe. metro, tulad ng ipinapakita sa figure sa itaas sa Figure 6. Gayunpaman, sa pagsasanay, may mga lead resistance at fixture contact resistance (uniform parasitic resistance) sa circuit. Ang katumbas na circuit diagram na ipinapakita sa FIG. 3 ay ipinapakita sa sumusunod na figure ng FIG. 3. Sa pagsasagawa, ang paglaban ng parasitiko ay hindi maiiwasang ipinakilala, upang ang kabuuang paglaban ng pagkarga ay nagiging malaki, ngunit ang sinusukat na boltahe ay ang boltahe sa magkabilang dulo ng paglaban ng pagkarga R, kaya ipinakilala ang error.
Fig. 3 Ang prinsipyo ng block diagram at ang aktwal na katumbas na circuit diagram ng resistance discharge method
Kapag ang patuloy na pinagmumulan ng kasalukuyang I1 ay ginamit bilang pagkarga, ang schematic diagram at ang aktwal na katumbas na circuit diagram ay ipinapakita sa Figure 7. Ang E, I1 ay mga pare-parehong halaga at ang r ay pare-pareho para sa isang tiyak na oras.
Mula sa formula sa itaas, makikita natin na ang dalawang boltahe ng A at B ay pare-pareho, iyon ay, ang output boltahe ng baterya ay hindi nauugnay sa laki ng paglaban ng serye sa loop, at siyempre, wala itong kinalaman. na may paglaban sa parasitiko. Bilang karagdagan, ang mode ng pagsukat ng apat na terminal ay maaaring makamit ang isang mas tumpak na pagsukat ng boltahe ng output ng baterya.
Figure 4 Equiple block diagram at aktwal na katumbas na circuit diagram ng pare-pareho ang kasalukuyang source load
Ang concurrent source ay isang power supply device na maaaring magbigay ng pare-parehong kasalukuyang sa load. Maaari pa rin nitong panatilihing pare-pareho ang kasalukuyang output kapag nagbabago ang panlabas na supply ng kuryente at nagbabago ang mga katangian ng impedance.
Karaniwang ginagamit ng mga kagamitan sa pagsubok sa pag-charge at paglabas ang semiconductor device bilang elemento ng daloy. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng control signal ng semiconductor device, maaari itong gayahin ang isang load ng iba't ibang mga katangian tulad ng pare-pareho ang kasalukuyang, pare-pareho ang presyon at pare-pareho ang paglaban at iba pa. Ang lithium-ion battery discharge test mode ay higit sa lahat ay kinabibilangan ng pare-pareho ang kasalukuyang discharge, pare-pareho ang paglabas ng paglaban, pare-pareho ang paglabas ng kuryente, atbp. Sa bawat discharge mode, ang tuluy-tuloy na discharge at ang interval discharge ay maaari ding hatiin, kung saan ayon sa haba ng oras, ang interval discharge ay maaaring nahahati sa intermittent discharge at pulse discharge. Sa panahon ng pagsubok sa paglabas, ang baterya ay nagdi-discharge ayon sa nakatakdang mode, at hihinto sa pagdiskarga pagkatapos maabot ang mga itinakdang kondisyon. Kasama sa mga kondisyon ng paglabas ng cut-off ang pagtatakda ng cut-off ng boltahe, pagtatakda ng cut-off ng oras, pagtatakda ng cut-off ng kapasidad, pagtatakda ng negatibong boltahe ng gradient cut-off, atbp. Ang pagbabago ng boltahe sa paglabas ng baterya ay nauugnay sa sistema ng paglabas, na ay, ang pagbabago ng discharge curve ay apektado din ng discharge system, kabilang ang: discharge current, discharge temperature, discharge termination boltahe; pasulput-sulpot o tuloy-tuloy na paglabas. Ang mas malaki ang kasalukuyang naglalabas, mas mabilis na bumaba ang operating boltahe; sa temperatura ng discharge, malumanay na nagbabago ang discharge curve.
(1) Patuloy na kasalukuyang paglabas
Kapag ang pare-pareho ang kasalukuyang discharge, ang kasalukuyang halaga ay nakatakda, at pagkatapos ay ang kasalukuyang halaga ay naabot sa pamamagitan ng pagsasaayos ng CNC pare-pareho ang kasalukuyang pinagmulan, upang mapagtanto ang pare-pareho ang kasalukuyang discharge ng baterya. Kasabay nito, ang pagbabago ng boltahe sa pagtatapos ng baterya ay kinokolekta upang makita ang mga katangian ng paglabas ng baterya. Ang patuloy na paglabas ng kasalukuyang ay ang paglabas ng parehong kasalukuyang discharge, ngunit ang boltahe ng baterya ay patuloy na bumababa, kaya ang kapangyarihan ay patuloy na bumababa. Ang Figure 5 ay ang boltahe at kasalukuyang curve ng patuloy na kasalukuyang paglabas ng mga baterya ng lithium-ion. Dahil sa patuloy na paglabas ng kasalukuyang, ang axis ng oras ay madaling ma-convert sa kapasidad (ang produkto ng kasalukuyang at oras) na axis. Ipinapakita ng Figure 5 ang curve ng boltahe-kapasidad sa patuloy na paglabas ng kasalukuyang. Ang patuloy na kasalukuyang discharge ay ang pinakakaraniwang ginagamit na paraan ng paglabas sa mga pagsubok sa baterya ng lithium-ion.
Figure 5 constant current constant voltage charging at constant current discharge curves sa iba't ibang multiplier rate
(2) Patuloy na paglabas ng kuryente
Kapag ang pare-parehong power discharges, ang pare-parehong power power value P ay unang itinakda, at ang output voltage U ng baterya ay kinokolekta. Sa proseso ng paglabas, ang P ay kinakailangang maging pare-pareho, ngunit ang U ay patuloy na nagbabago, kaya't kinakailangan na patuloy na ayusin ang kasalukuyang I ng CNC constant current source ayon sa formula I = P / U upang makamit ang layunin ng patuloy na paglabas ng kuryente . Panatilihing hindi nagbabago ang discharge power, dahil patuloy na bumababa ang boltahe ng baterya sa panahon ng proseso ng discharge, kaya patuloy na tumataas ang kasalukuyang nasa pare-parehong power discharge. Dahil sa patuloy na paglabas ng kuryente, ang time coordinate axis ay madaling ma-convert sa enerhiya (ang produkto ng kapangyarihan at oras) coordinate axis.
Figure 6 Constant power charging at discharging curves sa iba't ibang bilis ng pagdodoble
Paghahambing sa pagitan ng pare-pareho ang kasalukuyang paglabas at patuloy na paglabas ng kuryente
Figure 7: (a) charge at discharge capacity diagram sa iba't ibang ratios; (b) kurba ng singil at paglabas
Ipinapakita ng Figure 7 ang mga resulta ng magkaibang ratio ng charge at discharge test sa dalawang mode ng baterya ng lithium iron phosphate. Ayon sa kurba ng kapasidad sa FIG. 7 (a), sa pagtaas ng charge at discharge current sa constant current mode, ang aktwal na charge at discharge capacity ng baterya ay unti-unting bumababa, ngunit medyo maliit ang saklaw ng pagbabago. Ang aktwal na kapasidad ng pag-charge at paglabas ng baterya ay unti-unting bumababa sa pagtaas ng kapangyarihan, at kung mas malaki ang multiplier, mas mabilis ang pagkabulok ng kapasidad. Ang 1 h rate discharge capacity ay mas mababa kaysa sa constant flow mode. Kasabay nito, kapag ang rate ng pag-charge-discharge ay mas mababa kaysa sa 5 h rate, ang kapasidad ng baterya ay mas mataas sa ilalim ng pare-parehong kondisyon ng kuryente, habang ang kapasidad ng baterya ay mas mataas kaysa sa 5 h rate ay mas mataas sa ilalim ng pare-pareho ang kasalukuyang kondisyon.
Mula sa figure 7 (b) ay nagpapakita ng kapasidad-boltahe curve, sa ilalim ng kondisyon ng mababang ratio, lithium iron pospeyt baterya dalawang mode kapasidad-boltahe curve, at singil at discharge boltahe platform pagbabago ay hindi malaki, ngunit sa ilalim ng kondisyon ng mataas na ratio, pare-pareho ang kasalukuyang-patuloy na boltahe mode ng pare-pareho ang boltahe oras makabuluhang mas mahaba, at singilin boltahe platform nadagdagan makabuluhang, naglalabas boltahe platform ay makabuluhang nabawasan.
(3) Patuloy na paglabas ng pagtutol
Kapag pare-pareho ang paglabas ng resistensya, ang isang pare-parehong halaga ng paglaban na R ay itinakda muna upang kolektahin ang output boltahe ng baterya U. Sa panahon ng proseso ng paglabas, ang R ay kinakailangang maging pare-pareho, ngunit ang U ay patuloy na nagbabago, kaya ang kasalukuyang I value ng CNC constant current source ay dapat na patuloy na nababagay ayon sa formula I=U / R upang makamit ang layunin ng pare-pareho ang paglabas ng paglaban. Ang boltahe ng baterya ay palaging bumababa sa proseso ng paglabas, at ang paglaban ay pareho, kaya ang discharge current I ay isang proseso din na bumababa.
(4) Patuloy na paglabas, pasulput-sulpot na paglabas at paglabas ng pulso
Ang baterya ay pinalabas sa pare-pareho ang kasalukuyang, pare-pareho ang kapangyarihan at pare-pareho ang paglaban, habang ginagamit ang pag-andar ng tiyempo upang mapagtanto ang kontrol ng tuluy-tuloy na paglabas, pasulput-sulpot na discharge at paglabas ng pulso. Ipinapakita ng Figure 11 ang kasalukuyang mga kurba at kurba ng boltahe ng isang tipikal na pagsubok sa pagsingil / paglabas ng pulso.
Larawan 8 Kasalukuyang mga kurba at kurba ng boltahe para sa karaniwang mga pagsubok sa pag-charge-discharge ng pulso
Ang discharge curve ay tumutukoy sa curve ng boltahe, kasalukuyang, kapasidad at iba pang pagbabago ng baterya sa paglipas ng panahon sa proseso ng paglabas. Ang impormasyon na nakapaloob sa charge at discharge curve ay napakayaman, kabilang ang kapasidad, enerhiya, gumaganang boltahe at boltahe na platform, ang ugnayan sa pagitan ng potensyal ng elektrod at estado ng singil, atbp. Ang pangunahing data na naitala sa panahon ng pagsubok sa paglabas ay ang oras ebolusyon ng kasalukuyang at boltahe. Maraming mga parameter ang maaaring makuha mula sa mga pangunahing data na ito. Ang mga sumusunod ay nagdedetalye ng mga parameter na maaaring makuha ng discharge curve.
(1) Boltahe
Sa discharge test ng lithium ion na baterya, ang mga parameter ng boltahe ay pangunahing kasama ang boltahe na platform, median na boltahe, average na boltahe, cut-off na boltahe, atbp. Ang boltahe ng platform ay ang katumbas na halaga ng boltahe kapag ang pagbabago ng boltahe ay minimum at ang pagbabago ng kapasidad ay malaki. , na maaaring makuha mula sa pinakamataas na halaga ng dQ / dV. Ang median na boltahe ay ang katumbas na halaga ng boltahe ng kalahati ng kapasidad ng baterya. Para sa mga materyales na mas halata sa platform, tulad ng lithium iron phosphate at lithium titanate, ang median na boltahe ay ang boltahe ng platform. Ang average na boltahe ay ang epektibong lugar ng curve ng boltahe-kapasidad (ibig sabihin, enerhiya sa paglabas ng baterya) na hinati sa formula ng pagkalkula ng kapasidad ay u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Ang cut-off na boltahe ay tumutukoy sa pinakamababang boltahe na pinapayagan kapag nag-discharge ang baterya. Kung ang boltahe ay mas mababa kaysa sa discharge cut-off boltahe, ang boltahe sa magkabilang dulo ng baterya ay mabilis na bababa, na bumubuo ng labis na discharge. Ang sobrang paglabas ay maaaring magdulot ng pinsala sa aktibong sangkap ng elektrod, mawala ang kakayahan sa reaksyon, at paikliin ang buhay ng baterya. Tulad ng inilarawan sa unang bahagi, ang boltahe ng baterya ay nauugnay sa estado ng singil ng materyal ng cathode at ang potensyal ng elektrod.
(2) Kapasidad at tiyak na kapasidad
Ang kapasidad ng baterya ay tumutukoy sa dami ng kuryenteng inilabas ng baterya sa ilalim ng isang partikular na sistema ng paglabas (sa ilalim ng isang partikular na discharge current I, discharge temperature T, discharge cut-off voltage V), na nagpapahiwatig ng kakayahan ng baterya na mag-imbak ng enerhiya sa Ah o C Ang kapasidad ay apektado ng maraming elemento, tulad ng discharge current, discharge temperature, atbp. Ang laki ng kapasidad ay tinutukoy ng dami ng aktibong substance sa positive at negative electrodes.
Teoretikal na kapasidad: ang kapasidad na ibinibigay ng aktibong sangkap sa reaksyon.
Aktwal na kapasidad: ang aktwal na kapasidad na inilabas sa ilalim ng isang tiyak na sistema ng paglabas.
Na-rate na kapasidad: tumutukoy sa pinakamababang halaga ng kapangyarihan na ginagarantiyahan ng baterya sa ilalim ng mga nakadisenyong kundisyon sa paglabas.
Sa pagsubok sa paglabas, ang kapasidad ay kinakalkula sa pamamagitan ng pagsasama ng kasalukuyang sa paglipas ng panahon, ie C = I (t) dt, pare-pareho ang kasalukuyang sa t pare-parehong paglabas, C = I (t) dt = I t; pare-pareho ang pagtutol R discharge, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * out (u ang average na boltahe ng discharge, t ang oras ng paglabas).
Tiyak na kapasidad: Upang maihambing ang iba't ibang mga baterya, ipinakilala ang konsepto ng tiyak na kapasidad. Ang partikular na kapasidad ay tumutukoy sa kapasidad na ibinibigay ng aktibong sangkap ng unit mass o ang unit volume electrode, na tinatawag na mass specific capacity o ang volume specific capacity. Ang karaniwang paraan ng pagkalkula ay: tiyak na kapasidad = kapasidad ng unang paglabas ng baterya / (mass ng aktibong sangkap * rate ng paggamit ng aktibong sangkap)
Mga salik na nakakaapekto sa kapasidad ng baterya:
a. Ang kasalukuyang naglalabas ng baterya: mas malaki ang kasalukuyang, bumababa ang kapasidad ng output;
b. Temperatura ng paglabas ng baterya: kapag bumababa ang temperatura, bumababa ang kapasidad ng output;
c. Ang discharge cut-off boltahe ng baterya: ang discharge time na itinakda ng electrode material at ang limitasyon ng electrode reaction mismo ay karaniwang 3.0V o 2.75V.
d. Mga oras ng pag-charge at pag-discharge ng baterya: pagkatapos ng maraming pag-charge at pag-discharge ng baterya, dahil sa pagkabigo ng materyal na elektrod, magagawa ng baterya na bawasan ang kapasidad ng paglabas ng baterya.
e. Ang mga kondisyon ng pagsingil ng baterya: rate ng pagsingil, temperatura, cut-off na boltahe ay nakakaapekto sa kapasidad ng baterya, kaya tinutukoy ang kapasidad ng paglabas.
Paraan ng pagtukoy ng kapasidad ng baterya:
Ang iba't ibang mga industriya ay may iba't ibang mga pamantayan sa pagsubok ayon sa mga kondisyon ng pagtatrabaho. Para sa mga baterya ng lithium-ion para sa mga produkto ng 3C, ayon sa pambansang pamantayang GB / T18287-2000 Pangkalahatang Pagtutukoy para sa Mga Baterya ng Lithium-ion para sa Cellular na Telepono, ang pamamaraan ng pagsusuri sa kapasidad ng na-rate ng baterya ay ang mga sumusunod: a) pag-charge: 0.2C5A charging; b) discharge: 0.2C5A discharging; c) limang cycle, kung saan ang isa ay kwalipikado.
Para sa industriya ng de-kuryenteng sasakyan, ayon sa pambansang pamantayan GB / T 31486-2015 Mga Kinakailangan sa Pagganap ng Elektrisidad at Mga Paraan ng Pagsubok para sa Power Battery para sa Mga Sasakyang De-kuryente, ang na-rate na kapasidad ng baterya ay tumutukoy sa kapasidad (Ah) na inilabas ng baterya sa temperatura ng kuwarto na may 1I1 (A) kasalukuyang discharge upang maabot ang boltahe ng pagwawakas, kung saan ang I1 ay 1 oras na rate ng kasalukuyang paglabas, na ang halaga ay katumbas ng C1 (A). Ang pamamaraan ng pagsubok ay:
A) Sa temperatura ng silid, ihinto ang pare-parehong boltahe kapag nagcha-charge gamit ang pare-parehong kasalukuyang nagcha-charge sa boltahe ng pagwawakas ng pagsingil na tinukoy ng negosyo, at ihinto ang pagsingil kapag bumaba ang kasalukuyang pagwawakas ng pagsingil sa 0.05I1 (A), at hawakan ang pagsingil ng 1h pagkatapos nagcha-charge.
Bb) Sa temperatura ng silid, ang baterya ay dini-discharge na may 1I1 (A) na kasalukuyang hanggang ang discharge ay umabot sa discharge termination voltage na tinukoy sa mga teknikal na kondisyon ng enterprise;
C) sinusukat discharge kapasidad (sinusukat sa pamamagitan ng Ah), kalkulahin ang discharge tiyak na enerhiya (sinusukat sa pamamagitan ng Wh / kg);
3 d) Ulitin ang mga hakbang a) -) c) 5 beses. Kapag ang matinding pagkakaiba ng 3 magkakasunod na pagsubok ay mas mababa sa 3% ng na-rate na kapasidad, ang pagsusulit ay maaaring tapusin nang maaga at ang mga resulta ng huling 3 pagsusulit ay maaaring i-average.
(3) State of charge, SOC
Ang SOC (State of Charge) ay isang estado ng pagsingil, na kumakatawan sa ratio ng natitirang kapasidad ng baterya sa buong estado ng pagsingil nito pagkatapos ng isang yugto ng panahon o mahabang panahon sa ilalim ng isang tiyak na rate ng paglabas. Ang paraan ng "open-circuit voltage + hour-time integration" na pamamaraan ay gumagamit ng open-circuit na paraan ng boltahe upang tantiyahin ang paunang estado ng kapasidad ng singil ng baterya, at pagkatapos ay ginagamit ang oras-oras na paraan ng pagsasama upang makuha ang kapangyarihan na natupok ng a -time na paraan ng pagsasama. Ang kuryenteng natupok ay ang produkto ng discharge current at ang discharge time, at ang natitirang power ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng inisyal na power at ng power na nakonsumo. Ang SOC mathematical na pagtatantya sa pagitan ng open circuit voltage at isang oras na integral ay:
Kung saan ang CN ay ang na-rate na kapasidad; Ang η ay ang kahusayan sa pag-charge-discharge; T ay ang temperatura ng paggamit ng baterya; Ako ang kasalukuyang baterya; t ay ang oras ng paglabas ng baterya.
Ang DOD (Depth of Discharge) ay ang discharge depth, isang sukatan ng discharge degree, na kung saan ay ang porsyento ng discharge capacity sa kabuuang discharge capacity. Ang lalim ng discharge ay may magandang kaugnayan sa buhay ng baterya: mas malalim ang lalim ng discharge, mas maikli ang buhay. Ang relasyon ay kinakalkula para sa SOC = 100% -DOD
4) Enerhiya at tiyak na enerhiya
Ang de-koryenteng enerhiya na maaaring ilabas ng baterya sa pamamagitan ng paggawa ng panlabas na trabaho sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon ay tinatawag na enerhiya ng baterya, at ang yunit ay karaniwang ipinahayag sa wh. Sa discharge curve, ang enerhiya ay kinakalkula bilang mga sumusunod: W = U (t) * I (t) dt. Sa patuloy na paglabas ng kasalukuyang, W = I * U (t) dt = It * u (u ang average na boltahe ng discharge, t ang oras ng paglabas)
a. Teoretikal na enerhiya
Ang proseso ng paglabas ng baterya ay nasa isang estado ng balanse, at ang boltahe ng paglabas ay nagpapanatili ng halaga ng electromotive force (E), at ang rate ng paggamit ng aktibong sangkap ay 100%. Sa ilalim ng kondisyong ito, ang output na enerhiya ng baterya ay ang teoretikal na enerhiya, iyon ay, ang pinakamataas na gawaing ginawa ng nababaligtad na baterya sa ilalim ng pare-parehong temperatura at presyon.
b. Ang aktwal na enerhiya
Ang aktwal na output ng enerhiya ng paglabas ng baterya ay tinatawag na aktwal na enerhiya, ang mga regulasyon sa industriya ng de-kuryenteng sasakyan ("GB / T 31486-2015 Power Battery Electrical Performance Requirements and Test Methods for electric Vehicles"), ang baterya sa room temperature na may 1I1 (A ) kasalukuyang discharge, upang maabot ang enerhiya (Wh) na inilabas ng boltahe ng pagwawakas, na tinatawag na na-rate na enerhiya.
c. tiyak na enerhiya
Ang enerhiya na ibinibigay ng isang baterya sa bawat yunit ng masa at bawat yunit ng dami ay tinatawag na mass specific energy o volume specific na enerhiya, na tinatawag ding density ng enerhiya. Sa mga yunit ng wh / kg o wh / L.
Ang pinakapangunahing anyo ng discharge curve ay ang boltahe-oras at kasalukuyang curve ng oras. Sa pamamagitan ng pagbabago ng pagkalkula ng axis ng oras, ang karaniwang discharge curve ay mayroon ding boltahe-capacity (specific capacity) curve, boltahe-energy (specific energy) curve, voltage-SOC curve at iba pa.
(1) Boltahe-oras at kasalukuyang curve ng oras
Figure 9 Mga kurba ng boltahe-oras at kasalukuyang-oras
(2) Curve ng boltahe-kapasidad
Figure 10 Curve ng boltahe-kapasidad
(3) Curve ng boltahe-enerhiya
Figure Figure 11. Boltahe-energy curve
tumugon sa loob ng 6 na oras, anumang mga katanungan ay malugod!
