Lityum-ionli batareya zaryadsizlanishi egri tahlili bo'yicha keng qamrovli qo'llanma

Lityum-ion batareyasining eng ko'p qo'llaniladigan ishlash testi - tushirish egri chizig'ini tahlil qilish strategiyasi

Lityum-ion batareya zaryadsizlanganda, uning ish kuchlanishi doimo vaqt davom etishi bilan doimiy ravishda o'zgaradi. Batareyaning ish kuchlanishi ordinata, tushirish vaqti yoki sig'imi yoki zaryad holati (SOC) yoki tushirish chuqurligi (DOD) abscissa sifatida ishlatiladi va chizilgan egri chiziq zaryadsizlanish egri chizig'i deb ataladi. Batareyaning zaryadsizlanish xarakteristikasi egri chizig'ini tushunish uchun birinchi navbatda batareyaning kuchlanishini printsipial jihatdan tushunishimiz kerak.

[Batareyaning kuchlanishi]

Elektrod reaktsiyasini hosil qilish uchun batareya quyidagi shartlarga javob berishi kerak: kimyoviy reaktsiyada elektronni yo'qotish jarayoni (ya'ni oksidlanish jarayoni) va elektronni olish jarayoni (ya'ni qaytarilish reaktsiyasi jarayoni) ikki xil sohada ajratilishi kerak, umumiy oksidlanish-qaytarilish reaksiyasidan farq qiladigan; ikkita elektrodning faol moddasining oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi metall korroziya jarayonida mikrobatareyaning reaktsiyasidan farq qiladigan tashqi kontur orqali uzatilishi kerak. Batareyaning kuchlanishi musbat elektrod va salbiy elektrod o'rtasidagi potentsial farqdir. Muayyan asosiy parametrlarga ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish, ish kuchlanishi, zaryadlash va tushirish kuchlanishi va boshqalar kiradi.

[Lityum-ion batareya materialining elektrod salohiyati]

Elektrod potentsiali deganda qattiq moddaning elektrolitlar eritmasiga botirilishi tushuniladi, bu elektr ta'sirini, ya'ni metall yuzasi va eritma orasidagi potensiallar farqini ko'rsatadi. Bu potentsial farq eritmadagi metallning potentsiali yoki elektrodning potensiali deb ataladi. Xulosa qilib aytganda, elektrod potensiali ion yoki atomning elektron olish tendentsiyasidir.

Shuning uchun, ma'lum bir musbat elektrod yoki manfiy elektrod materiali uchun, litiy tuzi bilan elektrolitga joylashtirilganda, uning elektrod potensiali quyidagicha ifodalanadi:

Bu erda ph c - bu moddaning elektrod potensiali. Standart vodorod elektrod potentsiali 0.0V qilib o'rnatildi.

[Batareyaning ochiq elektron kuchlanishi]

Batareyaning elektromotor kuchi - bu termodinamik usul yordamida batareyaning reaktsiyasiga ko'ra hisoblangan nazariy qiymat, ya'ni kontaktlarning zanglashiga olib kelganida batareyaning muvozanat elektrod potentsiali va musbat va salbiy elektrodlar o'rtasidagi farq maksimal qiymatdir. batareya kuchlanishni berishi mumkin. Aslida, ijobiy va salbiy elektrodlar elektrolitda termodinamik muvozanat holatida bo'lishi shart emas, ya'ni elektrolit eritmasida batareyaning musbat va manfiy elektrodlari tomonidan o'rnatilgan elektrod potentsiali odatda muvozanat elektrod potentsiali emas, shuning uchun batareyaning ochiq tutashuv kuchlanishi odatda uning elektromotor kuchidan kichikroq. Elektrod reaktsiyasi uchun:

Reaktiv komponentning nostandart holatini va faol komponentning vaqt o'tishi bilan faolligini (yoki kontsentratsiyasini) hisobga olgan holda, hujayraning haqiqiy ochiq elektron kuchlanishi energiya tenglamasi bilan o'zgartiriladi:

Bu erda R - gaz doimiysi, T - reaksiya harorati, a - komponentlarning faolligi yoki konsentratsiyasi. Batareyaning ochiq elektron kuchlanishi musbat va salbiy elektrod materialining xususiyatlariga, elektrolitlar va harorat sharoitlariga bog'liq va batareyaning geometriyasi va hajmiga bog'liq emas. Lityum ion elektrod materialini qutbga tayyorlash va yarim batareyaga o'rnatilgan lityum metall qatlam elektrod materialini ochiq kuchlanishning turli xil SOC holatida o'lchashi mumkin, ochiq kuchlanish egri elektrod materialining zaryad holati reaktsiyasi, batareyani saqlash ochiq kuchlanish pasayishi, lekin juda katta emas, agar ochiq kuchlanish juda tez tushib qolsa yoki amplituda g'ayritabiiy hodisa bo'lsa. Bipolyar faol moddalarning sirt holatining o'zgarishi va batareyaning o'z-o'zidan zaryadsizlanishi saqlashdagi ochiq kontaktlarning zanglashiga olib kelishining asosiy sabablari, shu jumladan ijobiy va salbiy elektrod materiallari jadvalining niqob qatlamining o'zgarishi; elektrodning termodinamik beqarorligi, metall begona aralashmalarning erishi va cho'kishi va musbat va salbiy elektrodlar orasidagi diafragma tufayli yuzaga keladigan mikro qisqa tutashuv natijasida yuzaga keladigan potentsial o'zgarish. Lityum ion batareyasi qariganda, K qiymatining o'zgarishi (kuchlanish tushishi) elektrod materialining yuzasida SEI plyonkasining shakllanishi va barqarorligi jarayonidir. Agar kuchlanishning pasayishi juda katta bo'lsa, uning ichida mikro-qisqa tutashuv mavjud va batareya malakasiz deb hisoblanadi.

[Batareyaning polarizatsiyasi]

Oqim elektroddan o'tganda, elektrodning muvozanat elektrod potentsialidan chetga chiqish hodisasi polarizatsiya deb ataladi va polarizatsiya ortiqcha potentsialni hosil qiladi. Polarizatsiya sabablariga ko'ra, qutblanishni ohmik polarizatsiya, konsentratsiyali polarizatsiya va elektrokimyoviy qutblanishga bo'lish mumkin. ANJIR. 2 - batareyaning odatiy tushirish egri chizig'i va turli xil polarizatsiyaning kuchlanishga ta'siri.

 Shakl 1. Odatda zaryadsizlanish egri chizig'i va polarizatsiya

(1) Ohmik polarizatsiya: batareyaning har bir qismining qarshiligi tufayli bosimning pasayishi qiymati ohm qonuniga amal qiladi, oqim kamayadi, polarizatsiya darhol kamayadi va oqim to'xtagandan so'ng darhol yo'qoladi.

(2) Elektrokimyoviy polarizatsiya: qutblanish elektrod yuzasida sekin elektrokimyoviy reaktsiya tufayli yuzaga keladi. Mikrosoniya darajasida u sezilarli darajada kamaydi, chunki oqim kichikroq bo'ladi.

(3) Konsentratsiya polarizatsiyasi: eritmadagi ion diffuziya jarayonining kechikishi tufayli elektrod yuzasi va eritma tanasi o'rtasidagi kontsentratsiyalar farqi ma'lum bir oqim ostida polarizatsiyalanadi. Bu polarizatsiya makroskopik soniyalarda (bir necha soniyadan o'nlab soniyagacha) elektr tokining kamayishi bilan kamayadi yoki yo'qoladi.

Batareyaning ichki qarshiligi batareyaning tushirish oqimining oshishi bilan ortadi, bu asosan katta zaryadsizlanish oqimi batareyaning qutblanish tendentsiyasini oshiradi va tushirish oqimi qanchalik katta bo'lsa, ko'rsatilgandek polarizatsiya tendentsiyasi aniqroq bo'ladi. rasmda 2. Ohm qonuniga ko'ra: V=E0-IRT, ichki umumiy qarshilik RT ortishi bilan akkumulyator kuchlanishining zaryadsizlanishning to'xtash kuchlanishiga yetishi uchun zarur bo'lgan vaqt mos ravishda kamayadi, shuning uchun bo'shatish quvvati ham kamayadi.

Shakl 2. Oqim zichligining polarizatsiyaga ta'siri

Lityum ion batareyasi aslida lityum ion kontsentratsiyasi batareyasining bir turi. Lityum ion batareyasini zaryadlash va tushirish jarayoni lityum ionlarini musbat va salbiy elektrodlarga joylashtirish va tozalash jarayonidir. Lityum-ion batareyalarning polarizatsiyasiga ta'sir qiluvchi omillar quyidagilardir:

(1) Elektrolitning ta'siri: elektrolitning past o'tkazuvchanligi lityum ionli batareyalarning polarizatsiyasining asosiy sababidir. Umumiy harorat oralig'ida lityum-ion batareyalar uchun ishlatiladigan elektrolitning o'tkazuvchanligi odatda faqat 0.01 ~ 0.1S / sm ni tashkil qiladi, bu suvli eritmaning bir foizini tashkil qiladi. Shuning uchun, lityum-ion batareyalar yuqori oqimda zaryadsizlanganda, elektrolitdan Li + ni to'ldirish juda kech bo'ladi va polarizatsiya hodisasi paydo bo'ladi. Elektrolitlarning o'tkazuvchanligini yaxshilash lityum-ion batareyalarning yuqori oqim quvvatini oshirishning asosiy omilidir.

(2) Ijobiy va salbiy materiallarning ta'siri: musbat va salbiy materiallarning uzunroq kanali katta lityum ion zarralarining sirtga tarqalishi, bu katta tezlikda oqimga olib kelmaydi.

(3) Supero'tkazuvchilar agent: Supero'tkazuvchilar moddaning tarkibi yuqori nisbatdagi tushirish ko'rsatkichlariga ta'sir qiluvchi muhim omil hisoblanadi. Agar katod formulasidagi Supero'tkazuvchilar moddaning tarkibi etarli bo'lmasa, katta oqim zaryadsizlanganda elektronlar o'z vaqtida uzatilishi mumkin emas va polarizatsiya ichki qarshiligi tez o'sib boradi, shuning uchun batareya zo'riqishida zaryadsizlanishni kesish kuchlanishiga tezda kamayadi. .

(4) Qutb dizaynining ta'siri: qutb qalinligi: katta oqim oqimi bo'lsa, faol moddalarning reaktsiya tezligi juda tezdir, bu esa lityum ionining materialga tezda ko'milishi va ajratilishini talab qiladi. Agar qutb plitasi qalin bo'lsa va lityum ionining tarqalish yo'li oshsa, qutb qalinligining yo'nalishi katta lityum ion kontsentratsiyasi gradientini hosil qiladi.

Siqilish zichligi: qutb varag'ining siqilish zichligi kattaroq, g'ovak kichikroq bo'ladi va lityum ionining qutb qatlami qalinligi yo'nalishi bo'yicha harakatlanish yo'li uzunroq. Bunga qo'shimcha ravishda, agar siqilish zichligi juda katta bo'lsa, material va elektrolitlar orasidagi aloqa maydoni kamayadi, elektrod reaktsiyasi joyi kamayadi va batareyaning ichki qarshiligi ham ortadi.

(5) SEI membranasining ta'siri: SEI membranasining shakllanishi elektrod / elektrolitlar interfeysining qarshiligini oshiradi, natijada kuchlanish histerizisi yoki polarizatsiyasi.

[Batareyaning ish kuchlanishi]

Ish kuchlanishi, shuningdek, oxirgi kuchlanish deb ham ataladi, oqim ish holatida kontaktlarning zanglashiga olib kelganida batareyaning ijobiy va salbiy elektrodlari o'rtasidagi potentsial farqni bildiradi. Batareya zaryadsizlanishining ish holatida, oqim batareyadan o'tganda, ichki qarshilik tufayli yuzaga keladigan qarshilikni engib o'tish kerak, bu ohmik bosimning pasayishiga va elektrod polarizatsiyasiga olib keladi, shuning uchun ish kuchlanishi har doim ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanishidan past bo'ladi, va zaryad olayotganda, oxirgi kuchlanish har doim ochiq elektron kuchlanishdan yuqori. Ya'ni, polarizatsiya natijasi batareyaning zaryadsizlanishining so'nggi kuchlanishini batareyaning elektromotor potentsialidan pastroq qiladi, bu zaryadlangan batareyaning elektromotor potentsialidan yuqori.

Polarizatsiya hodisasi mavjudligi sababli, zaryadlash va tushirish jarayonida oniy kuchlanish va haqiqiy kuchlanish. Zaryad olayotganda, lahzali kuchlanish haqiqiy kuchlanishdan bir oz yuqoriroq bo'ladi, polarizatsiya yo'qoladi va oqim kuchlanish va oqimdan keyin haqiqiy kuchlanish pasayganda kuchlanish pasayadi.

Yuqoridagi tavsifni umumlashtirish uchun ifoda quyidagicha:

E +, E- -musbat va manfiy elektrodlarning potentsiallarini ifodalaydi, E + 0 va E- -0 mos ravishda musbat va manfiy elektrodlarning muvozanat elektrod potentsialini, VR esa ohmik polarizatsiya kuchlanishini, ē + , ē - -mos ravishda musbat va manfiy elektrodlarning ortiqcha potentsialini ifodalaydi.

[Bo'shatish testining asosiy printsipi]

Batareya zo'riqishida asosiy tushunchadan so'ng, biz lityum-ion batareyalarning zaryadsizlanish egri chizig'ini tahlil qila boshladik. Chiqarish egri chizig'i asosan elektrod holatini aks ettiradi, bu ijobiy va salbiy elektrodlarning holat o'zgarishining superpozitsiyasidir.

Bo'shatish jarayonida lityum-ion batareyalarning kuchlanish egri chizig'ini uch bosqichga bo'lish mumkin

1) Batareyaning dastlabki bosqichida kuchlanish tez pasayadi va tushirish tezligi qanchalik katta bo'lsa, kuchlanish tezroq tushadi;

2) Batareyaning kuchlanishi sekin o'zgarish bosqichiga kiradi, bu batareyaning platforma maydoni deb ataladi. Bo'shatish tezligi qanchalik kichik bo'lsa,

Platforma maydonining davomiyligi qanchalik uzoq bo'lsa, platforma kuchlanishi qanchalik baland bo'lsa, kuchlanishning pasayishi sekinroq bo'ladi.

3) Batareya quvvati deyarli tugashi bilanoq, zaryadsizlanishni to'xtatish kuchlanishiga yetguncha batareyaning yuk kuchlanishi keskin pasayishni boshlaydi.

Sinov paytida ma'lumotlarni yig'ishning ikkita usuli mavjud

(1) O'rnatilgan vaqt oralig'i D t bo'yicha oqim, kuchlanish va vaqt ma'lumotlarini to'plash;

(2) O'rnatilgan kuchlanish o'zgarishi farqiga ko'ra oqim, kuchlanish va vaqt ma'lumotlarini to'plang D V. Zaryadlash va tushirish uskunasining aniqligi asosan oqim aniqligi, kuchlanish aniqligi va vaqt aniqligini o'z ichiga oladi. 2-jadvalda ma'lum bir zaryadlash va tushirish mashinasining uskuna parametrlari ko'rsatilgan, bu erda% FS to'liq diapazonning foizini bildiradi va 0.05% RD o'qishning 0.05% oralig'ida o'lchangan xatoni bildiradi. Zaryadlash va tushirish uskunalari odatda yuk uchun yuk qarshiligi o'rniga CNC doimiy oqim manbasidan foydalanadi, shuning uchun batareyaning chiqish kuchlanishi zanjirdagi ketma-ket qarshilik yoki parazit qarshilik bilan hech qanday aloqasi yo'q, faqat kuchlanish E va ichki qarshilik bilan bog'liq. r va batareyaga ekvivalent bo'lgan ideal kuchlanish manbasining elektron oqimi I. Agar qarshilik yuk uchun ishlatilsa, akkumulyatorning ideal kuchlanish manbai kuchlanishini E, ichki qarshilik r va yuk qarshiligi R ga o'rnating. Yuk qarshiligining har ikki uchidagi kuchlanishni kuchlanish bilan o'lchang. metr, yuqoridagi rasmda ko'rsatilganidek, shakl 6. Biroq, amalda, zanjirda qo'rg'oshin qarshiligi va armatura kontakt qarshiligi (yagona parazitar qarshilik) mavjud. Shaklda ko'rsatilgan ekvivalent elektron diagrammasi. 3-rasm quyidagi rasmda ko'rsatilgan. 3. Amalda, parazit qarshilik muqarrar ravishda kiritiladi, shuning uchun umumiy yuk qarshiligi katta bo'ladi, lekin o'lchangan kuchlanish R yuk qarshiligining har ikki uchidagi kuchlanishdir, shuning uchun xatolik kiritiladi.

 3-rasm Qarshilik tushirish usulining asosiy blok diagrammasi va haqiqiy ekvivalent sxemasi

Yuk sifatida I1 oqimi bo'lgan doimiy oqim manbai ishlatilsa, sxematik diagramma va haqiqiy ekvivalent elektron diagrammasi 7-rasmda ko'rsatilgan. E, I1 doimiy qiymatlar va r ma'lum vaqt uchun doimiydir.

Yuqoridagi formuladan biz A va B ning ikkita kuchlanishi doimiy ekanligini ko'rishimiz mumkin, ya'ni batareyaning chiqish kuchlanishi pastadirdagi ketma-ket qarshilik hajmiga bog'liq emas va, albatta, uning hech qanday aloqasi yo'q. parazit qarshilik bilan. Bundan tashqari, to'rt terminalli o'lchash rejimi batareyaning chiqish kuchlanishini aniqroq o'lchashga erishish mumkin.

4-rasm Uskunaning blok diagrammasi va doimiy oqim manbai yukining haqiqiy ekvivalent sxemasi

Bir vaqtning o'zida manba - bu yukni doimiy oqim bilan ta'minlaydigan quvvat manbai qurilmasi. Tashqi quvvat manbai o'zgarganda va impedans xususiyatlari o'zgarganda, u hali ham chiqish oqimini doimiy ushlab turishi mumkin.

[Bo'shatish test rejimi]

Zaryadlash va tushirish sinov uskunasi odatda yarimo'tkazgich qurilmasini oqim elementi sifatida ishlatadi. Yarimo'tkazgich qurilmasining boshqaruv signalini sozlash orqali u doimiy oqim, doimiy bosim va doimiy qarshilik va boshqalar kabi turli xarakteristikalar yukini simulyatsiya qilishi mumkin. Lityum-ionli akkumulyator batareyasining zaryadsizlanishini sinovdan o'tkazish rejimi asosan doimiy oqim zaryadsizlanishi, doimiy qarshilik zaryadsizlanishi, doimiy quvvat zaryadsizlanishi va hk. intervalli razryadni intervalgacha tushirish va pulsli tushirishga bo'lish mumkin. Chiqarish sinovi paytida batareya belgilangan rejimga muvofiq zaryadsizlanadi va belgilangan shartlarga erishgandan so'ng zaryadsizlanishni to'xtatadi. Chiqarishni to'xtatish shartlariga kuchlanishni o'chirishni o'rnatish, vaqtni to'xtatish, quvvatni o'chirishni sozlash, salbiy kuchlanish gradientini o'chirish va hokazolarni o'z ichiga oladi. Batareyaning zaryadsizlanishi kuchlanishining o'zgarishi deşarj tizimi bilan bog'liq, bu ya'ni, tushirish egri chizig'ining o'zgarishiga tushirish tizimi ham ta'sir qiladi, jumladan: tushirish oqimi, tushirish harorati, tushirishni tugatish kuchlanishi; vaqti-vaqti bilan yoki doimiy zaryadsizlanish. Chiqarish oqimi qanchalik katta bo'lsa, ish kuchlanishi tezroq tushadi; tushirish harorati bilan tushirish egri chizig'i yumshoq o'zgaradi.

(1) Doimiy oqim zaryadsizlanishi

Doimiy oqim zaryadsizlanganda, oqim qiymati o'rnatiladi, so'ngra batareyaning doimiy oqim zaryadsizlanishini amalga oshirish uchun CNC doimiy oqim manbasini sozlash orqali joriy qiymatga erishiladi. Shu bilan birga, batareyaning zaryadsizlanish xususiyatlarini aniqlash uchun batareyaning oxirgi kuchlanish o'zgarishi yig'iladi. Doimiy oqim zaryadsizlanishi - bir xil tushirish oqimining zaryadsizlanishi, lekin batareyaning kuchlanishi pasayishda davom etadi, shuning uchun quvvat pasayishda davom etadi. 5-rasm - lityum-ion batareyalarning doimiy oqim deşarjlarining kuchlanish va oqim egri chizig'i. Doimiy oqim oqimi tufayli vaqt o'qi osongina sig'im (oqim va vaqtning mahsuloti) o'qiga aylanadi. 5-rasmda doimiy oqim zaryadsizlanishida kuchlanish quvvati egri chizig'i ko'rsatilgan. Lityum-ion batareyalarni sinovdan o'tkazishda eng ko'p ishlatiladigan tushirish usuli doimiy oqimdir.

Shakl 5 doimiy oqim doimiy kuchlanish zaryadlash va doimiy oqim deşarj egri turli multiplikator stavkalari

(2) Doimiy quvvat zaryadsizlanishi

Doimiy quvvat zaryadsizlanganda, birinchi navbatda doimiy quvvat quvvati qiymati P o'rnatiladi va batareyaning chiqish kuchlanishi U yig'iladi. Bo'shatish jarayonida P doimiy bo'lishi kerak, lekin U doimo o'zgarib turadi, shuning uchun doimiy quvvatni tushirish maqsadiga erishish uchun I = P / U formulasiga muvofiq CNC doimiy oqim manbaining oqimini doimiy ravishda sozlash kerak. . Bo'shatish quvvatini o'zgarmagan holda saqlang, chunki zaryadsizlanish jarayonida batareyaning kuchlanishi pasayishda davom etadi, shuning uchun doimiy quvvat zaryadsizlanishidagi oqim o'sishda davom etadi. Doimiy quvvat zaryadsizlanishi tufayli vaqt koordinata o'qi osongina energiya (kuch va vaqt mahsuloti) koordinata o'qiga aylanadi.

6-rasm Har xil ikki barobar ko'p stavkalarda doimiy quvvatni zaryadlash va tushirish egri chiziqlari

Doimiy oqim zaryadsizlanishi va doimiy quvvat deşarj o'rtasidagi taqqoslash

7-rasm: (a) turli nisbatlarda zaryadlash va tushirish quvvati diagrammasi; (b) zaryad va zaryadsizlanish egri chizig'i

 7-rasmda ikkita rejimda zaryadlash va tushirish nisbatlarining turlicha sinovlari natijalari ko'rsatilgan lityum temir fosfat batareyasi. Shakldagi sig'im egri chizig'iga ko'ra. 7 (a), doimiy oqim rejimida zaryadlash va tushirish oqimining oshishi bilan batareyaning haqiqiy zaryadlash va tushirish quvvati asta-sekin kamayadi, lekin o'zgarish oralig'i nisbatan kichik. Batareyaning haqiqiy zaryadlash va tushirish quvvati kuchning oshishi bilan asta-sekin kamayadi va ko'paytirgich qanchalik katta bo'lsa, sig'im tezroq pasayadi. 1 soat tezlikda tushirish quvvati doimiy oqim rejimidan past. Shu bilan birga, zaryadsizlanish tezligi 5 soatlik tezlikdan past bo'lsa, batareya quvvati doimiy quvvat sharoitida yuqoriroq bo'lsa, batareya quvvati 5 soatdan yuqori bo'lsa, doimiy oqim sharoitida yuqori bo'ladi.

7-rasmdan (b) quvvat-kuchlanish egri chizig'i ko'rsatilgan, past nisbatda, lityum temir fosfat batareyasi ikki rejimli sig'im-kuchlanish egri chizig'i va zaryadlash va tushirish kuchlanish platformasining o'zgarishi katta emas, lekin yuqori nisbatda, doimiy kuchlanish vaqtining doimiy oqim-doimiy kuchlanish rejimi sezilarli darajada uzoqroq va zaryadlash kuchlanish platformasi sezilarli darajada oshdi, tushirish kuchlanish platformasi sezilarli darajada kamayadi.

(3) Doimiy qarshilik zaryadsizlanishi

Doimiy qarshilik deşarj bo'lganda, batareyaning chiqish kuchlanishini yig'ish uchun birinchi navbatda R doimiy qarshilik qiymati o'rnatiladi U. Bo'shatish jarayonida R doimiy bo'lishi kerak, lekin U doimo o'zgarib turadi, shuning uchun CNC doimiy oqimining joriy I qiymati doimiy qarshilik tushirish maqsadiga erishish uchun manba doimiy ravishda I = U / R formulasiga muvofiq sozlanishi kerak. Bo'shatish jarayonida batareyaning kuchlanishi doimo pasayadi va qarshilik bir xil bo'ladi, shuning uchun tushirish oqimi I ham pasayish jarayonidir.

(4) Uzluksiz zaryadsizlanish, intervalgacha bo'shatish va pulsli tushirish

Batareya doimiy oqim, doimiy quvvat va doimiy qarshilikda zaryadsizlanadi, shu bilan birga vaqt funksiyasidan foydalanib, uzluksiz zaryadsizlanish, intervalgacha zaryadsizlanish va impuls zaryadsizlanishini boshqarishni amalga oshiradi. 11-rasmda odatdagi impuls zaryadlash / tushirish sinovining oqim egri va kuchlanish egri ko'rsatilgan.

Shakl 8. Odatda impuls zaryadlash-deşarj sinovlari uchun oqim egri va kuchlanish egri chiziqlari

[Oqish egri chizig'iga kiritilgan ma'lumotlar]

Deşarj egri chizig'i batareyaning zaryadsizlanish jarayonida vaqt o'tishi bilan kuchlanish, oqim, quvvat va boshqa o'zgarishlarning egri chizig'ini anglatadi. Zaryadlash va tushirish egri chizig'idagi ma'lumotlar juda boy, jumladan, quvvat, energiya, ish kuchlanishi va kuchlanish platformasi, elektrod potentsiali va zaryad holati o'rtasidagi bog'liqlik va hokazo. Raqamsizlanish sinovi davomida qayd etilgan asosiy ma'lumotlar - vaqt. oqim va kuchlanishning evolyutsiyasi. Ushbu asosiy ma'lumotlardan ko'plab parametrlarni olish mumkin. Quyida tushirish egri chizig'i orqali olinishi mumkin bo'lgan parametrlar batafsil ko'rsatilgan.

(1) kuchlanish

Lityum ion batareyasining zaryadsizlanishi testida kuchlanish parametrlari asosan kuchlanish platformasi, o'rtacha kuchlanish, o'rtacha kuchlanish, kesish kuchlanishi va boshqalarni o'z ichiga oladi. Platformaning kuchlanishi kuchlanish o'zgarishi minimal bo'lsa va quvvat o'zgarishi katta bo'lsa, mos keladigan kuchlanish qiymati hisoblanadi. , dQ / dV ning eng yuqori qiymatidan olinishi mumkin. O'rtacha kuchlanish batareya quvvatining yarmining mos keladigan kuchlanish qiymatidir. Lityum temir fosfat va lityum titanat kabi platformada aniqroq bo'lgan materiallar uchun o'rtacha kuchlanish platforma kuchlanishidir. O'rtacha kuchlanish kuchlanish quvvati egri chizig'ining samarali maydoni (ya'ni, batareyani zaryadsizlantirish energiyasi) quvvatni hisoblash formulasiga bo'linadi u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Chiqib ketish kuchlanishi batareya zaryadsizlanganda ruxsat etilgan minimal kuchlanishni anglatadi. Agar kuchlanish zaryadsizlanishni to'xtatish kuchlanishidan past bo'lsa, batareyaning har ikki uchidagi kuchlanish tezda tushib, ortiqcha zaryadsizlanishni hosil qiladi. Haddan tashqari zaryadsizlanish elektrodning faol moddasiga zarar etkazishi, reaktsiya qobiliyatini yo'qotishi va batareyaning ishlash muddatini qisqartirishi mumkin. Birinchi qismda ta'riflanganidek, batareyaning kuchlanishi katod materialining zaryad holati va elektrod potentsiali bilan bog'liq.

(2) Imkoniyatlar va o'ziga xos imkoniyatlar

Batareya quvvati batareyaning ma'lum bir deşarj tizimi ostida (ma'lum bir deşarj oqimi ostida I, tushirish harorati T, zaryadsizlanishni to'xtatish kuchlanishi V ostida) chiqaradigan elektr miqdorini bildiradi, bu batareyaning energiyani Ah yoki C da saqlash qobiliyatini ko'rsatadi. Imkoniyatlarga tushirish oqimi, tushirish harorati va boshqalar kabi ko'plab elementlar ta'sir qiladi. Imkoniyatlar hajmi musbat va salbiy elektrodlardagi faol moddalar miqdori bilan belgilanadi.

Nazariy sig‘im: reaksiyadagi faol modda tomonidan berilgan sig‘im.

Haqiqiy quvvat: ma'lum bir tushirish tizimi ostida chiqarilgan haqiqiy quvvat.

Nominal quvvat: mo'ljallangan tushirish sharoitida batareya tomonidan kafolatlangan quvvatning minimal miqdorini bildiradi.

Chiqarish sinovida quvvatni vaqt bo'yicha oqimni integrallash yo'li bilan hisoblanadi, ya'ni C = I (t) dt, t doimiy razryadda doimiy oqim, C = I (t) dt = I t; doimiy qarshilik R deşarj, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * tashqariga (u - o'rtacha tushirish kuchlanishi, t - tushirish vaqti).

Maxsus quvvat: Turli xil batareyalarni solishtirish uchun maxsus quvvat tushunchasi kiritilgan. O'ziga xos sig'im birlik massasining faol moddasi yoki birlik hajmli elektrod tomonidan berilgan quvvatni anglatadi, bu massa solishtirma sig'im yoki hajmning solishtirma sig'imi deb ataladi. Oddiy hisoblash usuli: o'ziga xos quvvat = batareyaning birinchi zaryadsizlanish hajmi / (faol moddaning massasi * faol moddadan foydalanish darajasi)

Batareya quvvatiga ta'sir qiluvchi omillar:

a. Batareyaning tushirish oqimi: oqim qanchalik katta bo'lsa, chiqish quvvati pasayadi;

b. Batareyaning tushirish harorati: harorat pasayganda, chiqish quvvati pasayadi;

c. Batareyaning tushirish kuchlanishi: elektrod materiali tomonidan o'rnatilgan tushirish vaqti va elektrod reaktsiyasining chegarasi odatda 3.0 V yoki 2.75 V ni tashkil qiladi.

d. Batareyani zaryadlash va tushirish vaqtlari: batareyani bir necha marta zaryadlash va zaryadsizlantirishdan so'ng, elektrod materialining ishdan chiqishi tufayli batareya batareyaning zaryadsizlanish hajmini kamaytirishi mumkin.

e. Batareyaning zaryadlash shartlari: zaryadlash tezligi, harorat, o'chirish kuchlanishi batareyaning quvvatiga ta'sir qiladi, shuning uchun tushirish quvvatini aniqlaydi.

 Batareya quvvatini aniqlash usuli:

Turli sohalarda ish sharoitlariga qarab turli xil sinov standartlari mavjud. 3C mahsulotlari uchun lityum-ion batareyalar uchun, milliy standart GB / T18287-2000 Uyali telefon uchun lityum-ion batareyalar uchun umumiy spetsifikatsiyaga muvofiq, batareyaning nominal sig'imini sinovdan o'tkazish usuli quyidagicha: a) zaryadlash: 0.2C5A zaryadlash; b) tushirish: 0.2C5A tushirish; c) besh tsikl, ulardan biri malakali.

Elektr transport vositalari sanoati uchun GB / T 31486-2015 milliy standartiga muvofiq elektr transport vositalari uchun quvvat akkumulyatorining elektr ishlashiga qo'yiladigan talablar va sinov usullari, batareyaning nominal quvvati xona haroratida batareya tomonidan chiqarilgan quvvatni (Ah) anglatadi. tugatish kuchlanishiga erishish uchun 1I1 (A) oqim zaryadsizlanishi bilan, bunda I1 1 soatlik zaryadsizlanish oqimi bo'lib, uning qiymati C1 (A) ga teng. Sinov usuli:

A) Xona haroratida, korxona tomonidan belgilangan zaryadlashni tugatish kuchlanishiga doimiy oqim bilan zaryadlashda doimiy kuchlanishni to'xtating va zaryadlashni tugatish oqimi 0.05I1 (A) ga tushganda zaryadlashni to'xtating va zaryadlashni 1 soat davomida ushlab turing. zaryadlash.

Bb) Xona haroratida akkumulyator 1I1 (A) oqim bilan zaryadsizlanishi korxonaning texnik shartlarida ko'rsatilgan tushirishni tugatish kuchlanishiga yetguncha zaryadsizlanadi;

C) o'lchangan tushirish quvvati (Ah bilan o'lchanadi), tushirishning o'ziga xos energiyasini hisoblang (Wh / kg bilan o'lchanadi);

3 d) a) -) c) qadamlarni 5 marta takrorlang. Agar ketma-ket 3 ta sinovning o'ta farqi nominal quvvatning 3% dan kam bo'lsa, sinovni oldindan tugatish va oxirgi 3 ta sinov natijalarini o'rtacha hisoblash mumkin.

(3) To'lov holati, SOC

SOC (zaryad holati) - batareyaning qolgan hajmining ma'lum bir zaryadsizlanish tezligi ostida ma'lum vaqt yoki uzoq vaqtdan keyin to'liq zaryadlangan holatiga nisbatini ifodalovchi zaryad holati. "Ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish + soat vaqtini integratsiyalash" usuli batareyaning dastlabki holatini zaryad qilish quvvatini baholash uchun ochiq elektron kuchlanish usulidan foydalanadi va keyin a tomonidan iste'mol qilinadigan quvvatni olish uchun soat vaqtini integratsiyalash usulidan foydalanadi. -vaqt integratsiyasi usuli. Iste'mol qilinadigan quvvat tushirish oqimi va tushirish vaqtining mahsulotidir va qolgan quvvat dastlabki quvvat va iste'mol qilingan quvvat o'rtasidagi farqga teng. Ochiq tutashuv kuchlanishi va soatlik integrali o'rtasidagi SOC matematik bahosi:

Bu erda CN - nominal quvvat; ē - zaryadsizlanish samaradorligi; T - batareyadan foydalanish harorati; I batareya oqimi; t - batareyaning zaryadsizlanish vaqti.

DOD (Depth of Discharge) - tushirish chuqurligi, tushirish darajasining o'lchovi, bu tushirish hajmining umumiy tushirish quvvatiga nisbatan foizidir. Bo'shatish chuqurligi batareyaning ishlash muddati bilan katta bog'liqdir: tushirish chuqurligi qanchalik chuqur bo'lsa, ishlash muddati shunchalik qisqa bo'ladi. Munosabatlar SOC = 100% -DOD uchun hisoblanadi

4) Energiya va solishtirma energiya

Batareyaning muayyan sharoitlarda tashqi ishlarni bajarish orqali chiqishi mumkin bo'lgan elektr energiyasi batareyaning energiyasi deb ataladi va birlik odatda wh bilan ifodalanadi. Chiqarish egri chizig'ida energiya quyidagicha hisoblanadi: W = U (t) * I (t) dt. Doimiy oqim zaryadsizlanishida W = I * U (t) dt = It * u (u - o'rtacha tushirish kuchlanishi, t - tushirish vaqti)

a. Nazariy energiya

Batareyani tushirish jarayoni muvozanat holatidadir va tushirish kuchlanishi elektromotor kuchning (E) qiymatini saqlaydi va faol moddadan foydalanish darajasi 100% ni tashkil qiladi. Bunday holatda batareyaning chiqish energiyasi nazariy energiya, ya'ni doimiy harorat va bosim ostida qaytariladigan batareya tomonidan bajariladigan maksimal ishdir.

b. Haqiqiy energiya

Batareya zaryadsizlanishining haqiqiy chiqish energiyasi haqiqiy energiya deb ataladi, elektr transport vositalari sanoati qoidalari ("GB / T 31486-2015 Energiya batareyasining elektr ishlashiga qo'yiladigan talablar va elektr transport vositalari uchun sinov usullari"), 1I1 (A) bilan xona haroratida batareya. ) nominal energiya deb ataladigan tugatish kuchlanishi tomonidan chiqarilgan energiyaga (Wh) erishish uchun oqim oqimi.

c. o'ziga xos energiya

Batareyaning birlik massasiga va birlik hajmiga bergan energiyasiga massaning o'ziga xos energiyasi yoki hajmning o'ziga xos energiyasi, shuningdek energiya zichligi deb ataladi. Wh / kg yoki wh / L birliklarida.

[Chiqish egri chizig'ining asosiy shakli]

Chiqarish egri chizig'ining eng asosiy shakli kuchlanish-vaqt va oqim vaqti egri chizig'idir. Vaqt o'qi hisobini o'zgartirish orqali umumiy tushirish egri chizig'i ham kuchlanish-sig'im (o'ziga xos quvvat) egri chizig'iga, kuchlanish-energiya (o'ziga xos energiya) egri chizig'iga, kuchlanish-SOC egri chizig'iga va boshqalarga ega.

(1) kuchlanish-vaqt va joriy vaqt egri chizig'i

9-rasm Voltaj-vaqt va oqim-vaqt egri chiziqlari

(2) Voltaj quvvati egri chizig'i

10-rasm Voltaj quvvati egri chizig'i

(3) Kuchlanish-energiya egri chizig'i

Shakl 11-rasm. Kuchlanish-energiya egri chizig'i

[malumot hujjati]

• Vang Chao va boshqalar. Elektrokimyoviy energiya saqlash qurilmalarida doimiy oqim va doimiy quvvatning zaryadlash va tushirish xususiyatlarini taqqoslash [J]. Energiyani saqlash fani va texnologiyasi.2017(06):1313-1320.
• Eom KS，Joshi T，Bordes A， va boshqalar. Nano kremniy va nanokoʻp qatlamli grafen kompozit anoddan foydalangan holda Li-ion toʻliq hujayrali batareyaning dizayni [J]
• Guo Jipeng va boshqalar. Lityum temir fosfat batareyalarining doimiy oqim va doimiy quvvat sinov xususiyatlarini taqqoslash [J]. saqlash batareyasi.2017(03):109-115
• Marinaro M，Yoon D，Gabrielli G， va boshqalar. Yuqori unumdorlik 1.2 Ah Si-qotishma/Graphite|LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 prototipi Li-ion batareyasi[J].Quvvat manbalari jurnali.2017，357(C ilova):188-197.