Вычарпальнае кіраўніцтва па аналізе крывой разраду літый-іённых акумулятараў

Найбольш часта выкарыстоўваецца тэст прадукцыйнасці літый-іённай батарэі - стратэгія аналізу крывой разраду

Калі літый-іённы акумулятар разраджаецца, яго працоўнае напружанне заўсёды пастаянна змяняецца з цягам часу. Працоўнае напружанне батарэі выкарыстоўваецца ў якасці восі абсцыс, час разраду, або ёмістасць, або стан зарада (SOC), або глыбіня разраду (DOD) у якасці восі абсцыс, а намаляваная крывая называецца крывой разраду. Каб зразумець характарыстыку разраду батарэі, нам спачатку трэба зразумець напружанне батарэі ў прынцыпе.

[Напружанне батарэі]

Каб электродная рэакцыя ўтварыла акумулятар, павінны адпавядаць наступным умовам: працэс страты электрона ў хімічнай рэакцыі (г.зн. працэс акіслення) і працэс атрымання электрона (г.зн. працэс рэакцыі аднаўлення) павінны быць падзелены на дзве розныя вобласці, якая адрозніваецца ад агульнай акісляльна-аднаўленчай рэакцыі; акісляльна-аднаўленчая рэакцыя актыўнага рэчыва двух электродаў павінна перадавацца па вонкавым контуры, што адрозніваецца ад рэакцыі мікрабатарэі ў працэсе карозіі металу. Напружанне батарэі - гэта рознасць патэнцыялаў паміж станоўчым і адмоўным электродамі. Канкрэтныя ключавыя параметры ўключаюць напружанне халасты ланцуга, працоўнае напружанне, напружанне адключэння зарада і разраду і г.д.

[Электродны патэнцыял матэрыялу літый-іённай батарэі]

Патэнцыял электрода адносіцца да апускання цвёрдага матэрыялу ў раствор электраліта, што паказвае электрычны эфект, гэта значыць рознасць патэнцыялаў паміж паверхняй металу і растворам. Гэтую рознасць патэнцыялаў называюць патэнцыялам металу ў растворы або патэнцыялам электрода. Карацей кажучы, патэнцыял электрода - гэта тэндэнцыя іёна або атама набываць электрон.

Такім чынам, для пэўнага матэрыялу станоўчага або адмоўнага электрода, калі яго змясціць у электраліт з соллю літыя, яго электродны патэнцыял выражаецца як:

Дзе φ c - электродный патэнцыял гэтага рэчыва. Стандартны патэнцыял вадароднага электрода быў усталяваны роўным 0.0 В.

[Напружанне халасты ланцуг батарэі]

Электрарухаючая сіла батарэі - гэта тэарэтычнае значэнне, разлічанае ў адпаведнасці з рэакцыяй батарэі з выкарыстаннем тэрмадынамічнага метаду, гэта значыць розніца паміж раўнаважным электродным патэнцыялам батарэі і станоўчым і адмоўным электродамі пры разрыве ланцуга з'яўляецца максімальным значэннем што батарэя можа даць напружанне. Фактычна, станоўчы і адмоўны электроды неабавязкова знаходзяцца ў стане тэрмадынамічнай раўнавагі ў электраліце, гэта значыць патэнцыял электрода, які ўсталёўваецца станоўчым і адмоўным электродамі батарэі ў растворы электраліта, звычайна не з'яўляецца раўнаважным патэнцыялам электрода, таму Напружанне холадна батарэі, як правіла, менш, чым яе электрарухаючая сіла. Для электроднай рэакцыі:

Улічваючы нестандартны стан кампанента рэагента і актыўнасць (або канцэнтрацыю) актыўнага кампанента з цягам часу, фактычнае напружанне холадна ланцуга элемента мадыфікуецца ўраўненнем энергіі:

Дзе R - газавая пастаянная, T - тэмпература рэакцыі, a - актыўнасць або канцэнтрацыя кампанента. Напружанне холадна акумулятара залежыць ад уласцівасцей матэрыялу станоўчага і адмоўнага электродаў, электраліта і тэмпературных умоў і не залежыць ад геаметрыі і памеру акумулятара. Падрыхтоўка матэрыялу літый-іённага электрода ў полюс і металічны ліст літыя, сабраны ў кнопачную палову батарэі, можа вымяраць матэрыял электрода ў розным стане SOC адкрытага напружання, адкрытая крывая напружання - гэта рэакцыя стану зарада матэрыялу электрода, падзенне напружання адкрытага захоўвання батарэі, але не вельмі вялікі, калі адкрытае падзенне напружання занадта хутка або амплітуда ненармальная з'ява. Змена стану паверхні біпалярных актыўных рэчываў і самаразрад акумулятара з'яўляюцца асноўнымі прычынамі зніжэння напружання халастых ланцугоў у назапашвальніку, уключаючы змену пласта маскі станоўчага і адмоўнага матэрыялаў электродаў; змяненне патэнцыялу, выкліканае тэрмадынамічнай нестабільнасцю электрода, растварэннем і выпадзеннем металічных старонніх прымешак і мікракароткім замыканнем, выкліканым дыяфрагмай паміж станоўчым і адмоўным электродамі. Калі літый-іённы акумулятар старэе, змяненне значэння K (падзенне напружання) з'яўляецца працэсам фарміравання і стабільнасці плёнкі SEI на паверхні матэрыялу электрода. Калі падзенне напружання занадта вялікае, унутры ёсць мікракароткае замыканне, і акумулятар лічыцца неадпаведным.

[Палярызацыя батарэі]

Калі ток праходзіць праз электрод, з'ява, калі электрод адхіляецца ад раўнаважнага патэнцыялу электрода, называецца палярызацыяй, і палярызацыя спараджае перанапружанне. Згодна з прычынамі палярызацыі, палярызацыю можна падзяліць на амічную палярызацыю, канцэнтрацыйную палярызацыю і электрахімічную палярызацыю. ФІГ. 2 тыповая крывая разраду батарэі і ўплыў рознай палярызацыі на напружанне.

 Малюнак 1. Тыповая крывая разраду і палярызацыя

(1) Амічная палярызацыя: выклікана супрацівам кожнай часткі батарэі, значэнне падзення ціску адпавядае закону Ома, ток памяншаецца, палярызацыя адразу памяншаецца, і ток знікае адразу пасля спынення.

(2) Электрахімічная палярызацыя: палярызацыя выклікана павольнай электрахімічнай рэакцыяй на паверхні электрода. Ён значна паменшыўся на працягу мікрасекунднага ўзроўню, калі ток становіцца меншым.

(3) Канцэнтрацыйная палярызацыя: з-за запаволення працэсу дыфузіі іёнаў у растворы розніца канцэнтрацый паміж паверхняй электрода і целам раствора палярызуецца пры пэўным току. Гэтая палярызацыя памяншаецца або знікае па меры памяншэння электрычнага току на макраскапічных секундах (ад некалькіх секунд да дзесяткаў секунд).

Унутраны супраціў батарэі ўзрастае з павелічэннем току разраду батарэі, што ў асноўным звязана з тым, што вялікі ток разраду павялічвае тэндэнцыю палярызацыі батарэі, і чым больш ток разраду, тым больш відавочная тэндэнцыя палярызацыі, як паказана на малюнку 2. У адпаведнасці з законам Ома: V=E0-IRT, з павелічэннем унутранага агульнага супраціву RT, час, неабходны для таго, каб напружанне акумулятара дасягнула напружання адключэння разраду, адпаведна скарачаецца, таму ёмістасць вызвалення таксама паменшаны.

Малюнак 2. Уплыў шчыльнасці току на палярызацыю

Літый-іённы акумулятар - гэта, па сутнасці, своеасаблівы літый-іённы акумулятар. Працэс зарада і разраду літый-іённага акумулятара - гэта працэс убудавання і выдалення іёнаў літыя ў станоўчыя і адмоўныя электроды. Фактары, якія ўплываюць на палярызацыю літый-іённых батарэй, ўключаюць:

(1) Уплыў электраліта: нізкая праводнасць электраліта з'яўляецца асноўнай прычынай палярызацыі літый-іённых акумулятараў. У агульным дыяпазоне тэмператур праводнасць электраліта, які выкарыстоўваецца для літый-іённых акумулятараў, звычайна складае ўсяго 0.01~0.1 С/см, што складае адзін працэнт ад воднага раствора. Такім чынам, калі літый-іённыя акумулятары разраджаюцца вялікім токам, занадта позна дадаваць Li + з электраліта, і адбудзецца з'ява палярызацыі. Паляпшэнне праводнасці электраліта з'яўляецца ключавым фактарам для павышэння магутнасці літый-іённых акумулятараў пры вялікім току разраду.

(2) Уплыў станоўчых і адмоўных матэрыялаў: больш доўгі канал станоўчых і адмоўных матэрыялаў, буйныя часціцы іёнаў літыя дыфузіююць на паверхню, што не спрыяе разраду з вялікай хуткасцю.

(3) Праваднік: утрыманне токаправодніка з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на характарыстыкі разраду з высокім каэфіцыентам. Калі ўтрыманне токаправоднага агента ў формуле катода недастатковае, электроны не могуць быць перададзены своечасова, калі вялікі ток разраджаецца, і ўнутранае супраціўленне палярызацыі хутка ўзрастае, так што напружанне батарэі хутка зніжаецца да напружання адсечкі разраду. .

(4) Уплыў канструкцыі полюса: таўшчыня полюса: у выпадку моцнага разраду току хуткасць рэакцыі актыўных рэчываў вельмі высокая, што патрабуе хуткага ўбудавання і адлучэння іёнаў літыя ў матэрыял. Калі полюсная пласціна тоўстая і шлях дыфузіі іёнаў літыя павялічваецца, кірунак таўшчыні полюса прывядзе да вялікага градыенту канцэнтрацыі іёнаў літыя.

Шчыльнасць ушчыльнення: шчыльнасць ушчыльнення полюснага ліста павялічваецца, поры становяцца меншымі, а шлях руху іёнаў літыя ў напрамку таўшчыні полюснага ліста даўжэй. Акрамя таго, калі шчыльнасць ушчыльнення занадта вялікая, плошча кантакту паміж матэрыялам і электралітам памяншаецца, месца рэакцыі электрода памяншаецца, а ўнутранае супраціўленне батарэі таксама павялічыцца.

(5) Уплыў мембраны SEI: адукацыя мембраны SEI павялічвае супраціўленне інтэрфейсу электрод / электраліт, што прыводзіць да гістарэзісу напружання або палярызацыі.

[Працоўнае напружанне батарэі]

Працоўнае напружанне, таксама вядомае як канцавое напружанне, адносіцца да рознасці патэнцыялаў паміж станоўчым і адмоўным электродамі батарэі, калі ток цячэ ў ланцугу ў працоўным стане. У працоўным стане разрадкі акумулятара, калі ток цячэ праз акумулятар, супраціўленне, выкліканае ўнутраным супраціўленнем, павінна быць пераадолена, што прывядзе да падзення амічнага ціску і палярызацыі электрода, таму працоўнае напружанне заўсёды ніжэйшае за напружанне разрыву ланцуга, і пры зарадцы канчатковае напружанне заўсёды вышэй, чым напружанне холадна. Гэта значыць, вынік палярызацыі робіць канчатковае напружанне разраду акумулятара ніжэйшым за электрарухаючы патэнцыял батарэі, які вышэйшы за электрарухаючы патэнцыял зараджанай батарэі.

У сувязі з існаваннем з'явы палярызацыі, імгненнае напружанне і фактычнае напружанне ў працэсе зарада і разраду. Пры зарадцы імгненнае напружанне крыху вышэй, чым фактычнае напружанне, палярызацыя знікае і напружанне падае, калі імгненнае напружанне і фактычнае напружанне памяншаюцца пасля разраду.

Каб абагульніць прыведзенае вышэй апісанне, выраз:

E +, E- -прадстаўляюць патэнцыялы станоўчага і адмоўнага электродаў адпаведна, E + 0 і E- -0 прадстаўляюць раўнаважны электродны патэнцыял станоўчага і адмоўнага электродаў адпаведна, VR прадстаўляе амічнае напружанне палярызацыі, а η + , η - уяўляюць перанапружанне станоўчага і адмоўнага электродаў адпаведна.

[Асноўны прынцып выпрабаванні разраду]

Пасля базавага разумення напружання батарэі мы пачалі аналізаваць крывую разраду літый-іённых батарэй. Крывая разраду ў асноўным адлюстроўвае стан электрода, які з'яўляецца суперпазіцыяй змен стану станоўчага і адмоўнага электродаў.

Крывую напружання літый-іённых батарэй на працягу ўсяго працэсу разрадкі можна падзяліць на тры этапы

1) На пачатковай стадыі батарэі напружанне хутка падае, і чым больш хуткасць разраду, тым хутчэй падае напружанне;

2) Напружанне акумулятара пераходзіць у стадыю павольнай змены, якая называецца зонай платформы батарэі. Чым менш хуткасць разраду,

Чым больш працягласць платформы, тым вышэй напружанне платформы, тым павольней падзенне напружання.

3) Калі батарэя амаль разрадзіцца, напружанне нагрузкі батарэі пачынае рэзка падаць, пакуль не будзе дасягнута напружанне прыпынку разраду.

Падчас тэсціравання ёсць два спосабы збору даных

(1) Збярыце даныя току, напружання і часу ў адпаведнасці з зададзеным інтэрвалам часу Δ t;

(2) Збірайце даныя аб току, напрузе і часе ў адпаведнасці з усталяванай розніцай змены напружання Δ V. Дакладнасць абсталявання для зарадкі і разрадкі ў асноўным уключае дакладнасць току, дакладнасць напружання і дакладнасць часу. У табліцы 2 паказаны параметры абсталявання пэўнай зараднай і разраднай машыны, дзе % FS уяўляе сабой працэнт ад поўнага дыяпазону, а 0.05 %RD адносіцца да вымеранай памылкі ў дыяпазоне 0.05 % ад паказанняў. Абсталяванне для зарадкі і разрадкі звычайна выкарыстоўвае крыніцу пастаяннага току з ЧПУ замест супраціву нагрузкі для нагрузкі, так што выхадная напруга батарэі не мае нічога агульнага з паслядоўным супраціўленнем або паразітным супраціўленнем у ланцугу, а звязана толькі з напругай E і ўнутраным супраціўленнем r і ток ланцуга I ідэальнай крыніцы напружання, эквівалентнага батарэі. Калі для нагрузкі выкарыстоўваецца супраціўленне, усталюйце напружанне ідэальнай крыніцы напружання батарэі, эквівалентнае E, унутранае супраціўленне - r, а супраціўленне нагрузкі - R. Вымерайце напружанне на абодвух канцах супраціўлення нагрузкі з напругай метр, як паказана на прыведзеным вышэй малюнку на малюнку 6. Аднак на практыцы ў ланцугу ёсць супраціўленне свінцу і кантактнае супраціўленне арматуры (раўнамернае паразітарнае супраціўленне). Эквівалентная схема, паказаная на мал. 3 паказана на наступным малюнку ФІГ. 3. На практыцы паразітнае супраціўленне непазбежна ўводзіцца, так што агульнае супраціўленне нагрузкі становіцца вялікім, але вымеранае напружанне - гэта напружанне на абодвух канцах супраціўлення нагрузкі R, таму ўзнікае памылка.

 Мал. 3. Прынцыповая блок-схема і фактычная эквівалентная схема метаду рэзістыўнага разраду

Калі ў якасці нагрузкі выкарыстоўваецца крыніца пастаяннага току з токам I1, прынцыповая і фактычная эквівалентная схема паказаны на малюнку 7. E, I1 з'яўляюцца пастаяннымі значэннямі, а r з'яўляецца пастаянным на працягу пэўнага часу.

З прыведзенай вышэй формулы мы можам бачыць, што два напружання A і B з'яўляюцца пастаяннымі, гэта значыць выхадная напруга батарэі не звязана з памерам паслядоўнага супраціву ў пятлі, і, вядома, гэта не мае нічога агульнага з устойлівасцю да паразітаў. Акрамя таго, рэжым вымярэння з чатырма клемамі дазваляе дасягнуць больш дакладнага вымярэння выхаднога напружання батарэі.

Малюнак 4 Блок-схема Equiple і фактычная эквівалентная схема нагрузкі крыніцы пастаяннага току

Паралельная крыніца - гэта прылада сілкавання, якая можа забяспечваць пастаянны ток нагрузкі. Ён усё яшчэ можа падтрымліваць пастаянны выхадны ток, калі знешняя крыніца харчавання вагаецца і характарыстыкі імпедансу змяняюцца.

[Рэжым тэставання разраду]

Абсталяванне для выпрабаванняў зарада і разраду звычайна выкарыстоўвае паўправадніковы прыбор у якасці элемента патоку. Рэгулюючы сігнал кіравання паўправадніковай прылады, ён можа імітаваць нагрузку з рознымі характарыстыкамі, такімі як пастаянны ток, пастаянны ціск і пастаяннае супраціўленне і гэтак далей. Рэжым тэсціравання разраду літый-іённага акумулятара ў асноўным уключае разрад з пастаянным токам, разрад з пастаянным супрацівам, разрад з пастаяннай магутнасцю і г. д. У кожным рэжыме разраду таксама можна падзяліць бесперапынны разрад і інтэрвальны разрад, у якіх у залежнасці ад працягласці часу, інтэрвал разраду можна падзяліць на перарывісты разрад і імпульсны разрад. Падчас праверкі разрадкі акумулятар разраджаецца ў адпаведнасці з зададзеным рэжымам і спыняе разрадку пасля дасягнення зададзеных умоў. Умовы адключэння разраду ўключаюць у сябе ўстаноўку адключэння напружання, ўстаноўку часу адключэння, настройку адключэння магутнасці, настройку адключэння адмоўнага градыенту напружання і г.д. Змена напружання разраду акумулятара звязана з сістэмай разраду, якая ёсць, змяненне крывой разраду таксама залежыць ад сістэмы разраду, у тым ліку: ток разраду, тэмпература разраду, напружанне заканчэння разраду; перыядычныя або бесперапынныя вылучэнні. Чым больш ток разраду, тым хутчэй падае працоўнае напружанне; з тэмпературай нагнятання, крывая разраду мякка змяняецца.

(1) Разрад пастаяннага току

Пры пастаянным разрадзе току задаецца значэнне току, а затым значэнне току дасягаецца шляхам рэгулявання крыніцы пастаяннага току з ЧПУ, каб рэалізаваць пастаянны ток разраду батарэі. У той жа час канчатковыя змены напружання батарэі збіраюцца для выяўлення характарыстык разраду батарэі. Разрад пастаяннага току - гэта разрад таго ж разраднага току, але напружанне батарэі працягвае падаць, таму магутнасць працягвае падаць. Малюнак 5 - крывая напружання і току пастаяннага току разраду літый-іённых батарэй. Дзякуючы пастаяннаму разраду току, вось часу лёгка ператвараецца ў вось ёмістасці (твор току і часу). На малюнку 5 паказана крывая напружанне-ёмістасць пры пастаянным току разраду. Разрад пастаянным токам з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным метадам разраду пры выпрабаваннях літый-іённых батарэй.

Малюнак 5. Крывыя пастаяннай зарадкі пастаяннага току і пастаяннага току разраду пры розных хуткасцях множання

(2) Пастаянны разрад энергіі

Калі пастаянная магутнасць разраджаецца, значэнне магутнасці пастаяннай магутнасці P усталёўваецца першым, а выхадное напружанне U батарэі збіраецца. У працэсе разраду P павінен быць пастаянным, але U пастаянна змяняецца, таму неабходна бесперапынна рэгуляваць ток I крыніцы пастаяннага току ЧПУ ў адпаведнасці з формулай I = P / U для дасягнення мэты пастаяннага разраду магутнасці . Захоўвайце магутнасць разраду нязменнай, таму што напружанне батарэі працягвае падаць у працэсе разрадкі, таму ток у разрадцы пастаяннай магутнасці працягвае расці. За кошт пастаяннага разраду магутнасці вось каардынат часу лёгка ператвараецца ў вось каардынат энергіі (здабытак магутнасці на час).

Малюнак 6 Крывыя зарадкі і разрадкі пастаяннай магутнасці пры розных хуткасцях падваення

Параўнанне паміж разрадам пастаяннага току і разрадам пастаяннай магутнасці

Малюнак 7: (а) дыяграма зараднай і разраднай ёмістасці пры розных суадносінах; (б) крывая зарада і разраду

 На малюнку 7 паказаны вынікі выпрабаванняў розных суадносін зарада і разраду ў двух рэжымах літыева-фасфатная батарэя жалеза. Згодна з крывой ёмістасці на мал. 7 (а), з павелічэннем току зарада і разраду ў рэжыме пастаяннага току фактычная ёмістасць зарада і разраду батарэі паступова памяншаецца, але дыяпазон змены адносна невялікі. Фактычная ёмістасць зарада і разраду батарэі паступова памяншаецца з павелічэннем магутнасці, і чым большы множнік, тым хутчэй памяншаецца ёмістасць. Прапускная здольнасць разраду за 1 гадзіну ніжэй, чым у рэжыме пастаяннага патоку. У той жа час, калі хуткасць зарада-разраду ніжэйшая за хуткасць 5 гадзін, ёмістасць акумулятара вышэй пры ўмове пастаяннай магутнасці, у той час як ёмістасць батарэі вышэй, чым хуткасць 5 гадзін вышэй пры ўмове пастаяннага току.

На малюнку 7 (b) паказана крывая ёмістасць-напружанне пры ўмове нізкага каэфіцыента літый-жалеза-фасфатнай батарэі ў двух рэжымах, крывая ёмістасць-напружанне, і змяненне платформы напружання зарада і разраду невялікае, але пры ўмове высокага каэфіцыента пастаянны ток-пастаяннае напружанне ў рэжыме пастаяннага часу напружання значна даўжэй, і платформа напружання зарадкі значна павялічылася, платформа напружання разраду значна зніжаецца.

(3) Разрад пастаяннага супраціву

Пры разрадцы з пастаянным супрацівам спачатку ўсталёўваецца пастаяннае значэнне супраціву R для збору выхаднога напружання акумулятара U. У працэсе разрадкі R павінна быць пастаянным, але U пастаянна змяняецца, таму ток I пастаяннага току ЧПУ Крыніца павінна пастаянна рэгулявацца ў адпаведнасці з формулай I=U / R для дасягнення мэты пастаяннага супраціву разраду. Напружанне батарэі заўсёды памяншаецца ў працэсе разрадкі, а супраціўленне аднолькавае, таму ток разрадкі I таксама з'яўляецца працэсам змяншэння.

(4) Бесперапынны разрад, перыядычны разрад і імпульсны разрад

Акумулятар разраджаецца пастаянным токам, пастаяннай магутнасцю і пастаянным супрацівам, пры гэтым выкарыстоўваецца функцыя сінхранізацыі для рэалізацыі кантролю бесперапыннага разраду, перыядычнага разраду і імпульснага разраду. На малюнку 11 паказаны крывыя току і напружання тыповага выпрабавання імпульснага зарада/разраду.

Малюнак 8. Крывыя току і напружання для тыповых імпульсных выпрабаванняў зарада-разраду

[Інфармацыя, уключаная ў крывую разраду]

Крывая разраду адносіцца да крывой напружання, току, ёмістасці і іншых змяненняў батарэі з цягам часу ў працэсе разрадкі. Інфармацыя, якая змяшчаецца ў крывой зарада і разраду, вельмі багатая, уключаючы ёмістасць, энергію, працоўнае напружанне і платформу напружання, ўзаемасувязь паміж патэнцыялам электрода і станам зарада і г. д. Асноўныя даныя, запісаныя падчас тэсту на разрад, - гэта час эвалюцыя току і напружання. З гэтых асноўных дадзеных можна атрымаць мноства параметраў. Ніжэй падрабязна апісаны параметры, якія можна атрымаць з дапамогай крывой разраду.

(1) Напружанне

Пры выпрабаванні разраду літый-іённага акумулятара параметры напружання ў асноўным уключаюць напружанне платформы, сярэдняе напружанне, сярэдняе напружанне, напружанне адключэння і г.д. Напружанне платформы - гэта адпаведнае значэнне напружання, калі змяненне напружання мінімальна, а змяненне ёмістасці вялікае , якое можна атрымаць з пікавага значэння dQ / dV. Сярэдняе напружанне - гэта адпаведнае значэнне напружання, роўнае палове ёмістасці батарэі. Для матэрыялаў, больш відавочных на платформе, такіх як фасфат літый-жалеза і тытанат літыя, сярэдняе напружанне - гэта напружанне платформы. Сярэдняе напружанне - гэта эфектыўная плошча крывой напружанне-ёмістасць (г.зн. энергія разраду батарэі), падзеленая на формулу разліку ёмістасці: u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Напружанне адключэння адносіцца да мінімальна дазволенага напружання, калі батарэя разраджаецца. Калі напружанне ніжэй, чым напружанне адключэння разраду, напружанне на абодвух канцах батарэі будзе хутка падаць, утвараючы празмерны разрад. Празмерны разрад можа прывесці да пашкоджання актыўнага рэчыва электрода, страты рэакцыйнай здольнасці і скарачэння тэрміну службы батарэі. Як апісана ў першай частцы, напружанне батарэі звязана са станам зарада матэрыялу катода і патэнцыялам электрода.

(2) Ёмістасць і ўдзельная ёмістасць

Ёмістасць акумулятара адносіцца да колькасці электраэнергіі, якая выдзяляецца акумулятарам пры пэўнай сістэме разраду (пры пэўным току разраду I, тэмпературы разраду T, напрузе адключэння разраду V), што паказвае на здольнасць акумулятара назапашваць энергію ў Аг або C Ёмістасць залежыць ад многіх фактараў, такіх як ток разраду, тэмпература разраду і г. д. Памер ёмістасці вызначаецца колькасцю актыўных рэчываў у станоўчым і адмоўным электродах.

Тэарэтычная ёмістасць: здольнасць, якую дае актыўнае рэчыва ў рэакцыі.

Фактычная ёмістасць: фактычная ёмістасць, якая выдзяляецца пры пэўнай сістэме разраду.

Намінальная ёмістасць: адносіцца да мінімальнай магутнасці, гарантаванай батарэяй пры задуманых умовах разрадкі.

У выпрабаванні разраду ёмістасць разлічваецца шляхам інтэгравання току ў часе, г.зн. C = I (t) dt, пастаянны ток у t пастаяннага разраду, C = I (t) dt = I t; пастаяннае супраціўленне R разраду, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * out (u - сярэдняе напружанне разраду, t - час разраду).

Удзельная ёмістасць: каб параўнаць розныя батарэі, уводзіцца паняцце ўдзельнай ёмістасці. Удзельная ёмістасць адносіцца да магутнасці актыўнага рэчыва адзінкі масы або адзінкі аб'ёму электрода, якая называецца масавай удзельнай ёмістасцю або аб'ёмнай удзельнай ёмістасцю. Звычайны метад разліку: удзельная ёмістасць = ёмістасць батарэі пры першым разрадзе / (маса актыўнага рэчыва * каэфіцыент выкарыстання актыўнага рэчыва)

Фактары, якія ўплываюць на ёмістасць батарэі:

а. Ток разраду акумулятара: чым больш ток, тым менш магутнасць;

б. Тэмпература разраду акумулятара: пры зніжэнні тэмпературы памяншаецца выхадная ёмістасць;

в. Напружанне адключэння разраду батарэі: час разраду, усталяваны матэрыялам электрода і мяжой самой рэакцыі электрода, звычайна складае 3.0 В або 2.75 В.

d. Час зарадкі і разрадкі акумулятара: пасля шматразовай зарадкі і разрадкі акумулятара, з-за адмовы матэрыялу электрода, акумулятар зможа паменшыць разрадную ёмістасць акумулятара.

д. Умовы зарадкі акумулятара: хуткасць зарадкі, тэмпература, напружанне адключэння ўплываюць на ёмістасць акумулятара, вызначаючы такім чынам ёмістасць разраду.

 Метад вызначэння ёмістасці батарэі:

Розныя галіны маюць розныя стандарты выпрабаванняў у залежнасці ад умоў працы. Для літый-іённых акумулятараў для прадуктаў 3C, у адпаведнасці з нацыянальным стандартам GB / T18287-2000 Агульныя спецыфікацыі для літый-іённых акумулятараў для сотавых тэлефонаў, метад выпрабаванні намінальнай ёмістасці акумулятара наступны: a) зарадка: 0.2C5A зарадка; б) разрад: 0.2C5A разрад; в) пяць цыклаў, з якіх адзін кваліфікаваны.

Для індустрыі электрамабіляў, у адпаведнасці з нацыянальным стандартам GB / T 31486-2015 "Патрабаванні да электрычных характарыстык і метады выпрабаванняў акумулятарнай батарэі для электрамабіляў", намінальная ёмістасць акумулятарнай батарэі адносіцца да ёмістасці (Аг), якая вылучаецца батарэяй пры пакаёвай тэмпературы з 1I1 (A) ток разраду для дасягнення напружання спынення, у якім I1 складае 1 гадзіну хуткасці разраду току, значэнне якога роўна C1 (A). Метад выпрабаванняў:

A) Пры пакаёвай тэмпературы спыняйце пастаяннае напружанне падчас зарадкі з пастаянным токам, зараджаючы да напружання заканчэння зарадкі, указанага прадпрыемствам, і спыніце зарадку, калі ток спынення зарадкі ўпадзе да 0.05I1 (A), і працягвайце зарадку на працягу 1 гадзіны пасля зарадка.

Бб) Пры пакаёвай тэмпературы акумулятар разраджаецца токам 1І1 (А) да дасягнення разрадам напружання заканчэння разраду, указанага ў тэхнічных умовах прадпрыемства;

C) вымяраецца ёмістасць разраду (вымяраецца Ач), разлічваецца ўдзельная энергія разраду (вымяраецца Вт·гадз / кг);

3 г) Паўтарыце крокі а) -) в) 5 разоў. Калі крайняя розніца 3 паслядоўных выпрабаванняў складае менш за 3% ад намінальнай ёмістасці, выпрабаванне можна скончыць загадзя, а вынікі апошніх 3 выпрабаванняў можна асерадняць.

(3) Стан зарада, SOC

SOC (State of Charge) - гэта стан зарада, які адлюстроўвае стаўленне астатняй ёмістасці акумулятара да стану яго поўнага зарада пасля пэўнага перыяду часу або доўгага часу пры пэўнай хуткасці разраду. Метад "напружанне холадна-гадзіннага ланцуга + інтэграванне па гадзінах" выкарыстоўвае метад напружання холадна-гадзіннага ланцуга для ацэнкі ёмістасці зарада батарэі ў пачатковым стане, а затым выкарыстоўвае метад інтэгравання па-гадзіннаму часу для вызначэння магутнасці, спажыванай акумулятарам. -час метад інтэгравання. Спажываная магутнасць - гэта здабытак току разраду і часу разраду, а астатняя магутнасць роўная розніцы паміж пачатковай магутнасцю і спажыванай магутнасцю. Матэматычная ацэнка SOC паміж напругай холадна і гадзінным інтэгралам:

Дзе CN - намінальная магутнасць; η - эфектыўнасць зарада-разраду; T - тэмпература выкарыстання батарэі; I - ток батарэі; t - час разрадкі батарэі.

DOD (Глыбіня разраду) - гэта глыбіня разраду, мера ступені разраду, якая ўяўляе сабой адсотак ёмістасці разраду да агульнай ёмістасці разраду. Глыбіня разраду моцна залежыць ад тэрміну службы батарэі: чым больш глыбіня разраду, тым карацей тэрмін службы. Адносіны разлічваюцца для SOC = 100% -DOD

4) Энергія і ўдзельная энергія

Электрычная энергія, якую акумулятар можа выдаваць, выконваючы знешнюю працу пры пэўных умовах, называецца энергіяй акумулятара, а адзінка звычайна выражаецца ў Вт·гадз. На разраднай крывой энергія разлічваецца наступным чынам: W = U (t) * I (t) dt. Пры пастаянным току разраду W = I * U (t) dt = It * u (u - сярэдняе напружанне разраду, t - час разраду)

а. Тэарэтычная энергія

Працэс разрадкі батарэі знаходзіцца ў раўнаважкім стане, і напружанне разраду падтрымлівае значэнне электрарухаючай сілы (E), а каэфіцыент выкарыстання актыўнага рэчыва складае 100%. Пры гэтай умове выхадная энергія акумулятара з'яўляецца тэарэтычнай энергіяй, гэта значыць максімальнай працай, выкананай зварачальным акумулятарам пры пастаяннай тэмпературы і ціску.

б. Фактычная энергія

Фактычная выхадная энергія разраду акумулятара называецца фактычнай энергіяй, правілы індустрыі электрамабіляў ("GB / T 31486-2015 Power Battery Electrical Performance Патрабаванні і метады выпрабаванняў для электрамабіляў"), акумулятар пры пакаёвай тэмпературы з 1I1 (A ) ток разраду, каб дасягнуць энергіі (Вт·гадз), якая вылучаецца напругай завяршэння, называецца намінальнай энергіяй.

в. удзельнай энергіі

Энергія, якую выдае акумулятар на адзінку масы і на адзінку аб'ёму, называецца ўдзельнай масай або ўдзельнай энергіяй па аб'ёме, якую таксама называюць шчыльнасцю энергіі. У адзінках wh / кг або wh / л.

[Асноўная форма разраднай крывой]

Самая асноўная форма разраднай крывой - гэта крывая напружанне-час і ток-час. Дзякуючы трансфармацыі разліку па восі часу, агульная крывая разраду таксама мае крывую напружанне-ёмістасць (удзельная ёмістасць), крывую напружанне-энергію (удзельную энергію), крывую напружання-SOC і гэтак далей.

(1) Крывая напружанне-час і час току

Малюнак 9 Крывыя напружанне-час і ток-час

(2) Крывая напружання-ёмістасці

Малюнак 10 Крывая напружанне-ёмістасць

(3) Крывая напружання-энергіі

Малюнак Малюнак 11. Крывая напружанне-энергія

[даведачная дакументацыя]

• Ван Чао і інш. Параўнанне характарыстык зарада і разраду пастаяннага току і пастаяннай магутнасці ў электрахімічных назапашвальніках энергіі [J]. Навука і тэхналогія захоўвання энергіі. 2017 (06): 1313-1320.
• Eom KS，Joshi T，Bordes A，et al. Дызайн літый-іённай поўнаэлементнай батарэі з выкарыстаннем нана-крамянёвага і нана-шматслойнага графенавага кампазітнага анода [J]
• Го Цзіпэн і інш. Параўнанне выпрабавальных характарыстык пастаяннага току і пастаяннай магутнасці літый-жалеза-фасфатных батарэй [J].
• Марынара М，Юн Д，Габрыэлі Г，і інш. Прататып высокаэфектыўнага 1.2 Аг Si-сплаў/графіт|LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 Літый-іённы акумулятар[J].Journal of Power Sources.2017，357(Дадатак C):188-197.