Išsamus ličio jonų akumuliatoriaus iškrovos kreivės analizės vadovas

Dažniausiai naudojamas ličio jonų akumuliatoriaus veikimo testas – iškrovos kreivės analizės strategija

Kai ličio jonų akumuliatorius išsikrauna, jo darbinė įtampa nuolat kinta laikui bėgant. Akumuliatoriaus darbinė įtampa naudojama kaip ordinatė, iškrovimo laikas arba talpa, arba įkrovimo būsena (SOC), arba iškrovimo gylis (DOD) kaip abscisė, o nubrėžta kreivė vadinama iškrovos kreivė. Norėdami suprasti akumuliatoriaus iškrovos charakteristikų kreivę, pirmiausia turime suprasti akumuliatoriaus įtampą iš esmės.

[Akumuliatoriaus įtampa]

Kad elektrodų reakcija suformuotų bateriją, turi atitikti šias sąlygas: elektrono praradimo cheminėje reakcijoje procesas (ty oksidacijos procesas) ir elektrono gavimo procesas (ty redukcijos reakcijos procesas) turi būti atskirti dviejose skirtingose ​​srityse, kuri skiriasi nuo bendrosios redokso reakcijos; dviejų elektrodų veikliosios medžiagos redokso reakcija turi būti perduodama išorine grandine, kuri skiriasi nuo mikrobaterijos reakcijos metalo korozijos procese. Akumuliatoriaus įtampa yra potencialų skirtumas tarp teigiamo elektrodo ir neigiamo elektrodo. Konkretūs pagrindiniai parametrai apima atviros grandinės įtampą, darbinę įtampą, įkrovimo ir iškrovimo išjungimo įtampą ir kt.

[Ličio jonų akumuliatoriaus medžiagos elektrodo potencialas]

Elektrodo potencialas reiškia kietos medžiagos panardinimą į elektrolito tirpalą, parodantį elektrinį efektą, tai yra potencialų skirtumą tarp metalo paviršiaus ir tirpalo. Šis potencialų skirtumas vadinamas metalo potencialu tirpale arba elektrodo potencialu. Trumpai tariant, elektrodo potencialas yra tendencija, kad jonas ar atomas įgytų elektroną.

Todėl tam tikro teigiamo elektrodo arba neigiamo elektrodo medžiagos, kai jis dedamas į elektrolitą su ličio druska, jo elektrodo potencialas išreiškiamas taip:

Kur φ c yra šios medžiagos elektrodo potencialas. Standartinis vandenilio elektrodo potencialas buvo nustatytas kaip 0.0 V.

[Akumuliatoriaus atviros grandinės įtampa]

Akumuliatoriaus elektrovaros jėga yra teorinė vertė, apskaičiuota pagal akumuliatoriaus reakciją termodinaminiu metodu, ty skirtumas tarp akumuliatoriaus pusiausvyros elektrodo potencialo ir teigiamo bei neigiamo elektrodo, kai grandinė nutrūksta, yra didžiausia vertė. kad baterija gali duoti įtampą. Tiesą sakant, teigiamas ir neigiamas elektrodai nebūtinai yra termodinaminės pusiausvyros būsenoje elektrolite, tai yra, elektrodo potencialas, kurį nustato teigiami ir neigiami akumuliatoriaus elektrodai elektrolito tirpale, paprastai nėra pusiausvyros elektrodo potencialas, todėl Atvirosios grandinės akumuliatoriaus įtampa paprastai yra mažesnė už jos elektrovaros jėgą. Elektrodo reakcijai:

Atsižvelgiant į nestandartinę reaguojančiojo komponento būseną ir aktyviojo komponento aktyvumą (arba koncentraciją) laikui bėgant, tikroji elemento atvirosios grandinės įtampa modifikuojama pagal energijos lygtį:

Kur R yra dujų konstanta, T yra reakcijos temperatūra, o a yra komponento aktyvumas arba koncentracija. Akumuliatoriaus atviros grandinės įtampa priklauso nuo teigiamo ir neigiamo elektrodo medžiagos savybių, elektrolito ir temperatūros sąlygų bei nepriklauso nuo akumuliatoriaus geometrijos ir dydžio. Ličio jonų elektrodo medžiagos paruošimas į stulpą ir ličio metalo lakštas, sumontuotas į mygtuko pusę bateriją, gali išmatuoti elektrodo medžiagą skirtingoje atviros įtampos SOC būsenoje, atviros įtampos kreivė yra elektrodo medžiagos įkrovos būsenos reakcija, akumuliatoriaus saugojimo atvira įtampos kritimas, bet nėra labai didelis, jei atviras įtampos kritimas per greitai arba amplitudė yra nenormalus reiškinys. Bipolinių aktyviųjų medžiagų paviršiaus būsenos pokytis ir akumuliatoriaus savaiminis išsikrovimas yra pagrindinės priežastys, dėl kurių mažėja atviros grandinės įtampa saugykloje, įskaitant teigiamo ir neigiamo elektrodų medžiagų lentelės kaukės sluoksnio pasikeitimą; potencialo pokytis, kurį sukelia elektrodo termodinaminis nestabilumas, metalo pašalinių priemaišų tirpimas ir nusodinimas, mikro trumpasis jungimas, kurį sukelia diafragma tarp teigiamo ir neigiamo elektrodo. Kai ličio jonų baterija sensta, K vertės pokytis (įtampos kritimas) yra SEI plėvelės susidarymo ir stabilumo procesas ant elektrodo medžiagos paviršiaus. Jei įtampos kritimas yra per didelis, viduje yra mikrotrumpasis jungimas ir akumuliatorius laikomas netinkamu.

[Baterijos poliarizacija]

Kai srovė teka per elektrodą, reiškinys, kai elektrodas nukrypsta nuo pusiausvyros elektrodo potencialo, vadinamas poliarizacija, o poliarizacija sukuria potencialo viršijimą. Pagal poliarizacijos priežastis poliarizaciją galima suskirstyti į ominę poliarizaciją, koncentracinę poliarizaciją ir elektrocheminę poliarizaciją. Fig. 2 yra tipinė akumuliatoriaus iškrovimo kreivė ir įvairios poliarizacijos įtaka įtampai.

 1 pav. Tipinė iškrovos kreivė ir poliarizacija

(1) Ominė poliarizacija: atsiranda dėl kiekvienos baterijos dalies pasipriešinimo, slėgio kritimo vertė atitinka omo dėsnį, srovė mažėja, poliarizacija iškart sumažėja, o srovė išnyksta iškart po to, kai ji sustoja.

(2) Elektrocheminė poliarizacija: poliarizaciją sukelia lėta elektrocheminė reakcija ant elektrodo paviršiaus. Jis labai sumažėjo per mikrosekundės lygį, nes srovė tampa mažesnė.

(3) Koncentracijos poliarizacija: dėl to, kad tirpale sulėtėja jonų difuzijos procesas, koncentracijų skirtumas tarp elektrodo paviršiaus ir tirpalo korpuso yra poliarizuotas veikiant tam tikrai srovei. Ši poliarizacija mažėja arba išnyksta mažėjant elektros srovei makroskopinėmis sekundėmis (nuo kelių sekundžių iki dešimčių sekundžių).

Akumuliatoriaus vidinė varža didėja didėjant akumuliatoriaus iškrovos srovei, daugiausia dėl to, kad didelė iškrovos srovė padidina akumuliatoriaus poliarizacijos tendenciją, o kuo didesnė iškrovos srovė, tuo akivaizdesnė poliarizacijos tendencija, kaip parodyta. Pagal Omo dėsnį: V=E2-IRT, padidėjus vidinei bendrai varžai RT, atitinkamai sumažėja laikas, reikalingas akumuliatoriaus įtampai pasiekti iškrovos ribinę įtampą, todėl atpalaidavimo pajėgumas taip pat sumažėja. sumažintas.

2 pav. Srovės tankio įtaka poliarizacijai

Ličio jonų baterija iš esmės yra ličio jonų koncentracijos baterija. Ličio jonų akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo procesas yra ličio jonų įterpimo ir pašalinimo į teigiamus ir neigiamus elektrodus procesas. Veiksniai, turintys įtakos ličio jonų baterijų poliarizacijai, yra šie:

(1) Elektrolito įtaka: mažas elektrolito laidumas yra pagrindinė ličio jonų baterijų poliarizacijos priežastis. Bendrame temperatūros diapazone ličio jonų akumuliatoriams naudojamo elektrolito laidumas paprastai yra tik 0.01–0.1 S / cm, o tai yra vienas procentas vandeninio tirpalo. Todėl, kai ličio jonų baterijos išsikrauna esant didelei srovei, per vėlu papildyti Li + iš elektrolito ir įvyks poliarizacijos reiškinys. Elektrolito laidumo gerinimas yra pagrindinis veiksnys siekiant pagerinti ličio jonų akumuliatorių didelės srovės iškrovimo pajėgumą.

(2) Teigiamų ir neigiamų medžiagų įtaka: ilgesnis teigiamų ir neigiamų medžiagų kanalas didelių ličio jonų dalelių difuzijos į paviršių, o tai nėra palanki didelio greičio iškrovimui.

(3) Laidininko agentas: laidžio agento kiekis yra svarbus veiksnys, turintis įtakos didelio santykio iškrovimui. Jei laidžiojo agento kiekis katodo formulėje yra nepakankamas, elektronai negali būti perduoti laiku, kai iškraunama didelė srovė, o poliarizacijos vidinė varža greitai didėja, todėl akumuliatoriaus įtampa greitai sumažėja iki iškrovos ribinės įtampos. .

(4) Polių konstrukcijos įtaka: poliaus storis: esant didelei srovės iškrovai, veikliųjų medžiagų reakcijos greitis yra labai greitas, todėl ličio jonai turi būti greitai įterpti ir atskirti medžiagoje. Jei poliaus plokštė yra stora ir ličio jonų difuzijos kelias padidėja, poliaus storio kryptis sukurs didelį ličio jonų koncentracijos gradientą.

Tankinimo tankis: poliaus lakšto tankinimo tankis yra didesnis, poros tampa mažesnės, o ličio jonų judėjimo kelias poliaus lakšto storio kryptimi yra ilgesnis. Be to, jei sutankinimo tankis yra per didelis, sumažėja medžiagos ir elektrolito sąlyčio plotas, sumažėja elektrodo reakcijos vieta, taip pat padidės vidinė akumuliatoriaus varža.

(5) SEI membranos įtaka: SEI membranos susidarymas padidina elektrodo / elektrolito sąsajos atsparumą, todėl atsiranda įtampos histerezės arba poliarizacijos.

[Akumuliatoriaus darbinė įtampa]

Darbinė įtampa, taip pat žinoma kaip galinė įtampa, reiškia potencialų skirtumą tarp teigiamų ir neigiamų akumuliatoriaus elektrodų, kai srovė teka grandinėje darbinėje būsenoje. Akumuliatoriaus iškrovimo darbinėje būsenoje, kai srovė teka per akumuliatorių, reikia įveikti vidinės varžos sukeltą pasipriešinimą, kuris sukels ominį slėgio kritimą ir elektrodo poliarizaciją, todėl darbinė įtampa visada yra mažesnė už atviros grandinės įtampą, o kraunant galinė įtampa visada didesnė už atviros grandinės įtampą. Tai reiškia, kad dėl poliarizacijos galinė akumuliatoriaus išsikrovimo įtampa yra mažesnė už akumuliatoriaus elektrovaros potencialą, kuris yra didesnis nei įkrauto akumuliatoriaus elektrovaros potencialas.

Dėl poliarizacijos reiškinio egzistavimo momentinė įtampa ir faktinė įtampa įkrovimo ir iškrovimo procese. Įkraunant momentinė įtampa yra šiek tiek didesnė už tikrąją įtampą, poliarizacija išnyksta ir įtampa krenta, kai po iškrovos sumažėja momentinė ir faktinė įtampa.

Apibendrinant aukščiau pateiktą aprašymą, išraiška yra tokia:

E +, E- -atitinka teigiamo ir neigiamo elektrodų potencialą, E + 0 ir E- -0 atitinkamai reiškia teigiamo ir neigiamo elektrodo pusiausvyros elektrodo potencialą, VR reiškia ominę poliarizacijos įtampą, o η + , η - - reiškia atitinkamai teigiamo ir neigiamo elektrodo potencialą.

[Pagrindinis iškrovimo bandymo principas]

Supratę akumuliatoriaus įtampą, pradėjome analizuoti ličio jonų akumuliatorių iškrovos kreivę. Iškrovos kreivė iš esmės atspindi elektrodo būseną, kuri yra teigiamų ir neigiamų elektrodų būsenos pokyčių superpozicija.

Ličio jonų akumuliatorių įtampos kreivę per visą iškrovimo procesą galima suskirstyti į tris etapus

1) Pradiniame akumuliatoriaus etape įtampa greitai krenta, o kuo didesnis iškrovimo greitis, tuo greičiau krenta įtampa;

2) Akumuliatoriaus įtampa pereina į lėto keitimo stadiją, kuri vadinama baterijos platformos sritimi. Kuo mažesnis iškrovimo greitis,

Kuo ilgesnė platformos zonos trukmė, tuo didesnė platformos įtampa, tuo lėtesnis įtampos kritimas.

3) Kai akumuliatoriaus maitinimas beveik baigtas, akumuliatoriaus apkrovos įtampa pradeda smarkiai kristi, kol pasiekiama iškrovimo stabdymo įtampa.

Bandymo metu yra du būdai rinkti duomenis

(1) Surinkite srovės, įtampos ir laiko duomenis pagal nustatytą laiko intervalą Δ t;

(2) Surinkite srovės, įtampos ir laiko duomenis pagal nustatytą įtampos pokyčio skirtumą Δ V. Įkrovimo ir iškrovimo įrangos tikslumas daugiausia apima srovės tikslumą, įtampos tikslumą ir laiko tikslumą. 2 lentelėje pateikti tam tikros įkrovimo ir iškrovimo mašinos įrangos parametrai, kur % FS reiškia viso diapazono procentą, o 0.05 %RD reiškia išmatuotą paklaidą 0.05 % rodmens diapazone. Įkrovimo ir iškrovimo įranga paprastai naudoja CNC nuolatinės srovės šaltinį, o ne apkrovos pasipriešinimą, todėl akumuliatoriaus išėjimo įtampa neturi nieko bendra su serijine varža ar parazitine varža grandinėje, o tik susijusi su įtampa E ir vidine varža. r ir idealios įtampos šaltinio grandinės srovė I, lygiavertė akumuliatoriui. Jei varža naudojama apkrovai, idealaus akumuliatoriaus įtampos šaltinio įtampą nustatykite kaip E, vidinę varžą r, o apkrovos varžą R. Išmatuokite įtampą abiejuose apkrovos varžos galuose su įtampa. skaitiklis, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje 6 paveiksle. Tačiau praktikoje grandinėje yra laido varža ir armatūros kontaktinė varža (vienoda parazitinė varža). Lygiavertė grandinės schema, parodyta Fig. 3 parodyta sekančiame Fig. 3. Praktikoje neišvengiamai įvedama parazitinė varža, todėl bendra apkrovos varža tampa didelė, tačiau išmatuota įtampa yra įtampa abiejuose apkrovos varžos R galuose, todėl įvedama klaida.

 3 pav. Varžinės iškrovos metodo principinė blokinė schema ir tikroji ekvivalentinė grandinės schema

Kai kaip apkrova naudojamas nuolatinės srovės šaltinis su srove I1, schema ir tikroji ekvivalentinė grandinės diagrama parodytos 7 paveiksle. E, I1 yra pastovios vertės, o r yra pastovi tam tikrą laiką.

Iš aukščiau pateiktos formulės matome, kad dvi A ir B įtampos yra pastovios, tai yra, akumuliatoriaus išėjimo įtampa nesusijusi su nuoseklios varžos dydžiu kilpoje, ir, žinoma, tai neturi nieko bendro. su atsparumu parazitams. Be to, keturių gnybtų matavimo režimu galima tiksliau išmatuoti akumuliatoriaus išėjimo įtampą.

4 pav. Įrangos blokinė schema ir faktinė lygiavertė nuolatinės srovės šaltinio apkrovos grandinės schema

Lygiagretusis šaltinis yra maitinimo įtaisas, galintis tiekti nuolatinę apkrovą. Jis vis tiek gali išlaikyti pastovią išėjimo srovę, kai išorinis maitinimo šaltinis svyruoja ir keičiasi varžos charakteristikos.

[Iškrovimo bandymo režimas]

Įkrovimo ir iškrovimo bandymo įranga paprastai naudoja puslaidininkinį įtaisą kaip srauto elementą. Reguliuodamas puslaidininkinio įtaiso valdymo signalą, jis gali imituoti skirtingų charakteristikų apkrovą, pvz., pastovią srovę, pastovų slėgį ir pastovią varžą ir pan. Ličio jonų akumuliatoriaus iškrovos bandymo režimas daugiausia apima nuolatinės srovės iškrovimą, nuolatinį pasipriešinimo iškrovimą, nuolatinį galios iškrovimą ir kt. Kiekviename iškrovimo režime taip pat galima padalyti nuolatinį iškrovimą ir intervalinį iškrovimą, kuriame pagal laiko trukmę intervalinį iškrovimą galima suskirstyti į nutrūkstamą ir impulsinį iškrovimą. Iškrovos testo metu akumuliatorius išsikrauna pagal nustatytą režimą, o pasiekęs nustatytas sąlygas nustoja išsikrauti. Iškrovos išjungimo sąlygos apima įtampos atjungimo nustatymą, nustatymo laiko atjungimą, talpos išjungimo nustatymą, neigiamo įtampos gradiento atjungimo nustatymą ir kt. Akumuliatoriaus iškrovos įtampos pokytis yra susijęs su iškrovimo sistema, yra, iškrovos kreivės pokyčiui įtakos turi ir iškrovimo sistema, įskaitant: iškrovimo srovę, iškrovimo temperatūrą, iškrovos pabaigos įtampą; pertraukiamas arba nuolatinis iškrovimas. Kuo didesnė iškrovos srovė, tuo greičiau krenta darbinė įtampa; esant išleidimo temperatūrai, iškrovos kreivė keičiasi švelniai.

(1) Nuolatinės srovės iškrova

Kai išleidžiama nuolatinė srovė, nustatoma srovės vertė, o tada srovė pasiekiama reguliuojant CNC nuolatinės srovės šaltinį, kad būtų užtikrintas nuolatinis akumuliatoriaus iškrovimas. Tuo pačiu metu renkamas galinis akumuliatoriaus įtampos pokytis, kad būtų galima nustatyti akumuliatoriaus išsikrovimo charakteristikas. Pastovios srovės iškrova yra tos pačios iškrovos srovės iškrova, tačiau akumuliatoriaus įtampa ir toliau mažėja, todėl galia ir toliau mažėja. 5 paveiksle yra ličio jonų akumuliatorių nuolatinės srovės iškrovos įtampos ir srovės kreivė. Dėl nuolatinės srovės iškrovos laiko ašis lengvai paverčiama talpos (srovės ir laiko sandauga) ašimi. 5 paveiksle parodyta įtampos ir talpos kreivė esant pastovios srovės iškrovimui. Pastovios srovės iškrova yra dažniausiai naudojamas ličio jonų akumuliatorių iškrovos metodas.

5 pav. nuolatinės srovės nuolatinės įtampos įkrovimo ir nuolatinės srovės iškrovimo kreivės esant skirtingiems dauginimo koeficientams

(2) Pastovios galios iškrova

Kai išsikrauna pastovi galia, pirmiausia nustatoma pastovios galios galios vertė P ir renkama akumuliatoriaus išėjimo įtampa U. Iškrovimo procese P turi būti pastovus, tačiau U nuolat kinta, todėl reikia nuolat reguliuoti CNC nuolatinės srovės šaltinio srovę I pagal formulę I = P / U, kad būtų pasiektas pastovios galios iškrovos tikslas. . Nekeiskite iškrovos galios, nes iškrovimo proceso metu akumuliatoriaus įtampa ir toliau krenta, todėl nuolatinės galios išlydžio srovė ir toliau didėja. Dėl nuolatinio galios iškrovimo laiko koordinačių ašis lengvai paverčiama energijos (galios ir laiko sandauga) koordinačių ašimi.

6 pav. Pastovios galios įkrovimo ir iškrovimo kreivės skirtingais padvigubėjimo tempais

Nuolatinės srovės išlydžio ir nuolatinės galios išlydžio palyginimas

7 paveikslas: a) įkrovimo ir iškrovimo talpos diagrama skirtingais santykiais; b) įkrovimo ir iškrovimo kreivė

 7 paveiksle parodyti skirtingų santykio įkrovimo ir iškrovimo bandymų rezultatai dviem režimais ličio geležies fosfato baterija. Pagal talpos kreivę Fig. 7 (a), didėjant įkrovimo ir iškrovimo srovei pastovios srovės režimu, tikroji akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo talpa palaipsniui mažėja, tačiau pakeitimo diapazonas yra palyginti mažas. Faktinė akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo talpa palaipsniui mažėja didėjant galiai, o kuo didesnis daugiklis, tuo greičiau mažėja talpa. 1 valandos greičio iškrovimo pajėgumas yra mažesnis nei pastovaus srauto režimas. Tuo pačiu metu, kai įkrovimo ir iškrovimo greitis yra mažesnis nei 5 valandų greitis, akumuliatoriaus talpa yra didesnė esant pastovios galios sąlygoms, o akumuliatoriaus talpa yra didesnė nei 5 valandų sparta yra didesnė esant pastovios srovės sąlygoms.

7 paveiksle (b) parodyta talpos ir įtampos kreivė, esant mažam santykiui, ličio geležies fosfato akumuliatoriaus dviejų režimų talpos ir įtampos kreivė, o įkrovimo ir iškrovimo įtampos platformos pokytis nėra didelis, tačiau esant dideliam santykiui, pastovios srovės-pastovios įtampos režimas nuolatinės įtampos laikas žymiai ilgesnis, o įkrovimo įtampa platforma žymiai padidėjo, iškrovimo įtampa platforma yra žymiai sumažinta.

(3) Pastovaus pasipriešinimo iškrova

Esant pastovaus pasipriešinimo iškrovimui, pirmiausia nustatoma pastovi varžos vertė R, kad būtų surinkta akumuliatoriaus U išėjimo įtampa. Iškrovimo proceso metu reikalaujama, kad R būtų pastovi, tačiau U nuolat kinta, todėl CNC pastovios srovės srovės I reikšmė šaltinis turi būti nuolat reguliuojamas pagal formulę I=U / R, kad būtų pasiektas pastovaus pasipriešinimo iškrovimo tikslas. Akumuliatoriaus įtampa visada mažėja iškrovimo procese, o varža yra tokia pati, todėl iškrovos srovė I taip pat yra mažėjimo procesas.

(4) Nuolatinis iškrovimas, pertraukiamas iškrovimas ir impulsinis iškrovimas

Akumuliatorius iškraunamas esant pastoviai srovei, pastoviai galiai ir pastoviai varžai, naudojant laiko nustatymo funkciją, kad būtų galima valdyti nuolatinį iškrovimą, nutrūkstamą iškrovimą ir impulsinį iškrovimą. 11 paveiksle parodytos tipinio impulsinio įkrovimo / iškrovimo bandymo srovės ir įtampos kreivės.

8 pav. Srovės kreivės ir įtampos kreivės tipiniams impulsų įkrovimo-iškrovimo bandymams

[Informacija įtraukta į iškrovos kreivę]

Iškrovos kreivė reiškia akumuliatoriaus įtampos, srovės, talpos ir kitų pokyčių laikui bėgant iškrovimo proceso metu kreivę. Įkrovimo ir iškrovimo kreivėje pateikiama labai gausi informacija, įskaitant talpą, energiją, darbinę įtampą ir įtampos platformą, ryšį tarp elektrodo potencialo ir įkrovos būsenos ir kt. Pagrindiniai iškrovos bandymo metu užfiksuoti duomenys yra laikas. srovės ir įtampos raida. Iš šių pagrindinių duomenų galima gauti daug parametrų. Toliau aprašomi parametrai, kuriuos galima gauti pagal iškrovos kreivę.

(1) Įtampa

Atliekant ličio jonų akumuliatoriaus iškrovos bandymą, įtampos parametrai daugiausia apima įtampos platformą, vidutinę įtampą, vidutinę įtampą, ribinę įtampą ir kt. Platformos įtampa yra atitinkama įtampos vertė, kai įtampos pokytis yra minimalus, o talpos pokytis yra didelis. , kurią galima gauti iš didžiausios dQ / dV vertės. Vidutinė įtampa yra atitinkama pusės akumuliatoriaus talpos įtampos vertė. Medžiagoms, kurios yra akivaizdesnės ant platformos, pvz., ličio geležies fosfatas ir ličio titanatas, vidutinė įtampa yra platformos įtampa. Vidutinė įtampa yra efektyvusis įtampos ir talpos kreivės plotas (ty akumuliatoriaus iškrovos energija), padalytas iš talpos skaičiavimo formulės yra u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Išjungimo įtampa reiškia mažiausią leistiną įtampą, kai baterija išsikrauna. Jei įtampa yra mažesnė už iškrovos ribinę įtampą, įtampa abiejuose akumuliatoriaus galuose greitai nukris ir susidarys per didelis iškrovimas. Per didelis iškrovimas gali pakenkti elektrodo veikliajai medžiagai, prarasti gebėjimą reaguoti ir sutrumpinti baterijos veikimo laiką. Kaip aprašyta pirmoje dalyje, akumuliatoriaus įtampa yra susijusi su katodo medžiagos įkrovimo būsena ir elektrodo potencialu.

(2) Pajėgumai ir specifiniai pajėgumai

Akumuliatoriaus talpa reiškia elektros energijos kiekį, kurį akumuliatorius išskiria tam tikroje iškrovimo sistemoje (esant tam tikram iškrovimo srovei I, iškrovos temperatūrai T, iškrovimo ribinei įtampai V), nurodant akumuliatoriaus gebėjimą kaupti energiją Ah arba C. Talpa priklauso nuo daugelio elementų, tokių kaip iškrovimo srovė, iškrovimo temperatūra ir tt Talpos dydis priklauso nuo aktyvių medžiagų kiekio teigiamuose ir neigiamuose elektroduose.

Teorinis pajėgumas: talpa, kurią suteikia reakcijoje esanti veiklioji medžiaga.

Faktinis pajėgumas: faktinis pajėgumas, išleistas pagal tam tikrą išleidimo sistemą.

Nominali talpa: nurodo mažiausią akumuliatoriaus garantuojamą galią numatytomis iškrovimo sąlygomis.

Atliekant iškrovos bandymą, talpa apskaičiuojama integruojant srovę laikui bėgant, ty C = I (t) dt, pastovi srovė, esant t pastoviam iškrovimui, C = I (t) dt = I t; pastovi varža R iškrova, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * out (u yra vidutinė iškrovos įtampa, t - iškrovos laikas).

Specifinė talpa: norint palyginti skirtingas baterijas, įvedama specifinės talpos sąvoka. Specifinė talpa reiškia masės vieneto arba tūrio vieneto elektrodo veikliosios medžiagos suteikiamą talpą, kuri vadinama specifine masės arba tūrio specifine talpa. Įprastas skaičiavimo metodas yra toks: specifinė talpa = akumuliatoriaus pirmojo iškrovimo talpa / (veikliosios medžiagos masė * veikliosios medžiagos panaudojimo koeficientas)

Veiksniai, turintys įtakos akumuliatoriaus talpai:

a. Akumuliatoriaus iškrovimo srovė: kuo didesnė srovė, tuo mažėja išėjimo talpa;

b. Akumuliatoriaus iškrovimo temperatūra: mažėjant temperatūrai mažėja išėjimo talpa;

c. Akumuliatoriaus iškrovimo ribinė įtampa: elektrodo medžiagos nustatytas iškrovos laikas ir pačios elektrodo reakcijos riba paprastai yra 3.0 V arba 2.75 V.

d. Akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo laikas: po daugkartinio akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo, dėl elektrodo medžiagos gedimo, akumuliatorius galės sumažinti akumuliatoriaus išsikrovimo pajėgumą.

e. Akumuliatoriaus įkrovimo sąlygos: įkrovimo greitis, temperatūra, atjungimo įtampa įtakoja akumuliatoriaus talpą, taip nulemia iškrovimo pajėgumą.

 Baterijos talpos nustatymo metodas:

Įvairiose pramonės šakose taikomi skirtingi bandymų standartai, atsižvelgiant į darbo sąlygas. Ličio jonų baterijoms, skirtoms 3C gaminiams, pagal nacionalinį standartą GB / T18287-2000 Bendroji mobiliųjų telefonų ličio jonų baterijų specifikacija, akumuliatoriaus vardinės talpos bandymo metodas yra toks: a) įkrovimas: 0.2C5A įkrovimas; b) iškrovimas: 0.2C5A iškrovimas; c) penki ciklai, iš kurių vienas yra kvalifikuotas.

Elektromobilių pramonėje pagal nacionalinį standartą GB / T 31486-2015 Elektros našumo reikalavimai ir elektrinių transporto priemonių akumuliatoriaus bandymo metodai, vardinė akumuliatoriaus talpa reiškia talpą (Ah), kurią akumuliatorius išskiria kambario temperatūroje. su 1I1 (A) srovės išlydžiu pasiekti pabaigos įtampą, kurioje I1 yra 1 valandos greitis iškrovimo srovė, kurios reikšmė lygi C1 (A). Bandymo metodas yra:

A) Kambario temperatūroje sustabdyti nuolatinę įtampą, kai kraunama nuolatine srove, įkraunant iki įmonės nurodytos įkrovimo pabaigos įtampos, ir sustabdyti įkrovimą, kai įkrovimo pabaigos srovė nukrenta iki 0.05I1 (A), ir palaikykite įkrovimą 1 val. įkrovimas.

Bb) kambario temperatūroje akumuliatorius iškraunamas 1I1 (A) srove, kol iškrova pasiekia įmonės techninėse sąlygose nurodytą iškrovimo pabaigos įtampą;

C) išmatuota iškrovos galia (matuojama Ah), apskaičiuojama iškrovos savitoji energija (matuojama Wh / kg);

3 d) Pakartokite veiksmus a) -) c) 5 kartus. Kai ekstremalus 3 iš eilės bandymų skirtumas yra mažesnis nei 3% vardinės talpos, testą galima baigti iš anksto ir apskaičiuoti paskutinių 3 testų rezultatų vidurkį.

(3) Apmokestinimo būsena, SOC

SOC (State of Charge) yra įkrovimo būsena, nurodanti likusios akumuliatoriaus talpos ir jos pilno įkrovimo būsenos santykį po tam tikro laiko arba ilgą laiką esant tam tikram iškrovimo greičiui. Taikant „atviros grandinės įtampos + valandos laiko integravimo“ metodą, naudojamas atviros grandinės įtampos metodas, kad būtų galima įvertinti pradinę akumuliatoriaus įkrovimo talpą, o vėliau naudojamas valandos laiko integravimo metodas, kad būtų gauta a. -laiko integravimo metodas. Sunaudota galia yra iškrovos srovės ir iškrovos laiko sandauga, o likusi galia lygi skirtumui tarp pradinės galios ir sunaudotos galios. SOC matematinis įvertis tarp atviros grandinės įtampos ir valandos integralo yra:

kur CN yra vardinė talpa; η – įkrovimo-iškrovimo efektyvumas; T yra akumuliatoriaus naudojimo temperatūra; I yra akumuliatoriaus srovė; t yra akumuliatoriaus išsikrovimo laikas.

DOD (Depth of Discharge) yra išleidimo gylis, iškrovimo laipsnio matas, kuris yra iškrovimo pajėgumo procentas nuo bendro iškrovimo pajėgumo. Iškrovimo gylis turi didelį ryšį su akumuliatoriaus tarnavimo laiku: kuo gilesnis iškrovimo gylis, tuo trumpesnis jo tarnavimo laikas. Ryšys apskaičiuojamas SOC = 100% -DOD

4) Energija ir specifinė energija

Elektros energija, kurią akumuliatorius gali išleisti atlikdamas išorinį darbą tam tikromis sąlygomis, vadinama akumuliatoriaus energija, o vienetas paprastai išreiškiamas wh. Iškrovos kreivėje energija apskaičiuojama taip: W = U (t) * I (t) dt. Esant pastovios srovės iškrovimui, W = I * U (t) dt = It * u (u yra vidutinė iškrovos įtampa, t yra iškrovos laikas)

a. Teorinė energija

Akumuliatoriaus išsikrovimo procesas yra pusiausvyros būsenoje, o iškrovos įtampa palaiko elektrovaros jėgos (E) reikšmę, o veikliosios medžiagos panaudojimo koeficientas yra 100%. Esant tokioms sąlygoms, akumuliatoriaus išėjimo energija yra teorinė energija, tai yra maksimalus grįžtamojo akumuliatoriaus darbas esant pastoviai temperatūrai ir slėgiui.

b. Tikroji energija

Faktinė akumuliatoriaus išsikrovimo išėjimo energija vadinama faktine energija, elektrinių transporto priemonių pramonės taisyklės ("GB / T 31486-2015 Power Battery Electrical Performance Requirements and Test Methods for Electric Vehicles"), akumuliatorius kambario temperatūroje su 1I1 (A ) srovės iškrova, kad būtų pasiekta galios įtampos išskiriama energija (Wh), vadinama vardine energija.

c. specifinė energija

Energija, kurią akumuliatorius suteikia masės ir tūrio vienetui, vadinama specifine masės energija arba tūrio specifine energija, taip pat vadinama energijos tankiu. Vienetais wh / kg arba wh / L.

[Pagrindinė iškrovos kreivės forma]

Pagrindinė iškrovos kreivės forma yra įtampos-laiko ir srovės laiko kreivė. Keičiant laiko ašies skaičiavimą, bendroji iškrovos kreivė taip pat turi įtampos-talpos (savitosios talpos) kreivę, įtampos-energijos (savitosios energijos) kreivę, įtampos-SOC kreivę ir pan.

(1) Įtampos-laiko ir srovės laiko kreivė

9 pav. Įtampos-laiko ir srovės-laiko kreivės

(2) Įtampos ir talpos kreivė

10 pav. Įtampos ir talpos kreivė

(3) Įtampos-energijos kreivė

11 pav. Įtampos ir energijos kreivė

[nuoroda dokumentacija]

• Wang Chao ir kt. Pastovios srovės ir pastovios galios įkrovimo ir iškrovos charakteristikų palyginimas elektrocheminiuose energijos kaupikliuose [J]. Energijos kaupimo mokslas ir technologija.2017(06)：1313-1320.
• Eom KS, Joshi T, Bordes A, et al. Ličio jonų pilno elemento akumuliatoriaus konstrukcija naudojant nano silicio ir nano daugiasluoksnį grafeno kompozitinį anodą [J]
• Guo Jipeng ir kt. Ličio geležies fosfato akumuliatorių pastovios srovės ir pastovios galios bandymo charakteristikų palyginimas [J].akumuliatorius.2017(03)：109-115
• Marinaro M, Yoon D, Gabrieli G ir kt. Didelio našumo 1.2 Ah Si lydinio/grafito | LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 prototipas Ličio jonų baterija[J].Journal of Power Sources.2017，357(C priedas)：188-197.