Pituduh Komprehensif pikeun Analisis Kurva Ngurangan Batré Litium-Ion

Uji kinerja anu paling sering dianggo pikeun batré litium-ion - strategi analisis kurva discharge

Nalika batré litium-ion discharges, tegangan gawé na salawasna robah terus jeung tuluyan waktu. Tegangan gawé batré dipaké salaku ordinate, waktu ngurangan, atawa kapasitas, atawa kaayaan muatan (SOC), atawa discharge depth (DOD) salaku abscissa, sarta kurva ditarik disebut kurva ngurangan. Pikeun ngartos kurva karakteristik batré, urang kedah ngartos voltase batré sacara prinsip.

[Tegangan batré]

Pikeun réaksi éléktroda pikeun ngabentuk batréna kudu minuhan kaayaan di handap ieu: prosés kaleungitan éléktron dina réaksi kimiawi (ie prosés oksidasi) jeung prosés meunangkeun éléktron (ie prosés réaksi réduksi) kudu dipisahkeun dina dua wewengkon béda. nu béda ti réaksi rédoks umum; réaksi rédoks zat aktif dua éléktroda kudu dikirimkeun ku sirkuit éksternal, nu béda ti réaksi microbattery dina prosés korosi logam. Tegangan batré nyaéta bédana poténsial antara éléktroda positip sareng éléktroda négatif. Parameter konci khusus kalebet tegangan sirkuit kabuka, tegangan kerja, muatan sareng tegangan cut-off, jsb.

[Potensi éléktroda bahan batré litium-ion]

Poténsi éléktroda nujul kana immersion tina bahan padet dina leyuran éléktrolit, némbongkeun éfék listrik, nyaeta, béda poténsial antara beungeut logam jeung solusi. Bédana poténsial ieu disebut poténsi logam dina leyuran atanapi poténsi éléktroda. Pondokna, poténsi éléktroda nyaéta kacenderungan pikeun ion atawa atom pikeun acquire éléktron.

Ku alatan éta, pikeun éléktroda positip atanapi bahan éléktroda négatip, nalika disimpen dina éléktrolit sareng uyah litium, poténsi éléktrodana dinyatakeun salaku:

Dimana φ c nyaéta poténsi éléktroda zat ieu. Potensi éléktroda hidrogén baku disetel ka 0.0V.

[Tegangan open-circuit tina batré]

Gaya éléktromotif batré nyaéta nilai téoritis anu diitung dumasar kana réaksi batré nganggo metode termodinamika, nyaéta, bédana antara poténsi éléktroda kasatimbangan batré sareng éléktroda positip sareng négatif nalika sirkuit putus nyaéta nilai maksimal. yén batréna tiasa masihan tegangan. Kanyataanna, éléktroda positip sareng négatif henteu merta dina kaayaan kasatimbangan termodinamika dina éléktrolit, nyaéta, poténsi éléktroda anu diadegkeun ku éléktroda positip sareng négatif batré dina larutan éléktrolit biasana sanés poténsi éléktroda kasatimbangan, janten tegangan buka-circuit tina batré umumna leuwih leutik batan gaya electromotive na. Pikeun réaksi éléktroda:

Mertimbangkeun kaayaan non-standar komponén réaktan jeung aktivitas (atawa konsentrasi) tina komponén aktif kana waktu, tegangan sirkuit kabuka sabenerna sél dirobah ku persamaan énergi:

Dimana R nyaéta konstanta gas, T nyaéta suhu réaksi, sarta a nyaéta aktivitas komponén atawa konsentrasi. Tegangan sirkuit kabuka batré gumantung kana sipat bahan éléktroda positip sareng négatip, éléktrolit sareng kaayaan suhu, sareng henteu gumantung kana géométri sareng ukuran batré. Persiapan bahan éléktroda ion litium kana kutub, sarta lambar logam litium dirakit kana tombol satengah batré, bisa ngukur bahan éléktroda dina kaayaan SOC béda tina tegangan kabuka, kurva tegangan kabuka nyaéta réaksi kaayaan muatan bahan éléktroda, neundeun batré serelek tegangan kabuka, tapi teu badag teuing, lamun leupaskeun tegangan kabuka teuing gancang atawa amplitudo fenomena abnormal. Parobahan kaayaan permukaan zat aktif bipolar jeung timer ngurangan batré anu alesan utama pikeun panurunan tina tegangan circuit kabuka dina gudang, kaasup parobahan lapisan topeng tina tabel bahan éléktroda positif jeung negatif; parobahan poténsial disababkeun ku instability termodinamika éléktroda, disolusi jeung présipitasi pangotor asing logam, sarta sirkuit pondok mikro disababkeun ku diafragma antara éléktroda positif jeung negatif. Nalika batré litium ion geus sepuh, parobahan nilai K (tegangan serelek) nyaéta prosés formasi jeung stabilitas film SEI dina beungeut bahan éléktroda. Lamun serelek tegangan badag teuing, aya sirkuit pondok mikro jero, sarta batréna ditilik unqualified.

[Polarisasi Batré]

Nalika arus ngaliwat éléktroda, fenomena yén éléktroda nyimpang tina poténsi éléktroda kasatimbangan disebut polarisasi, sareng polarisasi ngahasilkeun overpotential. Numutkeun panyabab polarisasi, polarisasi tiasa dibagi kana polarisasi ohmik, polarisasi konsentrasi sareng polarisasi éléktrokimia. BUAH ARA. 2 nyaeta kurva ngurangan has batré jeung pangaruh rupa polarisasi on tegangan.

 Gambar 1. kurva ngurangan has sarta polarisasi

(1) polarisasi Ohmic: disababkeun ku résistansi unggal bagian batréna, nilai serelek tekanan nuturkeun hukum ohm urang, ayeuna nurun, polarisasi nurun langsung, sarta ayeuna disappears langsung saatos eta eureun.

(2) polarisasi éléktrokimia: polarisasi disababkeun ku réaksi éléktrokimia slow dina beungeut éléktroda. Éta turun sacara signifikan dina tingkat mikrodetik nalika arus janten langkung alit.

(3) polarisasi konsentrasi: alatan retardation tina prosés difusi ion dina leyuran, bédana konsentrasi antara beungeut éléktroda jeung awak solusi ieu polarized handapeun arus tangtu. Polarisasi ieu turun atanapi ngaleungit nalika arus listrik turun dina detik makroskopis (sababaraha detik dugi ka puluhan detik).

Résistansi internal batré ningkat ku paningkatan arus ngaleupaskeun batré, anu utamina kusabab arus ngaleupaskeun ageung ningkatkeun tren polarisasi batré, sareng langkung ageung arus ngaleupaskeun, langkung jelas tren polarisasi, sapertos anu dipidangkeun. dina Gambar 2. Nurutkeun kana hukum Ohm urang: V = E0-IRT, kalawan kanaékan résistansi internal sakabéh RT, waktu diperlukeun pikeun tegangan batré pikeun ngahontal ngurangan tegangan cut-off ieu correspondingly ngurangan, jadi kapasitas release ogé. ngurangan.

Angka 2. Pangaruh dénsitas ayeuna dina polarisasi

Batré litium ion dasarna mangrupikeun jinis batré konsentrasi ion litium. Prosés ngeusi batre ion litium nyaéta prosés nyelapkeun sareng ngaleungitkeun ion litium dina éléktroda positip sareng négatip. Faktor anu mangaruhan polarisasi batré litium-ion kalebet:

(1) Pangaruh éléktrolit: konduktivitas éléktrolit rendah mangrupikeun alesan utama pikeun polarisasi batré ion litium. Dina rentang suhu umum, konduktivitas éléktrolit dipaké pikeun accu litium-ion umumna ngan 0.01 ~ 0.1S / cm, nu hiji persén leyuran cai. Ku alatan éta, nalika accu litium-ion ngurangan dina arus tinggi, geus telat suplement Li + ti éléktrolit, sarta fenomena polarisasi bakal lumangsung. Ningkatkeun konduktivitas éléktrolit mangrupikeun faktor konci pikeun ningkatkeun kapasitas leupaskeun batré litium-ion ayeuna.

(2) Pangaruh bahan positip sareng négatif: saluran panjang bahan positip sareng négatif partikel ion litium ageung difusi kana permukaan, anu henteu kondusif pikeun ngaleupaskeun laju anu ageung.

(3) agén konduktor: eusi agén conductive mangrupa faktor penting mangaruhan kinerja ngurangan rasio tinggi. Upami eusi agén konduktif dina rumus katoda henteu cekap, éléktron teu tiasa ditransfer dina waktos arus ageung discharged, sareng résistansi internal polarisasi ningkat gancang, ku kituna tegangan batré gancang diréduksi jadi tegangan cut-off discharge. .

(4) Pangaruh desain kutub: ketebalan kutub: dina kasus ngurangan ayeuna badag, laju réaksi zat aktif pisan gancang, nu merlukeun ion litium jadi gancang study tur detached dina bahan. Upami pelat kutub kandel sareng jalur difusi ion litium ningkat, arah ketebalan kutub bakal ngahasilkeun gradién konsentrasi ion litium anu ageung.

Dénsitas compaction: dénsitas compaction tina lambar kutub leuwih badag, pori jadi leutik, sarta jalur gerakan ion litium dina arah ketebalan lambar kutub leuwih panjang. Sajaba ti éta, lamun dénsitas compaction badag teuing, wewengkon kontak antara bahan jeung éléktrolit nurun, situs réaksi éléktroda diréduksi, sarta résistansi internal batré ogé bakal ningkat.

(5) Pangaruh mémbran SEI: formasi mémbran SEI ngaronjatkeun daya tahan antar muka éléktroda / éléktrolit, hasilna histeresis tegangan atawa polarisasi.

[Tegangan operasi batré]

Tegangan operasi, ogé katelah tegangan tungtung, nujul kana bédana poténsial antara éléktroda positif jeung négatif batré nalika arus ngalir dina sirkuit dina kaayaan kerja. Dina kaayaan kerja ngurangan batré, nalika arus ngalir ngaliwatan batréna, résistansi disababkeun ku résistansi internal kudu nungkulan, nu bakal ngakibatkeun serelek tekanan ohmic jeung polarisasi éléktroda, jadi tegangan kerja sok leuwih handap tina tegangan circuit kabuka, jeung nalika ngecas, tegangan tungtung sok leuwih luhur ti tegangan circuit kabuka. Hartina, hasil polarisasi ngajadikeun tegangan tungtung ngurangan batré leuwih handap tina poténsi electromotive batré, nu leuwih luhur batan poténsi electromotive batré muatan.

Alatan ayana fenomena polarisasi, tegangan sakedapan jeung tegangan sabenerna dina prosés muatan jeung ngurangan. Nalika ngecas, tegangan sakedapan rada luhur batan tegangan saleresna, polarisasi ngaleungit sareng tegangan turun nalika tegangan sakedapan sareng tegangan saleresna turun saatos discharge.

Pikeun nyimpulkeun pedaran di luhur, babasan nyaéta:

E +, E- -ngagambarkeun poténsi éléktroda positif jeung negatif, masing-masing, E + 0 jeung E- -0 ngagambarkeun poténsi éléktroda kasatimbangan tina éléktroda positif jeung negatif, VR ngagambarkeun tegangan polarisasi ohmic, sarta η + , η - -ngagambarkeun overpotential éléktroda positif jeung negatif, masing-masing.

[Prinsip dasar tés ngaleupaskeun]

Saatos pamahaman dasar tina tegangan batré, urang mimiti nganalisis kurva ngurangan tina accu litium-ion. Kurva ngurangan dasarna ngagambarkeun kaayaan éléktroda, nu superposition tina parobahan kaayaan éléktroda positif jeung negatif.

Kurva tegangan accu litium-ion sapanjang prosés ngurangan bisa dibagi jadi tilu tahap

1) Dina tahap awal batréna, tegangan turun gancang, sarta leuwih gede laju ngurangan, nu gancang tegangan pakait;

2) Tegangan batré asup kana tahap robah slow, nu disebut aréa platform batréna. Nu leuwih leutik laju discharge,

Beuki lila durasi aréa platform, nu leuwih luhur tegangan platform, nu laun turun tegangan.

3) Nalika daya batre ampir rengse, tegangan beban batré mimiti turun sharply dugi tegangan eureun ngurangan kahontal.

Salila nguji, aya dua cara pikeun ngumpulkeun data

(1) Kumpulkeun data arus, tegangan jeung waktu nurutkeun interval waktu set Δ t;

(2) Kumpulkeun data ayeuna, tegangan jeung waktu nurutkeun bédana robah tegangan set Δ V. The akurasi ngecas na discharging parabot utamana ngawengku akurasi ayeuna, akurasi tegangan jeung precision waktu. meja 2 nembongkeun parameter parabot tina mesin ngecas na discharging tangtu, dimana% FS ngagambarkeun persentase rentang pinuh, sarta 0.05% RD nujul kana kasalahan diukur dina rentang 0.05% tina bacaan. Ngeusi batre sarta ngurangan parabot umumna ngagunakeun sumber arus konstan CNC tinimbang lalawanan beban pikeun beban, ku kituna tegangan kaluaran batré boga nganggur teu jeung résistansi runtuyan atawa lalawanan parasit dina sirkuit, tapi ngan patali jeung tegangan E sarta lalawanan internal. r sarta sirkuit ayeuna I tina sumber tegangan idéal sarimbag batré. Upami résistansi dianggo pikeun beban, setel tegangan sumber tegangan idéal sarimbag batré janten E, résistansi internal nyaéta r, sareng résistansi beban R. Ukur tegangan dina kadua tungtung résistansi beban kalayan tegangan. méter, ditémbongkeun saperti dina gambar di luhur dina Gambar 6. Sanajan kitu, dina prakna, aya lalawanan kalungguhan sarta lalawanan kontak fixture (seragam lalawanan parasit) dina sirkuit. Diagram sirkuit sarimbag anu dipidangkeun dina Gbr. 3 dipidangkeun dina gambar di handap ieu Gbr. 3. Dina prakna, résistansi parasit ieu inevitably diwanohkeun, ku kituna total lalawanan beban jadi badag, tapi tegangan diukur nyaéta tegangan dina duanana tungtung résistansi beban R, jadi kasalahan diwanohkeun.

 Gbr. 3 Diagram blok prinsip jeung diagram sirkuit sarimbag sabenerna tina metoda ngurangan lalawanan

Nalika sumber arus konstan kalawan I1 ayeuna dipaké salaku beban, diagram schematic jeung diagram sirkuit sarimbag sabenerna ditémbongkeun dina Gambar 7. E, I1 mangrupakeun nilai konstanta sarta r konstan pikeun waktu nu tangtu.

Tina rumus di luhur, urang tiasa ningali yén dua tegangan A sareng B konstan, nyaéta, tegangan kaluaran batré henteu aya hubunganana sareng ukuran résistansi séri dina loop, sareng tangtosna, éta henteu aya hubunganana. kalawan résistansi parasit. Salaku tambahan, mode pangukuran opat terminal tiasa ngahontal pangukuran anu langkung akurat tina tegangan kaluaran batré.

Angka 4 Diagram blok equivalen sareng diagram sirkuit sarimbag aktual tina beban sumber arus konstan

Sumber sakaligus mangrupikeun alat catu daya anu tiasa nyayogikeun arus konstan kana beban. Éta masih tiasa ngajaga arus kaluaran konstan nalika catu daya éksternal turun naek sareng karakteristik impedansi robih.

[Modeu tés ngaleupaskeun]

Alat uji muatan sareng ngaleupaskeun umumna nganggo alat semikonduktor salaku unsur aliran. Ku nyaluyukeun sinyal kontrol alat semikonduktor, éta bisa simulate beban ciri béda kayaning arus konstan, tekanan konstan jeung lalawanan konstan jeung saterusna. Mode tés ngurangan batré litium-ion utamana ngawengku ngurangan arus konstan, ngurangan lalawanan konstan, ngurangan kakuatan konstan, jsb Dina unggal mode ngurangan, ngurangan kontinyu sarta ngurangan interval ogé bisa dibagi, nu nurutkeun kana panjangna waktu, ngurangan interval bisa dibagi kana ngurangan intermittent sarta ngurangan pulsa. Salila tés ngurangan, batré discharges nurutkeun mode set, sarta eureun discharging sanggeus ngahontal kaayaan set. Kaayaan cut-off ngurangan kaasup netepkeun tegangan cut-off, netepkeun waktos cut-off, netepkeun kapasitas cut-off, netepkeun tegangan négatif gradién cut-off, jsb Parobahan tina tegangan ngurangan batré anu patali jeung sistem ngurangan, éta nyaeta, parobahan kurva ngurangan ogé kapangaruhan ku sistem ngurangan, kaasup: ngurangan ayeuna, suhu ngurangan, tegangan terminasi ngurangan; ngurangan intermittent atanapi kontinyu. Nu leuwih gede arus ngurangan, nu leuwih gancang tegangan operasi pakait; kalawan suhu ngurangan, kurva ngurangan robah gently.

(1) Ngurangan arus konstan

Nalika ngurangan arus konstan, nilai ayeuna diatur, lajeng nilai ayeuna ngahontal ku nyaluyukeun sumber arus konstan CNC, ku kituna pikeun ngawujudkeun ngurangan ayeuna konstan batré. Dina waktos anu sami, parobihan tegangan tungtung batré dikumpulkeun pikeun ngadeteksi karakteristik batréna. Ngurangan arus konstan nyaéta ngaleupaskeun arus anu sami, tapi tegangan batré terus turun, ku kituna kakuatanna terus turun. Angka 5 nyaéta kurva tegangan sareng arus tina sékrési arus konstan tina batré litium-ion. Alatan ngurangan arus konstan, sumbu waktu gampang dirobah jadi kapasitas (produk ayeuna jeung waktu) sumbu. Gambar 5 nembongkeun kurva tegangan-kapasitas dina ngurangan arus konstan. Ngurangan arus konstan nyaéta metodeu anu paling sering dianggo dina tés batré litium-ion.

Gambar 5 ngecas tegangan konstan arus konstan jeung kurva ngurangan arus konstan dina laju multiplier béda

(2) Discharge kakuatan konstan

Nalika discharges kakuatan konstan, nilai kakuatan konstan P disetel munggaran, sarta tegangan kaluaran U batré dikumpulkeun. Dina prosés ngurangan, P diperlukeun janten konstan, tapi U ieu terus ngarobah, jadi perlu terus-terusan nyaluyukeun ayeuna I tina sumber ayeuna konstan CNC nurutkeun rumus I = P / U pikeun ngahontal tujuan ngurangan kakuatan konstan. . Tetep kakuatan ngurangan unchanged, sabab tegangan batré terus turun salila prosés ngurangan, jadi arus dina ngurangan kakuatan konstan terus naek. Alatan ngurangan kakuatan konstan, sumbu koordinat waktos gampang dirobah jadi énergi (produk kakuatan jeung waktu) koordinat sumbu.

Angka 6 Kurva ngecas sareng ngecas kakuatan konstan dina tingkat duka kali anu béda

Babandingan antara ngurangan arus konstan jeung ngurangan kakuatan konstan

Gambar 7: (a) diagram kapasitas muatan jeung ngurangan dina babandingan anu béda; (b) kurva muatan jeung ngurangan

 angka 7 nembongkeun hasil rasio béda muatan jeung ngurangan tés dina dua modus tina batré litium beusi fosfat. Numutkeun kurva kapasitas dina Gbr. 7 (a), jeung ngaronjatna muatan jeung ngurangan ayeuna dina modeu ayeuna konstan, muatan sabenerna sarta ngurangan kapasitas batré saeutik demi saeutik, tapi rentang robah relatif leutik. Muatan sabenerna sarta kapasitas ngurangan tina batré saeutik demi saeutik nurun kalawan kanaékan kakuatan, sarta leuwih badag multiplier nu, nu gancang buruk kapasitas. Kapasitas ngurangan laju 1 jam leuwih handap tina mode aliran konstan. Dina waktos anu sami, nalika tingkat muatan-ngaleupaskeun langkung handap tina laju 5 jam, kapasitas batré langkung luhur dina kaayaan kakuatan konstan, sedengkeun kapasitas batré langkung luhur tibatan laju 5 jam langkung luhur dina kaayaan ayeuna konstan.

Ti angka 7 (b) nembongkeun kurva kapasitas-tegangan, dina kaayaan rasio low, batré litium beusi fosfat dua mode kurva kapasitas-tegangan, sarta muatan jeung ngurangan tegangan platform robah teu badag, tapi dina kaayaan rasio tinggi, mode tegangan konstan ayeuna-konstan waktu tegangan konstan nyata deui, sarta platform tegangan ngecas ngaronjat sacara signifikan, platform tegangan ngurangan nyata ngurangan.

(3) résistansi konstan ngurangan

Nalika ngurangan lalawanan konstan, nilai résistansi konstan R disetel heula pikeun ngumpulkeun tegangan kaluaran batré U. Salila prosés ngurangan, R diperlukeun janten konstan, tapi U ieu terus ngarobah, jadi nilai ayeuna I tina CNC ayeuna konstan. sumber kudu terus disaluyukeun nurutkeun rumus I = U / R pikeun ngahontal tujuan ngurangan lalawanan konstan. Tegangan batré sok turun dina prosés ngurangan, sarta résistansi sarua, jadi arus ngurangan I ogé prosés nurun.

(4) ngurangan kontinyu, ngurangan intermittent sarta ngurangan pulsa

Batré discharged dina arus konstan, kakuatan konstan jeung lalawanan konstan, bari ngagunakeun fungsi timing pikeun ngawujudkeun kadali ngurangan kontinyu, ngurangan intermittent sarta ngurangan pulsa. Gambar 11 nunjukkeun kurva ayeuna sareng kurva tegangan tina tés muatan pulsa / ngaleupaskeun.

Angka 8 Kurva ayeuna sareng kurva tegangan pikeun tés muatan-discharge pulsa anu biasa

[Émbaran kaasup dina kurva ngurangan]

Kurva discharge nujul kana kurva tegangan, arus, kapasitas sareng parobihan batré anu sanés dina waktos nalika prosés ngaleupaskeun. Inpormasi anu dikandung dina kurva muatan sareng ngirangan pisan beunghar, kalebet kapasitas, énergi, tegangan kerja sareng platform tegangan, hubungan antara poténsi éléktroda sareng kaayaan muatan, jsb. évolusi arus jeung tegangan. Seueur parameter tiasa didapet tina data dasar ieu. Di handap ieu rinci parameter nu bisa diala ku kurva ngurangan.

(1) Tegangan

Dina tés ngurangan batré litium ion, parameter tegangan utamana ngawengku platform tegangan, tegangan median, tegangan rata, tegangan cut-off, jsb Tegangan platform nyaeta nilai tegangan pakait nalika parobahan tegangan minimum jeung robah kapasitas badag. , anu tiasa didapet tina nilai puncak dQ / dV. Tegangan median nyaeta nilai tegangan pakait satengah tina kapasitas batré. Pikeun bahan anu langkung jelas dina platform, sapertos litium beusi fosfat sareng litium titanate, tegangan median nyaéta tegangan platform. Tegangan rata nyaéta aréa éféktif kurva tegangan-kapasitas (ie, énergi ngurangan batré) dibagi rumus itungan kapasitas nyaéta u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Tegangan cut-off nujul kana tegangan minimum diwenangkeun nalika batré discharges. Lamun tegangan leuwih handap tina ngurangan tegangan cut-off, tegangan dina kadua tungtung batré bakal turun gancang, ngabentuk ngurangan kaleuleuwihan. Overdischarge tiasa nyababkeun karusakan kana zat aktif éléktroda, kaleungitan kamampuan réaksi, sareng pondok umur batre. Sakumaha anu dijelaskeun dina bagian kahiji, tegangan batré anu aya hubunganana sareng kaayaan muatan tina bahan katoda sareng poténsi éléktroda.

(2) Kapasitas jeung kapasitas spésifik

Kapasitas batré nujul kana jumlah listrik dileupaskeun ku batré dina sistem ngurangan tangtu (dina arus ngurangan tangtu I, ngurangan hawa T, ngurangan tegangan cut-off V), nunjukkeun kamampuh batré pikeun nyimpen énergi dina Ah atawa C. Kapasitas dipangaruhan ku seueur unsur, sapertos arus discharge, suhu discharge, jsb. Ukuran kapasitas ditangtukeun ku jumlah zat aktif dina éléktroda positip sareng négatip.

Kapasitas téoritis: kapasitas anu dirumuskeun ku zat aktif dina réaksi.

Kapasitas sabenerna: kapasitas sabenerna dileupaskeun dina sistem ngurangan tangtu.

Kapasitas dipeunteun: nujul kana jumlah minimum kakuatan anu dijamin ku batré dina kaayaan ngurangan dirancang.

Dina uji ngurangan, kapasitas diitung ku ngahijikeun arus kana waktu, nyaéta C = I (t) dt, arus konstan dina t ngurangan konstan, C = I (t) dt = I t; résistansi konstan R ngurangan, C = I (t) dt = (1 / Urang Sunda) * U (t) dt (1 / Urang Sunda) * kaluar (u nyaéta tegangan ngurangan rata, t nyaéta waktu ngurangan).

Kapasitas spésifik: Pikeun ngabandingkeun batré anu béda, konsép kapasitas spésifik diwanohkeun. Kapasitas spésifik nujul kana kapasitas anu dipasihkeun ku zat aktif tina massa unit atanapi éléktroda volume unit, anu disebut kapasitas spésifik massa atanapi kapasitas spésifik volume. Métode itungan anu biasa nyaéta: kapasitas spésifik = kapasitas batré munggaran / (massa zat aktif * laju panggunaan zat aktif)

Faktor anu mangaruhan kapasitas batré:

a. Arus ngurangan tina batré: nu leuwih gede ayeuna, kapasitas kaluaran nurun;

b. Suhu ngaleupaskeun batré: nalika suhu turun, kapasitas kaluaran turun;

c. The ngurangan tegangan cut-off batré: waktos ngurangan diatur ku bahan éléktroda jeung wates réaksi éléktroda sorangan umumna 3.0V atawa 2.75V.

d. Ngeusi batre jeung ngurangan kali batré: sanggeus sababaraha muatan na ngurangan batréna, alatan gagalna bahan éléktroda, batréna bakal bisa ngurangan kapasitas ngurangan batréna.

e. Kaayaan ngecas batré: laju ngecas, suhu, tegangan cut-off mangaruhan kapasitas batré, sahingga nangtukeun kapasitas ngurangan.

 Métode pikeun nangtukeun kapasitas batré:

Industri anu béda gaduh standar tés anu béda-béda dumasar kana kaayaan kerja. Pikeun batré litium-ion pikeun produk 3C, numutkeun standar nasional GB / T18287-2000 spésifikasi Umum pikeun Batré Litium-ion pikeun Telepon Seluler, metode tés kapasitas dipeunteun batré nyaéta kieu: a) ngecas: 0.2C5A ngecas; b) ngurangan: 0.2C5A discharging; c) lima siklus, nu hiji mumpuni.

Pikeun industri kendaraan listrik, numutkeun standar nasional GB / T 31486-2015 Syarat Kinerja Listrik sareng Metode Uji pikeun Batré Daya pikeun Kandaraan Listrik, kapasitas dipeunteun batré nujul kana kapasitas (Ah) anu dikaluarkeun ku batré dina suhu kamar. kalawan 1I1 (A) ngurangan ayeuna pikeun ngahontal tegangan terminasi, nu I1 nyaeta 1 jam laju ngurangan ayeuna, anu nilai sarua C1 (A). Métode tés nyaéta:

A) Dina suhu kamar, ngeureunkeun tegangan konstan nalika ngecas kalawan arus konstan ngecas ka tegangan terminasi ngecas dieusian ku perusahaan, sarta ngeureunkeun ngecas nalika terminasi ayeuna ngecas turun ka 0.05I1 (A), sarta tahan ngecas pikeun 1h sanggeus. ngecas.

Bb) Dina suhu kamar, batréna discharged kalawan 1I1 (A) ayeuna nepi ka ngurangan ngahontal tegangan terminasi ngurangan dieusian dina kaayaan teknis perusahaan;

C) diukur kapasitas ngurangan (diukur ku Ah), ngitung énergi husus ngurangan (diukur ku Wh / kg);

3 d) Malikan deui léngkah a) -) c) 5 kali. Nalika bédana ekstrim tina 3 tés padeukeut kirang ti 3% tina kapasitas dipeunteun, tés tiasa réngsé sateuacanna sareng hasil tina 3 tés terakhir tiasa rata-rata.

(3) Kaayaan muatan, SOC

SOC (State of Charge) nyaéta kaayaan muatan, ngalambangkeun babandingan kapasitas batré anu sésa-sésa ka kaayaan ngecas pinuh sanggeus sababaraha waktu atawa lila dina laju ngurangan anu tangtu. Metoda "tegangan open-circuit + jam-waktu integrasi" métode ngagunakeun métode tegangan buka-circuit keur estimasi kapasitas muatan kaayaan awal batréna, lajeng ngagunakeun métode integrasi jam-waktu pikeun ménta kakuatan dikonsumsi ku a -metoda integrasi waktos. Kakuatan anu dikonsumsi nyaéta produk tina arus ngaleupaskeun sareng waktos ngaleupaskeun, sareng kakuatan sésana sami sareng bédana antara kakuatan awal sareng kakuatan anu dikonsumsi. Estimasi matematik SOC antara tegangan sirkuit kabuka sareng integral sajam nyaéta:

Dimana CN nyaéta kapasitas dipeunteun; η nyaéta efisiensi muatan-ngaleupaskeun; T nyaéta suhu pamakéan batré; Kuring nyaéta arus batré; t nyaéta waktu ngurangan batré.

DOD (Depth of Discharge) nyaéta kedalaman discharge, ukuran tingkat darajat, anu mangrupa persentase kapasitas ngurangan kana total kapasitas ngurangan. Jero ngurangan boga hubungan hébat jeung umur batré: nu deeper jero ngurangan, nu pondok umur. Hubungan diitung keur SOC = 100% -DOD

4) Énergi jeung énergi spésifik

Énergi listrik nu batré bisa kaluaran ku ngalakukeun pagawean éksternal dina kaayaan nu tangtu disebut énergi batré, sarta unit umumna dinyatakeun dina wh. Dina kurva ngurangan, énergi diitung kieu: W = U (t) * I (t) dt. Dina ngurangan arus konstan, W = I * U (t) dt = Ieu * u (u nyaéta tegangan ngurangan rata, t nyaéta waktu ngurangan)

a. Énergi téoritis

Prosés ngurangan batréna aya dina kaayaan kasatimbangan, sarta tegangan ngurangan ngajaga nilai gaya electromotive (E), sarta laju utilization zat aktif nyaéta 100%. Dina kaayaan ieu, énergi kaluaran batré nyaéta énergi téoritis, nyaéta, pagawéan maksimal anu dilakukeun ku batré anu malik dina suhu sareng tekanan konstan.

b. Énergi sabenerna

Énergi kaluaran sabenerna tina ngurangan batré disebut énergi sabenerna, peraturan industri kandaraan listrik ("GB / T 31486-2015 Power Batre Syarat Performance Eléktro sarta Métode Test pikeun Kandaraan listrik"), batré dina suhu kamar kalawan 1I1 (A). ) ngurangan arus, pikeun ngahontal énergi (Wh) dileupaskeun ku tegangan terminasi, disebut énergi dipeunteun.

c. énergi husus

Énergi anu dipasihkeun ku batré per unit massa sareng per unit volume disebut énergi spésifik massa atanapi énergi spésifik volume, ogé disebut dénsitas énergi. Dina hijian wh / kg atanapi wh / L.

[Bentuk dasar tina kurva discharge]

Bentuk paling dasar tina kurva ngurangan nyaéta tegangan-waktos jeung kurva waktu ayeuna. Ngaliwatan transformasi tina itungan sumbu waktu, kurva ngurangan umum ogé boga tegangan-kapasitas (kapasitas spésifik) kurva, tegangan-énergi (énergi husus) kurva, tegangan-SOC kurva jeung saterusna.

(1) Tegangan-waktos sareng kurva waktos ayeuna

Gambar 9 Tegangan-waktu jeung kurva ayeuna-waktu

(2) Kurva tegangan-kapasitas

Gambar 10 Kurva tegangan-kapasitas

(3) Kurva tegangan-énergi

Gambar Gambar 11. Kurva tegangan-énergi

[Dokuméntasi rujukan]

• Wang Chao, dkk. Perbandingan karakteristik muatan sareng muatan tina arus konstan sareng kakuatan konstan dina alat panyimpen énergi éléktrokimia [J]. Élmu gudang énergi jeung téhnologi.2017(06):1313-1320.
• Eom KS，Joshi T，Bordes A，et al.Desain batré sél pinuh Li-ion ngagunakeun silikon nano jeung anoda komposit graphene multi-lapisan nano[J]
• Guo Jipeng, dkk. Perbandingan karakteristik uji kakuatan ayeuna sareng konstan tina batré litium beusi fosfat [J] .storage battery.2017(03):109-115
• Marinaro M，Yoon D，Gabrielli G，et al.Kinerja luhur 1.2 Ah Si-alloy/Graphite|LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 prototipe Li-ion batré[J].Jurnal Sumber Daya.2017，357(Suplemén C):188-197.