Soos die aantal laai- en ontladingsiklusse toeneem, sal die batterykapasiteit aanhou verval. Wanneer die kapasiteit tot 75% tot 80% van die gegradeerde kapasiteit verval, word die litiumioonbattery as in ‘n mislukkingstoestand beskou. Ontladingstempo, batterytemperatuurstyging en omgewingstemperatuur het ‘n groter impak op die ontladingskapasiteit van litiumioonbatterye.

Hierdie vraestel aanvaar die laai- en ontladingskriteria van konstante spanning en konstante stroomlaai en konstante stroomontlading vir die battery. Die ontladingstempo, batteryontladingstemperatuurstyging en omgewingstemperatuur word agtereenvolgens as veranderlikes gebruik en sikliese eksperimente word kwantitatief uitgevoer, en die ontladingstempo en batteryontladingstemperatuur word onder verskillende katodemateriale ontleed. Die invloed van temperatuur, omgewingstemperatuur en siklustye op die ontladingskapasiteit van litiumioonbatterye.

1. Die basiese eksperimentele program van die battery

Die positiewe en negatiewe materiale verskil, en die sikluslewe verskil baie, wat die kapasiteitseienskappe van die battery beïnvloed. Litium-ysterfosfaat (LFP) en nikkel-kobalt-mangaan ternêre materiale (NMC) word wyd gebruik as katodemateriaal vir litium-ioon sekondêre batterye met hul unieke voordele. Dit kan uit Tabel 1 gesien word dat die gegradeerde kapasiteit, nominale spanning en ontladingstempo van die NMC-battery hoër is as dié van die LFP-battery.

Laai en ontlaai LFP- en NMC-litium-ioon-batterye volgens sekere reëls vir konstante stroom en konstante spanning laai en konstante stroom ontlading, en teken die laai- en ontlaai-afsnyspanning, ontladingstempo, batterytemperatuurstyging, eksperimentele temperatuur en batterykapasiteitveranderinge aan tydens die laai- en ontladingsproses Toestand.

2. Die invloed van ontladingstempo op ontladingskapasiteit Stel die temperatuur en laai- en ontladingsreëls vas, en ontlaai die LFP-battery en NMC-battery teen ‘n konstante stroom volgens verskillende ontladingstempo’s.

Pas die temperatuur onderskeidelik aan: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Dit kan uit Figuur 1 gesien word dat by dieselfde temperatuur, deur die ontladingstempo te verhoog, die algehele ontladingskapasiteit van die LFP-battery ‘n dalende neiging toon. Onder dieselfde ontladingstempo het veranderinge in lae temperatuur ‘n groter impak op die ontladingskapasiteit van LFP-batterye.

Wanneer die temperatuur onder 0 ℃ daal, verval die ontladingskapasiteit ernstig en is die kapasiteit onomkeerbaar. Dit is opmerklik dat LFP-batterye die verswakking van ontladingskapasiteit vererger onder die dubbele invloed van lae temperatuur en groot ontladingstempo. In vergelyking met LFP-batterye is NMC-batterye meer sensitief vir temperatuur, en hul ontladingskapasiteit verander aansienlik met omgewingstemperatuur en ontladingstempo.

Dit kan uit Figuur 2 gesien word dat by dieselfde temperatuur die algehele ontladingskapasiteit van die NMC-battery ‘n neiging toon van eers verval en dan styg. Onder dieselfde ontladingstempo, hoe laer die temperatuur, hoe laer is die ontladingskapasiteit.

Met die toename in die ontladingstempo neem die ontladingskapasiteit van litium-ioonbatterye steeds af. Die rede is dat as gevolg van die ernstige polarisasie die ontladingsspanning vooraf tot die ontladingsafsnyspanning verminder word, dit wil sê die ontladingstyd word verkort, die ontlading is onvoldoende en die negatiewe elektrode Li+ val nie af nie. Volledig ingebed. Wanneer die battery-ontladingtempo tussen 1.5 en 3.0 is, begin die ontladingskapasiteit tekens van herstel in verskillende grade toon. Soos die reaksie voortduur, sal die temperatuur van die battery self aansienlik toeneem met die verhoging van die ontladingstempo, die termiese bewegingskapasiteit van Li+ word versterk, en die diffusiespoed word versnel, sodat die de-inbeddingspoed van Li+ versnel word en die afvoerkapasiteit styg. Daar kan tot die gevolgtrekking gekom word dat die dubbele invloed van die groot ontladingstempo en die temperatuurstyging van die battery self die nie-monotoniese verskynsel van die battery veroorsaak.

3. Die invloed van batterytemperatuurstyging op ontladingskapasiteit. NMC-batterye word onderskeidelik aan 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C ontladingseksperimente by 30 ℃ onderwerp, en die verbandkromme tussen die ontladingskapasiteit en die temperatuurstyging van die litium-ioonbattery word in Figuur 3 getoon. Getoon.

Dit kan uit Figuur 3 gesien word dat onder dieselfde ontladingskapasiteit, hoe hoër die ontladingstempo, hoe meer betekenisvol verander die temperatuurstyging. Die ontleding van die drie periodes van die konstante stroomontladingsproses onder dieselfde ontladingstempo toon dat die temperatuurstyging hoofsaaklik in die aanvanklike en laat stadiums van die ontlading is.

Vierdens, die invloed van omgewingstemperatuur op ontladingskapasiteit. Die beste bedryfstemperatuur van litiumioonbatterye is 25-40 ℃. Uit die vergelyking van Tabel 2 en Tabel 3 kan gesien word dat wanneer die temperatuur laer as 5°C is, die twee tipes batterye vinnig ontlaai en die ontladingskapasiteit aansienlik verminder word.

Na die lae temperatuur eksperiment is die hoë temperatuur herstel. By dieselfde temperatuur het die ontladingskapasiteit van die LFP-battery met 137.1mAh afgeneem, en die NMC-battery het met 47.8mAh afgeneem, maar die temperatuurstyging en -ontladingstyd het nie verander nie. Daar kan gesien word dat LFP goeie termiese stabiliteit het en slegs swak verdraagsaamheid by lae temperature toon, en die batterykapasiteit het ‘n onomkeerbare verswakking; terwyl NMC-batterye sensitief is vir temperatuurveranderinge.

Vyfdens, die invloed van die aantal siklusse op die ontladingskapasiteit Figuur 4 is ‘n skematiese diagram van die kapasiteitsvervalkurwe van ‘n litium-ioonbattery, en die ontladingskapasiteit by 0.8Q word as die batteryfoutpunt aangeteken. Soos die aantal laai- en ontladingsiklusse toeneem, begin die ontladingskapasiteit ‘n afname toon.

‘n 1600mAh LFP-battery is by 0.5C gelaai en ontlaai en by 0.5C ontlaai vir ‘n laai-ontladingsiklus-eksperiment. Altesaam 600 siklusse is uitgevoer, en 80% van die batterykapasiteit is as die batteryonderbrekingskriterium gebruik. Gebruik 100 as die intervaltye om die relatiewe foutpersentasie van ontladingskapasiteit en kapasiteitdemping te ontleed, soos in Figuur 5 getoon.

‘n 2000mAh NMC-battery is teen 1.0C gelaai en teen 1.0C ontlaai vir ‘n laai-ontladingsiklus-eksperiment, en 80% van die batterykapasiteit is geneem as die batterykapasiteit aan die einde van sy leeftyd. Neem die eerste 700 keer en ontleed die ontladingskapasiteit en die relatiewe foutpersentasie van die kapasiteitsdemping met 100 as die interval, soos in Figuur 6 getoon.

Die kapasiteit van LFP-battery en NMC-battery wanneer die aantal siklusse 0 is, is die gegradeerde kapasiteit, maar gewoonlik is die werklike kapasiteit minder as die gegradeerde kapasiteit, so na die eerste 100 siklusse, verval die ontladingskapasiteit ernstig. Die LFP-battery het ‘n lang sikluslewe, die teoretiese lewe is 1,000 300 keer; die teoretiese lewensduur van die NMC-battery is 600 keer. Na dieselfde aantal siklusse verval die NMC-batterykapasiteit vinniger; wanneer die aantal siklusse XNUMX is, verval die NMC-batterykapasiteit naby aan die mislukkingsdrempel.

6. Gevolgtrekking

Deur laai- en ontlaai-eksperimente op litium-ioonbatterye word die vyf parameters van katodemateriaal, ontladingtempo, batterytemperatuurstyging, omgewingstemperatuur en siklusgetal as veranderlikes gebruik, en word die verband tussen kapasiteitsverwante eienskappe en verskillende beïnvloedende faktore ontleed, en die volgende word ten slotte verkry:

(1) Binne die aangewese temperatuurreeks van die battery bevorder ‘n toepaslike hoë temperatuur die deinterkalasie en inbedding van Li+. Veral vir die ontladingskapasiteit, hoe groter die ontladingstempo, hoe groter die hitte-opwekkingstempo, en hoe duideliker is die elektrochemiese reaksie binne die litium-ioonbattery.

(2) Die LFP-battery toon goeie aanpasbaarheid by hoë temperatuur en ontladingstempo tydens laai en ontlading; dit het swak verdraagsaamheid vir lae temperature, die ontladingskapasiteit verval ernstig, en kan nie na verhitting herwin word nie.

(3) Onder dieselfde aantal laai- en ontladingsiklusse het die LFP-battery ‘n lang sikluslewe, en die NMC-batterykapasiteit verval vinniger tot 80% van die gegradeerde kapasiteit. (4) In vergelyking met die LFP-battery is die ontladingskapasiteit van die NMC-battery meer sensitief vir temperatuur, en teen ‘n groot ontladingstempo is die ontladingskapasiteit nie eentonies nie en die temperatuurstyging verander aansienlik.