Па меры павелічэння колькасці цыклаў зарадкі і разраду ёмістасць акумулятара будзе працягваць змяншацца. Калі ёмістасць зніжаецца да 75-80% ад намінальнай ёмістасці, лічыцца, што літый-іённы акумулятар знаходзіцца ў стане адмовы. Хуткасць разраду, павышэнне тэмпературы батарэі і тэмпература навакольнага асяроддзя аказваюць большы ўплыў на разрадную ёмістасць літый-іённых батарэй.

У гэтым артыкуле прымаюцца крытэрыі зарадкі і разрадкі пастаяннага напружання і зарадкі пастаянным токам і разрадкі пастаяннага току для батарэі. Хуткасць разраду, павышэнне тэмпературы разраду батарэі і тэмпература навакольнага асяроддзя паслядоўна выкарыстоўваюцца ў якасці зменных, і цыклічныя эксперыменты праводзяцца колькасна, а хуткасць разраду і тэмпература разраду батарэі аналізуюцца пры розных матэрыялах катода. Уплыў тэмпературы, тэмпературы навакольнага асяроддзя і часу цыклу на разрадную ёмістасць літый-іённых акумулятараў.

1. Асноўная эксперыментальная праграма батарэі

Станоўчыя і адмоўныя матэрыялы адрозніваюцца, а тэрмін службы моцна адрозніваецца, што ўплывае на характарыстыкі ёмістасці батарэі. Літый-жалезафасфат (LFP) і нікель-кобальт-марганец патройныя матэрыялы (NMC) шырока выкарыстоўваюцца ў якасці катодных матэрыялаў для літый-іённых другасных акумулятараў з іх унікальнымі перавагамі. З табліцы 1 відаць, што намінальная ёмістасць, намінальнае напружанне і хуткасць разраду батарэі NMC вышэй, чым батарэі LFP.

Зараджайце і разраджайце літый-іённыя акумулятары LFP і NMC у адпаведнасці з пэўнымі правіламі зарадкі і разраду пастаяннага току, а таксама запісвайце напружанне адключэння зарада і разраду, хуткасць разраду, павышэнне тэмпературы батарэі, эксперыментальную тэмпературу і змены ёмістасці батарэі падчас працэсу зарадкі і разраду Стан.

2. Уплыў хуткасці разраду на ёмістасць разраду Зафіксуйце тэмпературу і правілы зарадкі і разраду, а таксама разраджайце батарэю LFP і батарэю NMC пры пастаянным току ў адпаведнасці з рознымі хуткасцямі разраду.

Адрэгулюйце тэмпературу адпаведна: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. На малюнку 1 відаць, што пры той жа тэмпературы, павялічваючы хуткасць разраду, агульная разрадная ёмістасць батарэі LFP паказвае тэндэнцыю да зніжэння. Пры аднолькавай хуткасці разраду змены нізкай тэмпературы аказваюць большы ўплыў на разрадную ёмістасць батарэй LFP.

Калі тэмпература апускаецца ніжэй за 0 ℃, ёмістасць разраду моцна памяншаецца, і ёмістасць становіцца незваротнай. Варта адзначыць, што батарэі LFP пагаршаюць згасанне разраднай ёмістасці пад падвойным уздзеяннем нізкай тэмпературы і вялікай хуткасці разраду. У параўнанні з батарэямі LFP, батарэі NMC больш адчувальныя да тэмпературы, і іх разрадная здольнасць значна змяняецца ў залежнасці ад тэмпературы навакольнага асяроддзя і хуткасці разраду.

На малюнку 2 відаць, што пры той жа тэмпературы агульная разрадная ёмістасць батарэі NMC паказвае тэндэнцыю спачатку распаду, а затым росту. Пры той жа хуткасці разраду, чым ніжэй тэмпература, тым ніжэй ёмістасць разраду.

З павелічэннем хуткасці разраду разрадная ёмістасць літый-іённых акумулятараў працягвае зніжацца. Прычына ў тым, што з-за сур’ёзнай палярызацыі напружанне разраду загадзя памяншаецца да напружання адсячэння разраду, гэта значыць скарачаецца час разраду, разрад недастатковы, і адмоўны электрод Li+ не адвальваецца. Убудаваны цалкам. Калі хуткасць разраду батарэі складае ад 1.5 да 3.0, ёмістасць разраду пачынае ў рознай ступені выяўляць прыкметы аднаўлення. Калі рэакцыя працягваецца, тэмпература самой батарэі будзе значна павялічвацца з павелічэннем хуткасці разраду, ёмістасць цеплавога перамяшчэння Li+ ўзмацняецца, а хуткасць дыфузіі паскараецца, так што хуткасць дэ-ўбудавання Li+ паскараецца і разрадная ёмістасць павышаецца. Можна зрабіць выснову, што двайны ўплыў вялікай хуткасці разраду і павышэння тэмпературы самой батарэі выклікае неманатонны феномен батарэі.

3. Уплыў павышэння тэмпературы батарэі на ёмістасць разраду. Батарэі NMC падвяргаюцца адпаведна эксперыментам з разрадкам 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C пры тэмпературы 30℃, а крывая ўзаемасувязі паміж разраднай ёмістасцю і павышэннем тэмпературы літый-іённай батарэі паказана на малюнку 3. Паказана.

На малюнку 3 відаць, што пры аднолькавай магутнасці разраду, чым вышэй хуткасць разраду, тым значныя змены тэмпературы. Аналіз трох перыядаў працэсу разраду пастаяннага току пры аднолькавай хуткасці разраду паказвае, што павышэнне тэмпературы адбываецца ў асноўным на пачатковай і позняй стадыях разраду.

Па-чацвёртае, уплыў тэмпературы навакольнага асяроддзя на ёмістасць разраду Лепшая працоўная тэмпература літый-іённых акумулятараў – 25-40 ℃. З параўнання табліцы 2 і табліцы 3 відаць, што калі тэмпература ніжэй за 5°C, два тыпу батарэй хутка разраджаюцца, а разрадная ёмістасць значна зніжаецца.

Пасля нізкатэмпературнага эксперыменту высокая тэмпература аднавілася. Пры той жа тэмпературы разрадная ёмістасць батарэі LFP знізілася на 137.1 мАг, а батарэі NMC — на 47.8 мАг, але павышэнне тэмпературы і час разраду не змяніліся. Можна заўважыць, што LFP валодае добрай тэрмічнай стабільнасцю і дрэнна пераносіць нізкія тэмпературы, а ёмістасць батарэі мае незваротнае згасанне; у той час як батарэі NMC адчувальныя да перападаў тэмператур.

Па-пятае, уплыў колькасці цыклаў на разрадную ёмістасць. Малюнак 4 уяўляе сабой схематычную схему крывой зніжэння ёмістасці літый-іённага акумулятара, а ёмістасць разраду пры 0.8Q запісваецца як кропка адмовы батарэі. Па меры павелічэння колькасці цыклаў зарадкі і разраду ёмістасць разраду пачынае змяншацца.

Батарэя LFP ёмістасцю 1600 мАг зараджалася і разраджалася пры тэмпературы 0.5C і разраджалася пры тэмпературы 0.5C для эксперыменту цыкла зарад-разрад. Усяго было выканана 600 цыклаў, і 80% ёмістасці батарэі было выкарыстана ў якасці крытэрыю адмовы батарэі. Выкарыстоўвайце 100 у якасці інтэрвалу часу, каб прааналізаваць адносны працэнт памылкі разраднай ёмістасці і згасання магутнасці, як паказана на малюнку 5.

Батарэя NMC ёмістасцю 2000 мАг зараджалася пры тэмпературы 1.0C і разраджалася пры тэмпературы 1.0C для эксперыменту цыкла зарад-разрад, і 80% ёмістасці батарэі было прынята ў якасці ёмістасці батарэі ў канцы яе тэрміну службы. Вазьміце першыя 700 разоў і прааналізуйце ёмістасць разраду і адносную памылку ў працэнтах паслаблення ёмістасці з інтэрвалам 100, як паказана на малюнку 6.

Ёмістасць батарэі LFP і батарэі NMC, калі колькасць цыклаў роўна 0, – гэта намінальная ёмістасць, але звычайна фактычная ёмістасць менш, чым намінальная, таму пасля першых 100 цыклаў ёмістасць разраду сур’ёзна зніжаецца. Батарэя LFP мае працяглы тэрмін службы, тэарэтычны тэрмін службы складае 1,000 разоў; Тэарэтычны тэрмін службы батарэі NMC складае 300 разоў. Пасля такой жа колькасці цыклаў ёмістасць батарэі NMC зніжаецца хутчэй; калі колькасць цыклаў складае 600, ёмістасць батарэі NMC зніжаецца блізка да парога збою.

6. выснову

У ходзе эксперыментаў па зарадцы і разрадцы літый-іённых акумулятараў у якасці зменных выкарыстоўваюцца пяць параметраў матэрыялу катода, хуткасці разраду, павышэння тэмпературы батарэі, тэмпературы навакольнага асяроддзя і колькасці цыклаў, а таксама аналізуецца ўзаемасувязь паміж характарыстыкамі ёмістасці і рознымі фактарамі ўплыву, і ў заключэнне атрымліваецца наступнае:

(1) У межах намінальнага тэмпературнага дыяпазону батарэі адпаведная высокая тэмпература спрыяе дэінтэркаляцыі і ўкаранення Li+. Асабліва для разраднай ёмістасці, чым больш хуткасць разраду, тым больш хуткасць выпрацоўкі цяпла і тым больш відавочная электрахімічная рэакцыя ўнутры літый-іённай батарэі.

(2) Акумулятар LFP паказвае добрую адаптыўнасць да высокай тэмпературы і хуткасці разраду падчас зарадкі і разраду; ён дрэнна пераносіць нізкія тэмпературы, разрадная ёмістасць моцна зніжаецца і не можа быць адноўлена пасля награвання.

(3) Пры аднолькавай колькасці цыклаў зарадкі і разраду батарэя LFP мае працяглы тэрмін службы, а ёмістасць батарэі NMC зніжаецца да 80% ад намінальнай ёмістасці хутчэй. (4) У параўнанні з батарэяй LFP разрадная ёмістасць батарэі NMC больш адчувальная да тэмпературы, і пры вялікай хуткасці разраду ёмістасць разраду не з’яўляецца манатоннай і павышэнне тэмпературы значна змяняецца.