Lataus- ja purkausjaksojen määrän kasvaessa akun kapasiteetti heikkenee edelleen. Kun kapasiteetti laskee 75–80 prosenttiin nimelliskapasiteetista, litiumioniakun katsotaan olevan vikatilassa. Purkautumisnopeus, akun lämpötilan nousu ja ympäristön lämpötila vaikuttavat enemmän litiumioniakkujen purkauskapasiteettiin.

Tämä asiakirja ottaa käyttöön lataus- ja purkauskriteerit, jotka koskevat jatkuvaa jännitteen ja jatkuvan virran latausta ja akun jatkuvaa purkausta. Purkausnopeutta, akun purkautumislämpötilan nousua ja ympäristön lämpötilaa käytetään peräkkäin muuttujina ja syklisiä kokeita suoritetaan kvantitatiivisesti ja purkausnopeutta ja akun purkauslämpötilaa analysoidaan eri katodimateriaalien alla. Lämpötilan, ympäristön lämpötilan ja kiertoaikojen vaikutus litiumioniakkujen purkauskapasiteettiin.

1. Akun peruskoeohjelma

Positiiviset ja negatiiviset materiaalit ovat erilaisia, ja syklin käyttöikä vaihtelee suuresti, mikä vaikuttaa akun kapasiteettiominaisuuksiin. Litiumrautafosfaattia (LFP) ja nikkeli-koboltti-mangaani kolmikomponenttisia materiaaleja (NMC) käytetään laajalti litiumioniakkujen katodimateriaaleina niiden ainutlaatuisten etujen kanssa. Taulukosta 1 voidaan nähdä, että NMC-akun nimelliskapasiteetti, nimellisjännite ja purkausnopeus ovat korkeammat kuin LFP-akun.

Lataa ja pura LFP- ja NMC-litiumioniakkuja tiettyjen vakiovirta- ja vakiojännitelataus- ja vakiovirtapurkaussääntöjen mukaisesti ja tallenna lataus- ja purkausjännite, purkausnopeus, akun lämpötilan nousu, kokeellinen lämpötila ja akun kapasiteetin muutokset lataus- ja purkuprosessin aikana Kunto.

2. Purkausnopeuden vaikutus purkauskapasiteettiin Kiinnitä lämpötila ja lataus- ja purkaussäännöt ja pura LFP-akku ja NMC-akku vakiovirralla eri purkausnopeuksien mukaan.

Säädä lämpötilaa vastaavasti: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Kuvasta 1 voidaan nähdä, että samassa lämpötilassa purkausnopeutta nostamalla LFP-akun kokonaispurkauskapasiteetti osoittaa laskevaa trendiä. Samalla purkausnopeudella alhaisen lämpötilan muutokset vaikuttavat enemmän LFP-akkujen purkauskapasiteettiin.

Kun lämpötila laskee alle 0 ℃, purkauskapasiteetti heikkenee voimakkaasti ja kapasiteetti on peruuttamaton. On syytä huomata, että LFP-akut pahentavat purkauskapasiteetin heikkenemistä alhaisen lämpötilan ja suuren purkausnopeuden kaksoisvaikutuksen alaisena. LFP-akkuihin verrattuna NMC-akut ovat herkempiä lämpötilalle, ja niiden purkauskapasiteetti muuttuu merkittävästi ympäristön lämpötilan ja purkausnopeuden mukaan.

Kuvasta 2 voidaan nähdä, että samassa lämpötilassa NMC-akun kokonaispurkauskapasiteetti näyttää suuntauksen, jossa ensin heikkenee ja sitten nousee. Samalla purkausnopeudella mitä alhaisempi lämpötila, sitä pienempi purkauskapasiteetti.

Purkausnopeuden kasvaessa litiumioniakkujen purkauskapasiteetti laskee edelleen. Syynä on se, että vakavasta polarisaatiosta johtuen purkausjännite pienenee etukäteen purkauksen katkaisujännitteeksi, eli purkausaika lyhenee, purkaus on riittämätön eikä negatiivinen elektrodi Li+ putoa. Upotettu kokonaan. Kun akun purkausnopeus on välillä 1.5 – 3.0, purkauskapasiteetti alkaa näyttää eriasteisia elpymisen merkkejä. Reaktion jatkuessa itse akun lämpötila nousee merkittävästi purkautumisnopeuden kasvaessa, Li+:n lämpöliikekapasiteetti vahvistuu ja diffuusionopeus kiihtyy, jolloin Li+:n irtoamisnopeus kiihtyy ja purkauskapasiteetti kasvaa. Voidaan päätellä, että suuren purkausnopeuden ja itse akun lämpötilan nousun kaksoisvaikutus aiheuttaa akun ei-monotonisen ilmiön.

3. Akun lämpötilan nousun vaikutus purkauskapasiteettiin. NMC-akuille suoritetaan vastaavasti 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0 ja 4.5 C:n purkauskokeet 30 ℃:ssa, ja litiumioniakun purkauskapasiteetin ja lämpötilan nousun välinen suhdekäyrä on esitetty kuvassa 3. Esitetty.

Kuvasta 3 voidaan nähdä, että samalla purkauskapasiteetilla mitä suurempi purkausnopeus, sitä suurempi on lämpötilan nousun muutos. Vakiovirtapurkausprosessin kolmen jakson analysointi samalla purkausnopeudella osoittaa, että lämpötilan nousu tapahtuu pääasiassa purkauksen alku- ja loppuvaiheessa.

Neljänneksi, ympäristön lämpötilan vaikutus purkauskapasiteettiin Litiumioniakkujen paras käyttölämpötila on 25-40 ℃. Taulukon 2 ja 3 vertailusta voidaan nähdä, että kun lämpötila on alle 5°C, kahden tyyppiset akut purkautuvat nopeasti ja purkauskapasiteetti pienenee merkittävästi.

Matalan lämpötilan kokeen jälkeen korkea lämpötila palautettiin. Samassa lämpötilassa LFP-akun purkauskapasiteetti laski 137.1 mAh:lla ja NMC-akun 47.8 mAh:lla, mutta lämpötilan nousu- ja purkuaika ei muuttunut. Voidaan nähdä, että LFP:llä on hyvä lämmönkestävyys ja se sietää vain huonosti alhaisia ​​lämpötiloja, ja akun kapasiteetilla on peruuttamaton vaimennus; kun taas NMC-akut ovat herkkiä lämpötilan muutoksille.

Viidenneksi, jaksojen lukumäärän vaikutus purkauskapasiteettiin. Kuvio 4 on kaaviollinen kaavio litiumioniakun kapasiteetin heikkenemiskäyrästä, ja purkauskapasiteetti 0.8Q:ssa kirjataan akun vikapisteeksi. Lataus- ja purkausjaksojen määrän kasvaessa purkautumiskapasiteetti alkaa laskea.

1600 0.5 mAh:n LFP-akku ladattiin ja purettiin 0.5 C:ssa ja purettiin 600 C:ssa lataus-purkausjaksokokeilua varten. Yhteensä suoritettiin 80 sykliä ja akun vikakriteerinä käytettiin 100 % akun kapasiteetista. Käytä 5 väliajoina analysoidaksesi purkauskapasiteetin ja kapasiteetin vaimennuksen suhteellista virheprosenttia kuvan XNUMX mukaisesti.

2000 mAh NMC-akkua ladattiin 1.0 C:ssa ja purettiin 1.0 C:ssa lataus-purkausjaksokokeessa, ja 80 % akun kapasiteetista otettiin akun kapasiteetiksi sen käyttöiän lopussa. Ota ensimmäiset 700 kertaa ja analysoi purkauskapasiteetti ja kapasiteetin vaimennuksen suhteellinen virheprosentti välillä 100 kuvan 6 mukaisesti.

LFP-akun ja NMC-akun kapasiteetti, kun jaksojen lukumäärä on 0, on nimelliskapasiteetti, mutta yleensä todellinen kapasiteetti on pienempi kuin nimelliskapasiteetti, joten ensimmäisen 100 jakson jälkeen purkauskapasiteetti heikkenee vakavasti. LFP-akun käyttöikä on pitkä, teoreettinen käyttöikä on 1,000 kertaa; NMC-akun teoreettinen käyttöikä on 300 kertaa. Saman jaksomäärän jälkeen NMC-akun kapasiteetti heikkenee nopeammin; kun jaksojen lukumäärä on 600, NMC-akun kapasiteetti heikkenee lähelle vikakynnystä.

6. Päätelmä

Litium-ioni-akkujen lataus- ja purkauskokeiden avulla muuttujina käytetään viittä parametria katodimateriaalia, purkausnopeutta, akun lämpötilan nousua, ympäristön lämpötilaa ja syklin lukumäärää sekä analysoidaan kapasiteettiin liittyvien ominaisuuksien ja eri vaikuttavien tekijöiden välistä suhdetta. ja lopuksi saadaan seuraavat:

(1) Akun nimellislämpötila-alueella sopiva korkea lämpötila edistää Li+:n deinterkalaatiota ja upottamista. Erityisesti purkauskapasiteetin osalta mitä suurempi purkausnopeus, sitä suurempi lämmöntuottonopeus ja sitä ilmeisempi sähkökemiallinen reaktio litiumioniakun sisällä.

(2) LFP-akku mukautuu hyvin korkeaan lämpötilaan ja purkautumisnopeuteen latauksen ja purkauksen aikana; se sietää huonosti alhaista lämpötilaa, purkauskapasiteetti heikkenee voimakkaasti, eikä sitä voida palauttaa lämmityksen jälkeen.

(3) Samalla lataus- ja purkausjaksojen määrällä LFP-akun käyttöikä on pitkä, ja NMC-akun kapasiteetti pienenee 80 prosenttiin nimelliskapasiteetista nopeammin. (4) LFP-akkuun verrattuna NMC-akun purkauskapasiteetti on herkempi lämpötilalle, ja suurella purkausnopeudella purkauskapasiteetti ei ole monotoninen ja lämpötilan nousu muuttuu merkittävästi.