जैसे-जैसे चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों की संख्या बढ़ती जाएगी, बैटरी की क्षमता का क्षय होता रहेगा। जब क्षमता रेटेड क्षमता के 75% से 80% तक कम हो जाती है, तो लिथियम-आयन बैटरी को विफलता की स्थिति में माना जाता है। लिथियम-आयन बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता पर डिस्चार्ज दर, बैटरी तापमान में वृद्धि और परिवेश के तापमान का अधिक प्रभाव पड़ता है।

यह पेपर बैटरी के लिए निरंतर वोल्टेज और निरंतर चालू चार्जिंग और निरंतर वर्तमान निर्वहन के चार्जिंग और डिस्चार्जिंग मानदंड को अपनाता है। डिस्चार्ज दर, बैटरी डिस्चार्ज तापमान में वृद्धि, और परिवेश के तापमान को क्रमिक रूप से चर के रूप में उपयोग किया जाता है और चक्रीय प्रयोग मात्रात्मक रूप से किए जाते हैं, और डिस्चार्ज दर और बैटरी डिस्चार्ज तापमान का विश्लेषण विभिन्न कैथोड सामग्री के तहत किया जाता है। लिथियम आयन बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता पर तापमान, परिवेश के तापमान और चक्र के समय का प्रभाव।

1. बैटरी का मूल प्रायोगिक कार्यक्रम

सकारात्मक और नकारात्मक सामग्री अलग हैं, और चक्र जीवन बहुत भिन्न होता है, जो बैटरी की क्षमता विशेषताओं को प्रभावित करता है। लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) और निकल-कोबाल्ट-मैंगनीज टर्नरी सामग्री (एनएमसी) व्यापक रूप से लिथियम-आयन माध्यमिक बैटरी के लिए उनके अद्वितीय फायदे के साथ कैथोड सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। यह तालिका 1 से देखा जा सकता है कि एनएमसी बैटरी की रेटेड क्षमता, नाममात्र वोल्टेज और डिस्चार्ज दर एलएफपी बैटरी की तुलना में अधिक है।

चार्ज और डिस्चार्ज एलएफपी और एनएमसी लिथियम-आयन बैटरी कुछ निरंतर वर्तमान और निरंतर वोल्टेज चार्जिंग और निरंतर वर्तमान डिस्चार्ज नियमों के अनुसार, और चार्ज और डिस्चार्ज कट-ऑफ वोल्टेज, डिस्चार्ज दर, बैटरी तापमान वृद्धि, प्रयोगात्मक तापमान और बैटरी क्षमता में परिवर्तन रिकॉर्ड करते हैं। चार्ज और डिस्चार्ज प्रक्रिया के दौरान हालत।

2. डिस्चार्ज क्षमता पर डिस्चार्ज दर का प्रभाव तापमान और चार्ज और डिस्चार्ज नियमों को ठीक करें, और एलएफपी बैटरी और एनएमसी बैटरी को अलग-अलग डिस्चार्ज दरों के अनुसार एक निरंतर चालू पर डिस्चार्ज करें।

क्रमशः तापमान समायोजित करें: 35, 25, 10, 5, -5, -15 डिग्री सेल्सियस। यह चित्र 1 से देखा जा सकता है कि एक ही तापमान पर, डिस्चार्ज दर में वृद्धि करके, एलएफपी बैटरी की समग्र डिस्चार्ज क्षमता में गिरावट की प्रवृत्ति दिखाई देती है। उसी डिस्चार्ज दर के तहत, कम तापमान में बदलाव का एलएफपी बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता पर अधिक प्रभाव पड़ता है।

जब तापमान 0 ℃ से नीचे चला जाता है, तो निर्वहन क्षमता गंभीर रूप से कम हो जाती है और क्षमता अपरिवर्तनीय होती है। यह ध्यान देने योग्य है कि एलएफपी बैटरी कम तापमान और बड़ी निर्वहन दर के दोहरे प्रभाव के तहत निर्वहन क्षमता के क्षीणन को बढ़ा देती है। LFP बैटरियों की तुलना में, NMC बैटरियां तापमान के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं, और उनकी डिस्चार्ज क्षमता परिवेश के तापमान और डिस्चार्ज दर के साथ महत्वपूर्ण रूप से बदल जाती है।

यह चित्र 2 से देखा जा सकता है कि एक ही तापमान पर, एनएमसी बैटरी की समग्र निर्वहन क्षमता पहले क्षय और फिर वृद्धि की प्रवृत्ति दर्शाती है। एक ही निर्वहन दर के तहत, तापमान जितना कम होगा, निर्वहन क्षमता उतनी ही कम होगी।

डिस्चार्ज दर में वृद्धि के साथ, लिथियम-आयन बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता में गिरावट जारी है। कारण यह है कि गंभीर ध्रुवीकरण के कारण, डिस्चार्ज वोल्टेज पहले से डिस्चार्ज कट-ऑफ वोल्टेज में कम हो जाता है, यानी डिस्चार्ज का समय छोटा हो जाता है, डिस्चार्ज अपर्याप्त होता है, और नकारात्मक इलेक्ट्रोड ली + गिर नहीं जाता है। पूरी तरह से एम्बेडेड। जब बैटरी डिस्चार्ज दर 1.5 और 3.0 के बीच होती है, तो डिस्चार्ज क्षमता अलग-अलग डिग्री में रिकवरी के संकेत दिखाना शुरू कर देती है। जैसे-जैसे प्रतिक्रिया जारी रहती है, डिस्चार्ज दर में वृद्धि के साथ बैटरी का तापमान काफी बढ़ जाएगा, ली + की थर्मल गति क्षमता मजबूत हो जाती है, और प्रसार गति तेज हो जाती है, जिससे ली + की डी-एम्बेडिंग गति तेज हो जाती है और निर्वहन क्षमता बढ़ जाती है। यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि बड़ी निर्वहन दर और बैटरी के तापमान में वृद्धि का दोहरा प्रभाव ही बैटरी की गैर-मोनोटोनिक घटना का कारण बनता है।

3. डिस्चार्ज क्षमता पर बैटरी के तापमान में वृद्धि का प्रभाव। एनएमसी बैटरियों को क्रमशः 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C डिस्चार्ज प्रयोगों के अधीन 30 ℃ पर किया जाता है, और डिस्चार्ज क्षमता और लिथियम-आयन बैटरी के तापमान वृद्धि के बीच संबंध वक्र चित्र 3 में दिखाया गया है। दिखाया गया है।

यह चित्र 3 से देखा जा सकता है कि एक ही निर्वहन क्षमता के तहत, निर्वहन दर जितनी अधिक होगी, तापमान में वृद्धि उतनी ही महत्वपूर्ण होगी। एक ही डिस्चार्ज रेट के तहत लगातार करंट डिस्चार्ज प्रक्रिया की तीन अवधियों का विश्लेषण करने से पता चलता है कि तापमान में वृद्धि मुख्य रूप से डिस्चार्ज के शुरुआती और बाद के चरणों में होती है।

चौथा, डिस्चार्ज क्षमता पर परिवेश के तापमान का प्रभाव लिथियम आयन बैटरी का सबसे अच्छा ऑपरेटिंग तापमान 25-40 ℃ है। तालिका 2 और तालिका 3 की तुलना से, यह देखा जा सकता है कि जब तापमान 5 डिग्री सेल्सियस से कम होता है, तो दो प्रकार की बैटरी तेजी से डिस्चार्ज होती हैं और डिस्चार्ज क्षमता काफी कम हो जाती है।

कम तापमान प्रयोग के बाद, उच्च तापमान बहाल किया गया था। उसी तापमान पर, LFP बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता में 137.1mAh की कमी आई, और NMC बैटरी में 47.8mAh की कमी आई, लेकिन तापमान में वृद्धि और डिस्चार्ज का समय नहीं बदला। यह देखा जा सकता है कि एलएफपी में अच्छी थर्मल स्थिरता है और केवल कम तापमान पर खराब सहनशीलता प्रदर्शित करता है, और बैटरी क्षमता में अपरिवर्तनीय क्षीणन होता है; जबकि एनएमसी बैटरियां तापमान परिवर्तन के प्रति संवेदनशील होती हैं।

पांचवां, डिस्चार्ज क्षमता पर चक्रों की संख्या का प्रभाव चित्र 4 लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता क्षय वक्र का एक योजनाबद्ध आरेख है, और 0.8Q पर डिस्चार्ज क्षमता को बैटरी विफलता बिंदु के रूप में दर्ज किया जाता है। जैसे-जैसे चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों की संख्या बढ़ती है, डिस्चार्ज क्षमता में गिरावट दिखाई देने लगती है।

1600mAh की LFP बैटरी को 0.5C पर चार्ज और डिस्चार्ज किया गया और चार्ज-डिस्चार्ज चक्र प्रयोग के लिए 0.5C पर डिस्चार्ज किया गया। कुल 600 चक्रों का प्रदर्शन किया गया, और 80% बैटरी क्षमता का उपयोग बैटरी विफलता मानदंड के रूप में किया गया। डिस्चार्ज क्षमता और क्षमता क्षीणन के सापेक्ष त्रुटि प्रतिशत का विश्लेषण करने के लिए अंतराल समय के रूप में 100 का उपयोग करें, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है।

2000mAh की NMC बैटरी को 1.0C पर चार्ज किया गया और चार्ज-डिस्चार्ज चक्र प्रयोग के लिए 1.0C पर डिस्चार्ज किया गया, और बैटरी की क्षमता का 80% अपने जीवन के अंत में बैटरी क्षमता के रूप में लिया गया। पहले 700 बार लें और अंतराल के रूप में 100 के साथ निर्वहन क्षमता और क्षमता क्षीणन के सापेक्ष त्रुटि प्रतिशत का विश्लेषण करें, जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है।

एलएफपी बैटरी और एनएमसी बैटरी की क्षमता जब चक्रों की संख्या 0 होती है, तो रेटेड क्षमता होती है, लेकिन आमतौर पर वास्तविक क्षमता रेटेड क्षमता से कम होती है, इसलिए पहले 100 चक्रों के बाद, निर्वहन क्षमता गंभीरता से कम हो जाती है। एलएफपी बैटरी का लंबा चक्र जीवन है, सैद्धांतिक जीवन 1,000 गुना है; एनएमसी बैटरी का सैद्धांतिक जीवन 300 गुना है। समान संख्या में चक्रों के बाद, NMC बैटरी क्षमता तेजी से घटती है; जब चक्रों की संख्या 600 होती है, तो एनएमसी बैटरी की क्षमता विफलता सीमा के करीब कम हो जाती है।

6. निष्कर्ष

लिथियम-आयन बैटरी पर चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रयोगों के माध्यम से, कैथोड सामग्री, डिस्चार्ज दर, बैटरी तापमान वृद्धि, परिवेश तापमान और चक्र संख्या के पांच मापदंडों को चर के रूप में उपयोग किया जाता है, और क्षमता से संबंधित विशेषताओं और विभिन्न प्रभावित करने वाले कारकों के बीच संबंध का विश्लेषण किया जाता है। और निम्नलिखित निष्कर्ष में प्राप्त होते हैं:

(1) बैटरी की रेटेड तापमान सीमा के भीतर, एक उपयुक्त उच्च तापमान ली + के विसंक्रमण और एम्बेडिंग को बढ़ावा देता है। विशेष रूप से निर्वहन क्षमता के लिए, अधिक से अधिक निर्वहन दर, अधिक से अधिक गर्मी उत्पादन दर, और लिथियम-आयन बैटरी के अंदर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया अधिक स्पष्ट होती है।

(2) एलएफपी बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान उच्च तापमान और डिस्चार्ज दर के लिए अच्छी अनुकूलन क्षमता दिखाती है; इसमें कम तापमान के लिए खराब सहनशीलता है, निर्वहन क्षमता गंभीर रूप से कम हो जाती है, और गर्म करने के बाद इसे पुनर्प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

(3) चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों की समान संख्या के तहत, एलएफपी बैटरी का एक लंबा चक्र जीवन होता है, और एनएमसी बैटरी की क्षमता रेटेड क्षमता के 80% तक तेजी से घट जाती है। (4) एलएफपी बैटरी की तुलना में, एनएमसी बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता तापमान के प्रति अधिक संवेदनशील होती है, और बड़ी डिस्चार्ज दर पर, डिस्चार्ज क्षमता मोनोटोनिक नहीं होती है और तापमान में काफी बदलाव होता है।