Kako se broj ciklusa punjenja i pražnjenja povećava, kapacitet baterije će nastaviti opadati. Kada kapacitet padne na 75% do 80% nazivnog kapaciteta, smatra se da je litij-ionska baterija u stanju kvara. Brzina pražnjenja, porast temperature baterije i temperatura okoline imaju veći utjecaj na kapacitet pražnjenja litij-ionskih baterija.

U ovom radu usvojeni su kriteriji punjenja i pražnjenja baterije konstantnim naponom i stalnom strujom i pražnjenjem konstantnom strujom. Brzina pražnjenja, porast temperature pražnjenja baterije i temperatura okoline sukcesivno se koriste kao varijable, a ciklički eksperimenti se provode kvantitativno, a brzina pražnjenja i temperatura pražnjenja baterije se analiziraju pod različitim materijalima katode. Utjecaj temperature, temperature okoline i vremena ciklusa na kapacitet pražnjenja litij-ionskih baterija.

1. Osnovni eksperimentalni program baterije

Pozitivni i negativni materijali su različiti, a vijek trajanja jako varira, što utječe na karakteristike kapaciteta baterije. Litij željezni fosfat (LFP) i trojni materijali nikal-kobalt-mangan (NMC) naširoko se koriste kao katodni materijali za litij-ionske sekundarne baterije sa svojim jedinstvenim prednostima. Iz Tablice 1 može se vidjeti da su nazivni kapacitet, nazivni napon i brzina pražnjenja NMC baterije veći od onih LFP baterije.

Punite i ispraznite LFP i NMC litij-ionske baterije prema određenim pravilima punjenja konstantnom strujom i konstantnim naponom i pražnjenja konstantnom strujom i zabilježite napon prekida punjenja i pražnjenja, brzinu pražnjenja, porast temperature baterije, eksperimentalnu temperaturu i promjene kapaciteta baterije tijekom procesa punjenja i pražnjenja Uvjet.

2. Utjecaj brzine pražnjenja na kapacitet pražnjenja Popravite temperaturu i pravila punjenja i pražnjenja, te ispraznite LFP bateriju i NMC bateriju konstantnom strujom prema različitim brzinama pražnjenja.

Podesite temperaturu: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Na slici 1. može se vidjeti da pri istoj temperaturi, povećanjem brzine pražnjenja, ukupni kapacitet pražnjenja LFP baterije pokazuje trend pada. Pod istom brzinom pražnjenja, promjene niske temperature imaju veći utjecaj na kapacitet pražnjenja LFP baterija.

Kada temperatura padne ispod 0 ℃, kapacitet pražnjenja ozbiljno opada i kapacitet je nepovratan. Vrijedi napomenuti da LFP baterije pogoršavaju slabljenje kapaciteta pražnjenja pod dvostrukim utjecajem niske temperature i velike brzine pražnjenja. U usporedbi s LFP baterijama, NMC baterije su osjetljivije na temperaturu, a njihov kapacitet pražnjenja značajno se mijenja s temperaturom okoline i brzinom pražnjenja.

Na slici 2 može se vidjeti da pri istoj temperaturi ukupni kapacitet pražnjenja NMC baterije pokazuje trend najprije propadanja, a zatim porasta. Pod istom brzinom pražnjenja, što je niža temperatura, to je manji kapacitet pražnjenja.

S povećanjem brzine pražnjenja, kapacitet pražnjenja litij-ionskih baterija nastavlja opadati. Razlog je taj što se zbog ozbiljne polarizacije napon pražnjenja unaprijed smanjuje na napon prekida pražnjenja, odnosno skraćuje se vrijeme pražnjenja, pražnjenje je nedovoljno, a negativna elektroda Li+ ne otpada. Potpuno ugrađen. Kada je brzina pražnjenja između 1.5 i 3.0, kapacitet pražnjenja počinje pokazivati ​​znakove oporavka u različitim stupnjevima. Kako se reakcija nastavlja, temperatura same baterije će se značajno povećati s povećanjem brzine pražnjenja, kapacitet toplinskog kretanja Li+ je ojačan, a brzina difuzije se ubrzava, tako da se brzina uklanjanja Li+ ubrzava i kapacitet pražnjenja raste. Može se zaključiti da dvostruki utjecaj velike brzine pražnjenja i porasta temperature same baterije uzrokuje nemonotonični fenomen baterije.

3. Utjecaj porasta temperature baterije na kapacitet pražnjenja. NMC baterije su podvrgnute eksperimentima s pražnjenjem na 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C pri 30℃, a krivulja odnosa između kapaciteta pražnjenja i porasta temperature litij-ionske baterije prikazana je na slici 3. Prikazana je.

Na slici 3. može se vidjeti da pod istim kapacitetom pražnjenja, što je veća brzina pražnjenja, to su promjene porasta temperature značajnije. Analiza tri razdoblja procesa pražnjenja konstantnom strujom pod istom brzinom pražnjenja pokazuje da je porast temperature uglavnom u početnoj i kasnoj fazi pražnjenja.

Četvrto, utjecaj temperature okoline na kapacitet pražnjenja Najbolja radna temperatura litij-ionskih baterija je 25-40 ℃. Iz usporedbe tablice 2 i tablice 3 može se vidjeti da kada je temperatura niža od 5°C, dvije vrste baterija se brzo prazne i kapacitet pražnjenja je značajno smanjen.

Nakon eksperimenta s niskom temperaturom, visoka temperatura je obnovljena. Pri istoj temperaturi kapacitet pražnjenja LFP baterije se smanjio za 137.1 mAh, a NMC baterije za 47.8 mAh, no porast temperature i vrijeme pražnjenja nisu se promijenili. Može se vidjeti da LFP ima dobru toplinsku stabilnost i pokazuje samo lošu toleranciju na niskim temperaturama, a kapacitet baterije ima nepovratno slabljenje; dok su NMC baterije osjetljive na promjene temperature.

Peto, utjecaj broja ciklusa na kapacitet pražnjenja Slika 4 je shematski dijagram krivulje opadanja kapaciteta litij-ionske baterije, a kapacitet pražnjenja pri 0.8Q bilježi se kao točka kvara baterije. Kako se broj ciklusa punjenja i pražnjenja povećava, kapacitet pražnjenja počinje opadati.

LFP baterija od 1600 mAh napunjena je i ispražnjena na 0.5 C i ispražnjena na 0.5 C za eksperiment ciklusa punjenja-pražnjenja. Provedeno je ukupno 600 ciklusa, a kao kriterij kvara baterije korišteno je 80% kapaciteta baterije. Koristite 100 kao intervalna vremena za analizu postotka relativne pogreške kapaciteta pražnjenja i slabljenja kapaciteta, kao što je prikazano na slici 5.

NMC baterija od 2000 mAh napunjena je pri 1.0 C i praznjena pri 1.0 C za eksperiment ciklusa punjenja-pražnjenja, a 80% kapaciteta baterije uzeto je kao kapacitet baterije na kraju njezina životnog vijeka. Uzmite prvih 700 puta i analizirajte kapacitet pražnjenja i relativni postotak pogreške prigušenja kapaciteta sa 100 kao intervalom, kao što je prikazano na slici 6.

Kapacitet LFP baterije i NMC baterije kada je broj ciklusa 0 je nazivni kapacitet, ali obično je stvarni kapacitet manji od nazivnog kapaciteta, tako da nakon prvih 100 ciklusa kapacitet pražnjenja ozbiljno opada. LFP baterija ima dug životni vijek, teoretski vijek trajanja je 1,000 puta; teoretski vijek NMC baterije je 300 puta. Nakon istog broja ciklusa, kapacitet NMC baterije opada brže; kada je broj ciklusa 600, kapacitet NMC baterije opada blizu praga kvara.

6. Zaključak

Kroz eksperimente punjenja i pražnjenja na litij-ionskim baterijama, pet parametara materijala katode, brzina pražnjenja, porast temperature baterije, temperatura okoline i broj ciklusa koriste se kao varijable, a analizira se odnos između karakteristika vezanih uz kapacitet i različitih utjecajnih čimbenika, a zaključno se dobiva sljedeće:

(1) Unutar raspona nazivne temperature baterije, odgovarajuća visoka temperatura potiče deinterkalaciju i ugradnju Li+. Posebno za kapacitet pražnjenja, što je veća brzina pražnjenja, veća je brzina stvaranja topline i očitija je elektrokemijska reakcija unutar litij-ionske baterije.

(2) LFP baterija pokazuje dobru prilagodljivost visokoj temperaturi i brzini pražnjenja tijekom punjenja i pražnjenja; slabo podnosi niske temperature, kapacitet pražnjenja jako opada i ne može se povratiti nakon zagrijavanja.

(3) Pod istim brojem ciklusa punjenja i pražnjenja, LFP baterija ima dug životni vijek, a kapacitet NMC baterije brže opada na 80% nazivnog kapaciteta. (4) U usporedbi s LFP baterijom, kapacitet pražnjenja NMC baterije je osjetljiviji na temperaturu, a pri velikoj brzini pražnjenja kapacitet pražnjenja nije monoton i porast temperature se značajno mijenja.