A töltési és kisütési ciklusok számának növekedésével az akkumulátor kapacitása tovább csökken. Ha a kapacitás a névleges kapacitás 75-80%-ára csökken, a lítium-ion akkumulátor meghibásodottnak minősül. A kisütési sebesség, az akkumulátor hőmérsékletének emelkedése és a környezeti hőmérséklet nagyobb hatással van a lítium-ion akkumulátorok kisütési kapacitására.

Ez a dokumentum elfogadja az állandó feszültség és állandó áramú töltés, valamint az akkumulátor állandó áramú kisütésének töltési és kisütési kritériumait. A kisülési sebességet, az akkumulátor kisülési hőmérsékletének emelkedését és a környezeti hőmérsékletet egymás után változóként használják, és ciklikus kísérleteket végeznek kvantitatív módon, valamint a kisülési sebességet és az akkumulátor kisülési hőmérsékletét különböző katódanyagok mellett elemzik. A hőmérséklet, a környezeti hőmérséklet és a ciklusidők hatása a lítium-ion akkumulátorok kisütési kapacitására.

1. Az akkumulátor alapvető kísérleti programja

A pozitív és negatív anyagok eltérőek, és a ciklus élettartama nagymértékben változik, ami befolyásolja az akkumulátor kapacitási jellemzőit. A lítium-vas-foszfátot (LFP) és a nikkel-kobalt-mangán háromkomponensű anyagokat (NMC) széles körben használják lítium-ion másodlagos akkumulátorok katódanyagaként, egyedülálló előnyeikkel. Az 1. táblázatból látható, hogy az NMC akkumulátor névleges kapacitása, névleges feszültsége és kisülési sebessége nagyobb, mint az LFP akkumulátoré.

Az LFP és NMC lítium-ion akkumulátorok töltése és kisütése bizonyos állandó áramú és állandó feszültségű töltési és állandó áramú kisütési szabályok szerint, valamint rögzítse a töltési és kisütési feszültséget, a kisütési sebességet, az akkumulátor hőmérséklet-emelkedését, a kísérleti hőmérsékletet és az akkumulátor kapacitás változásait töltési és kisütési folyamat közben Állapot.

2. A kisütési sebesség hatása a kisütési kapacitásra Rögzítse a hőmérsékletet és a töltési és kisütési szabályokat, és kisütje az LFP akkumulátort és az NMC akkumulátort állandó áramerősséggel a különböző kisülési sebességeknek megfelelően.

Állítsa be a hőmérsékletet: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Az 1. ábrán látható, hogy ugyanazon a hőmérsékleten a kisülési sebesség növelésével az LFP akkumulátor teljes kisütési kapacitása csökkenő tendenciát mutat. Azonos kisütési sebesség mellett az alacsony hőmérséklet változása nagyobb hatással van az LFP akkumulátorok kisütési kapacitására.

Ha a hőmérséklet 0 ℃ alá esik, a kisülési kapacitás erősen csökken, és a kapacitás visszafordíthatatlan. Érdemes megjegyezni, hogy az LFP akkumulátorok fokozzák a kisülési kapacitás gyengülését az alacsony hőmérséklet és a nagy kisülési sebesség kettős hatása alatt. Az LFP akkumulátorokhoz képest az NMC akkumulátorok érzékenyebbek a hőmérsékletre, és kisülési kapacitásuk jelentősen változik a környezeti hőmérséklet és a kisülési sebesség függvényében.

A 2. ábrán látható, hogy ugyanazon a hőmérsékleten az NMC akkumulátor teljes kisütési kapacitása először csökken, majd emelkedik. Azonos kisülési sebesség mellett minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál kisebb a kisülési kapacitás.

A kisütési sebesség növekedésével a lítium-ion akkumulátorok kisütési kapacitása tovább csökken. Ennek az az oka, hogy a súlyos polarizáció miatt a kisülési feszültség előzetesen a kisülési zárófeszültségre csökken, azaz lerövidül a kisülési idő, nem elegendő a kisülés, és nem esik le a negatív Li+ elektróda. Teljesen beágyazva. Amikor az akkumulátor lemerülési aránya 1.5 és 3.0 között van, a kisütési kapacitás különböző mértékben kezdi a felépülés jeleit mutatni. Ahogy a reakció folytatódik, a kisülési sebesség növekedésével az akkumulátor hőmérséklete jelentősen megnő, a Li+ hőmozgási kapacitása erősödik, diffúziós sebessége felgyorsul, így a Li+ kioldási sebessége felgyorsul, ill. a kisülési kapacitás megnő. Megállapítható, hogy a nagy kisütési sebesség és az akkumulátor hőmérséklet-emelkedésének kettős hatása okozza az akkumulátor nem monoton jelenségét.

3. Az akkumulátor hőmérséklet-emelkedésének hatása a kisütési kapacitásra. Az NMC akkumulátorokat rendre 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5 C-os kisülési kísérleteknek vetik alá 30 °C-on, és a lítium-ion akkumulátor kisütési kapacitása és hőmérséklet-emelkedése közötti kapcsolati görbe a 3. ábrán látható.

A 3. ábrán látható, hogy azonos kisülési kapacitás mellett minél nagyobb a kisülési sebesség, annál jelentősebb a hőmérséklet-emelkedés változása. Az állandó áramú kisülési folyamat három periódusának elemzése azonos kisülési sebesség mellett azt mutatja, hogy a hőmérséklet-emelkedés főként a kisülés kezdeti és késői szakaszában jelentkezik.

Negyedszer, a környezeti hőmérséklet hatása a kisülési kapacitásra A lítium-ion akkumulátorok legjobb üzemi hőmérséklete 25-40 ℃. A 2. és 3. táblázat összehasonlításából látható, hogy 5°C-nál alacsonyabb hőmérséklet esetén a két típusú akkumulátor gyorsan lemerül, és a kisütési kapacitás jelentősen csökken.

Az alacsony hőmérsékletű kísérlet után a magas hőmérséklet helyreállt. Ugyanezen a hőmérsékleten az LFP akkumulátor kisütési kapacitása 137.1 mAh-val, az NMC akkumulátoré pedig 47.8 mAh-val csökkent, de a hőmérséklet-emelkedés és kisülési idő nem változott. Látható, hogy az LFP jó termikus stabilitással rendelkezik, és alacsony hőmérsékleten csak gyenge toleranciát mutat, és az akkumulátor kapacitása visszafordíthatatlan csillapítással rendelkezik; míg az NMC akkumulátorok érzékenyek a hőmérsékletváltozásokra.

Ötödször, a ciklusok számának hatása a kisülési kapacitásra. A 4. ábra egy lítium-ion akkumulátor kapacitáscsökkenési görbéjének sematikus diagramja, és a 0.8Q-nál mért kisütési kapacitást az akkumulátor meghibásodási pontjaként rögzítjük. A töltési és kisütési ciklusok számának növekedésével a kisütési kapacitás csökkenni kezd.

Egy 1600 mAh-s LFP akkumulátort 0.5 C-on töltöttek és kisütöttek, majd 0.5 C-on kisütöttek egy töltési-kisütési cikluskísérlethez. Összesen 600 ciklust hajtottak végre, és az akkumulátor kapacitásának 80%-át használták fel az akkumulátor meghibásodásának kritériumaként. Használja a 100-at intervallumidőként a kisütési kapacitás és a kapacitás csillapítás relatív hibaszázalékának elemzéséhez, amint az 5. ábrán látható.

Egy 2000 mAh-s NMC akkumulátort 1.0 C-on töltöttek fel, majd 1.0 C-on kisütöttek egy töltés-kisütés cikluskísérlethez, és az akkumulátor kapacitásának 80%-át vették az akkumulátor kapacitásának az élettartama végén. Vegyük az első 700 alkalmat, és elemezzük a kisülési kapacitást és a kapacitás csillapításának relatív hibaszázalékát 100-zal, a 6. ábrán látható módon.

Az LFP akkumulátor és az NMC akkumulátor kapacitása 0 ciklusszám esetén a névleges kapacitás, de általában a tényleges kapacitás kisebb, mint a névleges kapacitás, így az első 100 ciklus után a kisütési kapacitás súlyosan lecsökken. Az LFP akkumulátor élettartama hosszú, elméleti élettartama 1,000-szeres; az NMC akkumulátor elméleti élettartama 300-szoros. Ugyanennyi ciklus után az NMC akkumulátor kapacitása gyorsabban csökken; ha a ciklusok száma 600, az NMC akkumulátor kapacitása a meghibásodási küszöb közelébe csökken.

6. Következtetés

Lítium-ion akkumulátorokon végzett töltési és kisütési kísérletek során a katód anyagának öt paraméterét, a kisülési sebességet, az akkumulátor hőmérséklet-emelkedését, a környezeti hőmérsékletet és a ciklusszámot használják változóként, valamint elemzik a kapacitáshoz kapcsolódó jellemzők és a különböző befolyásoló tényezők közötti kapcsolatot, és a következõket kapjuk:

(1) Az akkumulátor névleges hőmérsékleti tartományán belül a megfelelő magas hőmérséklet elősegíti a Li+ deinterkalációját és beágyazódását. Különösen a kisülési kapacitás tekintetében, minél nagyobb a kisülési sebesség, annál nagyobb a hőtermelési sebesség, és annál nyilvánvalóbb az elektrokémiai reakció a lítium-ion akkumulátoron belül.

(2) Az LFP akkumulátor jól alkalmazkodik a magas hőmérséklethez és a kisütési sebességhez töltés és kisütés közben; alacsony hőmérsékletet rosszul tolerál, a kisülési kapacitás erősen lecsökken, és hevítés után nem állítható vissza.

(3) Ugyanannyi töltési és kisütési ciklus mellett az LFP akkumulátor élettartama hosszú, és az NMC akkumulátor kapacitása gyorsabban csökken a névleges kapacitás 80%-ára. (4) Az LFP akkumulátorhoz képest az NMC akkumulátor kisülési kapacitása érzékenyebb a hőmérsékletre, és nagy kisütési sebesség esetén a kisülési kapacitás nem monoton, és a hőmérséklet emelkedése jelentősen változik.