All’aumentare del numero di cicli di carica e scarica, la capacità della batteria continuerà a diminuire. Quando la capacità scende dal 75% all’80% della capacità nominale, la batteria agli ioni di litio viene considerata in uno stato di guasto. La velocità di scarica, l’aumento della temperatura della batteria e la temperatura ambiente hanno un impatto maggiore sulla capacità di scarica delle batterie agli ioni di litio.

Questo documento adotta i criteri di carica e scarica della batteria a tensione costante e corrente costante e scarica a corrente costante. La velocità di scarica, l’aumento della temperatura di scarica della batteria e la temperatura ambiente vengono successivamente utilizzati come variabili e gli esperimenti ciclici vengono eseguiti quantitativamente e la velocità di scarica e la temperatura di scarica della batteria vengono analizzate con diversi materiali catodici. L’influenza della temperatura, della temperatura ambiente e dei tempi di ciclo sulla capacità di scarica delle batterie agli ioni di litio.

1. Il programma sperimentale di base della batteria

I materiali positivi e negativi sono diversi e la durata del ciclo varia notevolmente, il che influisce sulle caratteristiche di capacità della batteria. Il litio ferro fosfato (LFP) e i materiali ternari nichel-cobalto-manganese (NMC) sono ampiamente utilizzati come materiali catodici per batterie secondarie agli ioni di litio con i loro vantaggi unici. Dalla tabella 1 si può vedere che la capacità nominale, la tensione nominale e la velocità di scarica della batteria NMC sono superiori a quelle della batteria LFP.

Carica e scarica le batterie agli ioni di litio LFP e NMC in base a determinate regole di carica e scarica a corrente costante a corrente costante e tensione costante e registra la tensione di interruzione di carica e scarica, la velocità di scarica, l’aumento della temperatura della batteria, la temperatura sperimentale e le variazioni di capacità della batteria durante il processo di carica e scarica Condizione.

2. L’influenza della velocità di scarica sulla capacità di scarica Fissare la temperatura e le regole di carica e scarica e scaricare la batteria LFP e la batteria NMC a una corrente costante in base a diverse velocità di scarica.

Regolare la temperatura rispettivamente: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Si può vedere dalla Figura 1 che a parità di temperatura, aumentando la velocità di scarica, la capacità di scarica complessiva della batteria LFP mostra un andamento decrescente. A parità di velocità di scarica, le variazioni della bassa temperatura hanno un impatto maggiore sulla capacità di scarica delle batterie LFP.

Quando la temperatura scende al di sotto di 0 , la capacità di scarica decade gravemente e la capacità è irreversibile. Vale la pena notare che le batterie LFP aggravano l’attenuazione della capacità di scarica sotto la duplice influenza della bassa temperatura e dell’elevata velocità di scarica. Rispetto alle batterie LFP, le batterie NMC sono più sensibili alla temperatura e la loro capacità di scarica cambia significativamente con la temperatura ambiente e la velocità di scarica.

Si può vedere dalla Figura 2 che a parità di temperatura, la capacità di scarica complessiva della batteria NMC mostra un andamento prima di decadimento e poi di aumento. A parità di portata, minore è la temperatura, minore è la capacità di scarico.

Con l’aumento della velocità di scarica, la capacità di scarica delle batterie agli ioni di litio continua a diminuire. Il motivo è che a causa della grave polarizzazione, la tensione di scarica viene ridotta in anticipo alla tensione di interruzione della scarica, ovvero il tempo di scarica si riduce, la scarica è insufficiente e l’elettrodo negativo Li+ non cade. Incorporato completamente. Quando il tasso di scarica della batteria è compreso tra 1.5 e 3.0, la capacità di scarica inizia a mostrare segni di recupero a vari livelli. Man mano che la reazione continua, la temperatura della batteria stessa aumenterà significativamente con l’aumento della velocità di scarica, la capacità di movimento termico di Li+ viene rafforzata e la velocità di diffusione viene accelerata, in modo che la velocità di smontaggio di Li+ sia accelerata e la capacità di scarico aumenta. Si può concludere che la duplice influenza della grande velocità di scarica e dell’aumento di temperatura della batteria stessa provoca il fenomeno non monotono della batteria.

3. L’influenza dell’aumento della temperatura della batteria sulla capacità di scarica. Le batterie NMC sono rispettivamente sottoposte a esperimenti di scarica di 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C a 30℃ e la curva di relazione tra la capacità di scarica e l’aumento di temperatura della batteria agli ioni di litio è mostrata nella Figura 3. Mostrata.

Si può vedere dalla Figura 3 che a parità di capacità di scarico, maggiore è la velocità di scarico, più significativa è la variazione dell’aumento di temperatura. L’analisi dei tre periodi del processo di scarica a corrente costante con la stessa velocità di scarica mostra che l’aumento di temperatura è principalmente nelle fasi iniziale e finale della scarica.

In quarto luogo, l’influenza della temperatura ambiente sulla capacità di scarica La migliore temperatura di esercizio delle batterie agli ioni di litio è 25-40 ℃. Dal confronto della Tabella 2 e della Tabella 3, si può notare che quando la temperatura è inferiore a 5°C, i due tipi di batterie si scaricano rapidamente e la capacità di scarica si riduce notevolmente.

Dopo l’esperimento a bassa temperatura, è stata ripristinata l’alta temperatura. Alla stessa temperatura, la capacità di scarica della batteria LFP è diminuita di 137.1 mAh e la batteria NMC è diminuita di 47.8 mAh, ma l’aumento della temperatura e il tempo di scarica non sono cambiati. Si può notare che LFP ha una buona stabilità termica e mostra scarsa tolleranza solo alle basse temperature, e la capacità della batteria ha un’attenuazione irreversibile; mentre le batterie NMC sono sensibili alle variazioni di temperatura.

In quinto luogo, l’influenza del numero di cicli sulla capacità di scarica La Figura 4 è un diagramma schematico della curva di decadimento della capacità di una batteria agli ioni di litio e la capacità di scarica a 0.8 Q è registrata come punto di guasto della batteria. All’aumentare del numero di cicli di carica e scarica, la capacità di scarica inizia a diminuire.

Una batteria LFP da 1600 mAh è stata caricata e scaricata a 0.5 °C e scaricata a 0.5 °C per un esperimento del ciclo di carica-scarica. Sono stati eseguiti un totale di 600 cicli e l’80% della capacità della batteria è stato utilizzato come criterio di guasto della batteria. Utilizzare 100 come intervallo di tempo per analizzare la percentuale di errore relativo della capacità di scarica e l’attenuazione della capacità, come mostrato nella Figura 5.

Una batteria NMC da 2000 mAh è stata caricata a 1.0°C e scaricata a 1.0°C per un esperimento del ciclo di carica-scarica e l’80% della capacità della batteria è stata presa come capacità della batteria alla fine della sua vita. Prendere le prime 700 volte e analizzare la capacità di scarica e la relativa percentuale di errore dell’attenuazione della capacità con 100 come intervallo, come mostrato nella Figura 6.

La capacità della batteria LFP e della batteria NMC quando il numero di cicli è 0 è la capacità nominale, ma di solito la capacità effettiva è inferiore alla capacità nominale, quindi dopo i primi 100 cicli, la capacità di scarica diminuisce seriamente. La batteria LFP ha un lungo ciclo di vita, la vita teorica è di 1,000 volte; la vita teorica della batteria NMC è di 300 volte. Dopo lo stesso numero di cicli, la capacità della batteria NMC decade più velocemente; quando il numero di cicli è 600, la capacità della batteria NMC decade vicino alla soglia di guasto.

6. Συμπέρασμα

Attraverso esperimenti di carica e scarica su batterie agli ioni di litio, i cinque parametri del materiale del catodo, la velocità di scarica, l’aumento della temperatura della batteria, la temperatura ambiente e il numero di cicli vengono utilizzati come variabili e viene analizzata la relazione tra le caratteristiche relative alla capacità e i diversi fattori di influenza, e si ottengono in conclusione:

(1) All’interno dell’intervallo di temperatura nominale della batteria, una temperatura elevata appropriata favorisce la deiintercalazione e l’incorporamento di Li+. Soprattutto per la capacità di scarica, maggiore è la velocità di scarica, maggiore è la velocità di generazione di calore e più evidente è la reazione elettrochimica all’interno della batteria agli ioni di litio.

(2) La batteria LFP mostra una buona adattabilità alle alte temperature e alla velocità di scarica durante la carica e la scarica; ha scarsa tolleranza alle basse temperature, la capacità di scarico decade gravemente e non può essere recuperata dopo il riscaldamento.

(3) Con lo stesso numero di cicli di carica e scarica, la batteria LFP ha una lunga durata e la capacità della batteria NMC scende all’80% della capacità nominale più rapidamente. (4) Rispetto alla batteria LFP, la capacità di scarica della batteria NMC è più sensibile alla temperatura e, a una velocità di scarica elevata, la capacità di scarica non è monotona e l’aumento della temperatura cambia in modo significativo.