充電と放電のサイクル数が増えると、バッテリー容量は減少し続けます。 容量が定格容量の75％から80％に低下すると、リチウムイオン電池は故障状態にあると見なされます。 放電率、電池温度の上昇、周囲温度は、リチウムイオン電池の放電容量に大きな影響を与えます。

この論文は、バッテリーの定電圧および定電流充電および定電流放電の充電および放電基準を採用しています。 放電率、電池の放電温度上昇、周囲温度を変数として順次使用し、周期的な実験を定量的に行い、放電速度と電池の放電温度を異なるカソード材料で分析します。 リチウムイオン電池の放電容量に及ぼす温度、周囲温度、サイクル時間の影響。

1.バッテリーの基本的な実験プログラム

プラスとマイナスの材料が異なり、サイクル寿命が大きく異なり、バッテリーの容量特性に影響を与えます。 リン酸鉄リチウム（LFP）とニッケル-コバルト-マンガン三元材料（NMC）は、リチウムイオン二次電池のカソード材料として広く使用されており、独自の利点があります。 表1から、NMCバッテリーの定格容量、公称電圧、および放電率は、LFPバッテリーよりも高いことがわかります。

特定の定電流および定電圧充電および定電流放電規則に従ってLFPおよびNMCリチウムイオン電池を充電および放電し、充電および放電カットオフ電圧、放電率、電池温度上昇、実験温度、および電池容量の変化を記録します。充電および放電プロセス中の状態。

2.放電容量への放電率の影響温度と充電および放電の規則を定め、LFPバッテリーとNMCバッテリーを異なる放電率に従って定電流で放電します。

それぞれ温度を調整します：35、25、10、5、-5、-15°C。 図1から、同じ温度で、放電率を上げることにより、LFPバッテリーの全体的な放電容量が減少する傾向を示していることがわかります。 同じ放電率の下で、低温の変化はLFPバッテリーの放電容量により大きな影響を及ぼします。

温度が0℃を下回ると、放電容量が大幅に低下し、元に戻せなくなります。 LFPバッテリーは、低温と大きな放電率の二重の影響下で放電容量の減衰を悪化させることは注目に値します。 NMCバッテリーは、LFPバッテリーと比較して温度に敏感であり、その放電容量は周囲温度と放電率によって大幅に変化します。

図2から、同じ温度で、NMCバッテリーの全体的な放電容量は最初に減衰してから上昇する傾向を示していることがわかります。 同じ排出率の下で、温度が低いほど、排出能力は低くなります。

放電率の増加に伴い、リチウムイオン電池の放電容量は低下し続けています。 その理由は、分極が深刻であるため、放電電圧が事前に放電遮断電圧まで低下する、すなわち、放電時間が短縮され、放電が不十分であり、負極Li +が脱落しないためである。 完全に埋め込まれています。 バッテリーの放電率が1.5〜3.0の場合、放電容量はさまざまな程度で回復の兆候を示し始めます。 反応が続くと、放電率の増加に伴って電池自体の温度が大幅に上昇し、Li +の熱移動能力が強化され、拡散速度が加速されるため、Li +の埋め込み解除速度が加速されます。放電容量が増加します。 大きな放電率とバッテリー自体の温度上昇の二重の影響がバッテリーの非単調現象を引き起こしていると結論付けることができます。

3.バッテリーの温度上昇が放電容量に及ぼす影響。 NMC電池はそれぞれ2.0℃で2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、30Cの放電実験を行い、リチウムイオン電池の放電容量と温度上昇の関係曲線を図3に示します。

図3から、同じ放電容量の下で、放電率が高いほど、温度上昇の変化が大きくなることがわかります。 同じ放電率での定電流放電プロセスのXNUMXつの期間を分析すると、温度上昇は主に放電の初期段階と後期段階にあることがわかります。

第四に、放電容量に対する周囲温度の影響リチウムイオン電池の最高動作温度は25〜40℃です。 表2と表3を比較すると、温度が5°Cを下回ると、XNUMX種類のバッテリーが急速に放電し、放電容量が大幅に低下することがわかります。

低温実験後、高温に戻りました。 同じ温度で、LFPバッテリーの放電容量は137.1mAh減少し、NMCバッテリーは47.8mAh減少しましたが、温度上昇と放電時間は変化しませんでした。 LFPは熱安定性が高く、低温での耐性が低く、バッテリー容量は不可逆的に減衰することがわかります。 NMCバッテリーは温度変化に敏感です。

第五に、放電容量へのサイクル数の影響図4はリチウムイオン電池の容量減衰曲線の概略図であり、0.8Qでの放電容量が電池の故障点として記録されています。 充電と放電のサイクル数が増えると、放電容量は減少し始めます。

充放電サイクル実験のために、1600mAhのLFPバッテリーを0.5Cで充電および放電し、0.5Cで放電しました。 合計600サイクルが実行され、バッテリー容量の80％がバッテリー障害基準として使用されました。 図100に示すように、間隔時間として5を使用して、放電容量と容量減衰の相対誤差パーセンテージを分析します。

2000mAhのNMCバッテリーを1.0Cで充電し、1.0Cで放電して充放電サイクル実験を行い、バッテリー容量の80％を寿命終了時のバッテリー容量としました。 図700に示すように、最初の100回を取得し、6を間隔として、放電容量と容量減衰の相対誤差パーセンテージを分析します。

サイクル数0時のLFPバッテリーとNMCバッテリーの容量が定格容量ですが、通常は実際の容量が定格容量を下回っているため、最初の100サイクル以降は放電容量が大幅に低下します。 LFPバッテリーのサイクル寿命は長く、理論寿命は1,000倍です。 NMCバッテリーの理論寿命は300倍です。 同じサイクル数の後、NMCのバッテリー容量はより速く減衰します。 サイクル数が600の場合、NMCバッテリー容量は障害しきい値近くまで減衰します。

6。 結論

リチウムイオン電池の充放電実験を通じて、カソード材料、放電率、電池温度上昇、周囲温度、サイクル数のXNUMXつのパラメータを変数として使用し、容量関連の特性とさまざまな影響要因との関係を分析します。結論として、以下が得られます。

（1）バッテリーの定格温度範囲内で、適切な高温がLi +のデインターカレーションと埋め込みを促進します。 特に放電容量については、放電率が高いほど発熱率が高く、リチウムイオン電池内部の電気化学反応が顕著になります。

（2）LFPバッテリーは、充電および放電中の高温および放電率に対して優れた適応性を示します。 低温耐性が低く、放電容量が大幅に低下し、加熱後の回復ができません。

（3）充電と放電のサイクル数が同じである場合、LFPバッテリーのサイクル寿命は長く、NMCバッテリーの容量は定格容量の80％まで急速に低下します。 （4）LFP電池に比べて、NMC電池の放電容量は温度に敏感であり、放電率が大きいと、放電容量は単調ではなく、温度上昇が大きく変化します。