Nalika jumlah siklus pangisian daya lan discharge mundhak, kapasitas baterei bakal terus bosok. Nalika kapasitas bosok nganti 75% nganti 80% saka kapasitas sing dirating, baterei lithium-ion dianggep gagal. Tingkat discharge, kenaikan suhu baterei, lan suhu sekitar duwe pengaruh sing luwih gedhe ing kapasitas ngeculake baterei lithium-ion.

Makalah iki nganggo kritéria ngisi daya lan ngisi voltase konstan lan ngisi daya saiki lan ngisi daya sing tetep kanggo baterei. Tingkat discharge, mundhake suhu discharge baterei, lan suhu sekitar digunakake minangka variabel lan eksperimen siklik ditindakake kanthi kuantitatif, lan tingkat discharge lan suhu discharge baterei dianalisis ing macem-macem bahan katoda. Pengaruh suhu, suhu sekitar lan wektu siklus ing kapasitas discharge baterei lithium-ion.

1. Program eksperimen dhasar saka baterei

Bahan positif lan negatif beda-beda, lan siklus urip beda-beda, sing mengaruhi karakteristik kapasitas baterei. Lithium wesi fosfat (LFP) lan nikel-kobalt-mangan bahan ternary (NMC) digunakake digunakake minangka bahan katoda kanggo baterei sekunder lithium-ion kanthi kaluwihan unik. Saka Tabel 1 bisa dideleng yen kapasitas dirating, voltase nominal, lan tingkat discharge baterei NMC luwih dhuwur tinimbang baterei LFP.

Ngisi daya lan ngeculake baterei lithium-ion LFP lan NMC miturut pangisi daya voltase lan voltase pancet tartamtu lan aturan discharge saiki, lan rekam voltase voltase lan discharge, tingkat discharge, kenaikan suhu baterei, suhu eksperimen, lan owah-owahan kapasitas baterei sajrone proses ngisi lan discharge Kondisi.

2. Pengaruh tingkat discharge ing kapasitas discharge Ndandani aturan suhu lan pangisian daya lan discharge, lan ngeculake baterei LFP lan baterei NMC kanthi arus konstan miturut tingkat discharge sing beda.

Nyetel suhu mungguh: 35, 25, 10, 5, -5, -15 ° C. Bisa dideleng saka Figure 1 yen ing suhu sing padha, kanthi nambah tingkat discharge, kapasitas discharge sakabèhé saka baterei LFP nuduhake tren sing mudhun. Ing tingkat discharge padha, owah-owahan ing suhu kurang duwe impact luwih ing kapasitas discharge baterei LFP.

Nalika suhu mudhun ing ngisor 0 ℃, kapasitas discharge bosok banget lan kapasitas ora bisa dibalèkaké. Wigati dicathet yen baterei LFP nambah atenuasi kapasitas discharge ing pangaruh dual suhu rendah lan tingkat discharge gedhe. Dibandhingake karo baterei LFP, baterei NMC luwih sensitif suhu, lan kapasitas discharge owah-owahan Ngartekno karo suhu lingkungan lan tingkat discharge.

Bisa dideleng saka Figure 2 yen ing suhu sing padha, kapasitas discharge sakabèhé saka baterei NMC nuduhake gaya bosok pisanan lan banjur munggah. Ing tingkat discharge padha, ing ngisor suhu, ing ngisor kapasitas discharge.

Kanthi mundhake tingkat discharge, kapasitas discharge baterei lithium-ion terus mudhun. Alasane amarga polarisasi serius, voltase discharge dikurangi dadi voltase discharge, yaiku, wektu discharge dipendhet, discharge ora cukup, lan elektroda negatif Li + ora tiba. Embedded rampung. Nalika tingkat discharge baterei antarane 1.5 lan 3.0, kapasitas discharge wiwit nuduhake pratandha saka Recovery kanggo werna-werna derajat. Minangka reaksi terus, suhu baterei dhewe bakal nambah Ngartekno karo Tambah saka tingkat discharge, kapasitas gerakan termal Li + wis dikuwataké, lan kacepetan difusi wis digawe cepet, supaya kacepetan de-embedding saka Li + wis digawe cepet lan kapasitas discharge mundhak. Bisa disimpulake yen pengaruh dual saka tingkat discharge gedhe lan kenaikan suhu baterei dhewe nyebabake fenomena non-monotonic baterei.

3. Pengaruh kenaikan suhu baterei ing kapasitas discharge. Baterei NMC mungguh tundhuk 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C nyobi discharge ing 30 ℃, lan kurva hubungan antarane kapasitas discharge lan munggah suhu baterei lithium-ion ditampilake ing Figure 3. Ditampilake.

Bisa dideleng saka Figure 3 yen ing kapasitas discharge padha, sing luwih dhuwur tingkat discharge, sing liyane pinunjul saka owah-owahan munggah suhu. Nganalisa telung periode proses discharge saiki sing tetep ing tingkat discharge sing padha nuduhake yen kenaikan suhu utamane ing tahap awal lan pungkasan saka discharge.

Papat, pengaruh suhu sekitar ing kapasitas discharge Suhu operasi paling apik saka baterei lithium-ion yaiku 25-40 ℃. Saka perbandingan Tabel 2 lan Tabel 3, bisa dideleng yen suhu luwih murah tinimbang 5°C, rong jinis baterei kasebut cepet dibuwang lan kapasitas discharge saya suda.

Sawise eksperimen suhu kurang, suhu dhuwur dibalekake. Ing suhu sing padha, kapasitas discharge baterei LFP suda 137.1mAh, lan baterei NMC suda 47.8mAh, nanging kenaikan suhu lan wektu discharge ora owah. Bisa dideleng yen LFP nduweni stabilitas termal sing apik lan mung nuduhake toleransi sing kurang ing suhu sing kurang, lan kapasitas baterei duwe atenuasi sing ora bisa dibatalake; nalika baterei NMC sensitif owah-owahan suhu.

Kalima, pengaruh jumlah siklus ing kapasitas discharge Figure 4 minangka diagram skematik kurva bosok kapasitas baterei lithium-ion, lan kapasitas discharge ing 0.8Q dicathet minangka titik kegagalan baterei. Minangka jumlah siklus pangisian daya lan discharge mundhak, kapasitas discharge wiwit nyuda.

Baterei LFP 1600mAh diisi lan dibuwang ing 0.5C lan dibuwang ing 0.5C kanggo eksperimen siklus pangisi daya. Gunggunge 600 siklus ditindakake, lan 80% saka kapasitas baterei digunakake minangka kriteria kegagalan baterei. Gunakake 100 minangka wektu interval kanggo nganalisa persentase kesalahan relatif saka kapasitas discharge lan atenuasi kapasitas, kaya sing ditampilake ing Gambar 5.

Baterei NMC 2000mAh diisi daya ing 1.0C lan dibuwang ing 1.0C kanggo eksperimen siklus pangisi daya, lan 80% saka kapasitas baterei dijupuk minangka kapasitas baterei ing pungkasan umur. Njupuk kaping 700 pisanan lan analisa kapasitas discharge lan persentase kesalahan relatif saka atenuasi kapasitas kanthi interval 100, kaya sing ditampilake ing Gambar 6.

Kapasitas baterei LFP lan baterei NMC nalika jumlah siklus 0 iku kapasitas dirating, nanging biasane kapasitas nyata kurang saka kapasitas dirating, supaya sawise 100 siklus pisanan, kapasitas discharge bosok akeh. Baterei LFP duwe siklus urip sing dawa, umur teoretis 1,000 kali; urip teori saka baterei NMC punika 300 kaping. Sawise jumlah siklus sing padha, kapasitas baterei NMC bosok luwih cepet; nalika jumlah siklus 600, kapasitas baterei NMC bosok cedhak batesan Gagal.

6. Kesimpulan

Liwat ngisi daya lan mbuwang eksperimen ing baterei lithium-ion, limang paramèter saka bahan katoda, tingkat discharge, kenaikan suhu baterei, suhu sekitar lan nomer siklus digunakake minangka variabel, lan hubungan antarane karakteristik sing gegandhengan karo kapasitas lan faktor pengaruh sing beda dianalisis, lan ing ngisor iki dijupuk ing kesimpulan:

(1) Ing sawetara suhu dirating saka baterei, suhu dhuwur cocok dipun promosiaken deinterkalasi lan embedment saka Li +. Utamane kanggo kapasitas discharge, sing luwih gedhe tingkat discharge, sing luwih gedhe tingkat generasi panas, lan liyane ketok reaksi elektrokimia nang baterei lithium-ion.

(2) Baterei LFP nuduhake daya adaptasi sing apik kanggo suhu dhuwur lan tingkat discharge sajrone ngisi daya lan discharge; wis toleransi miskin kanggo suhu kurang, kapasitas discharge bosok nemen, lan ora bisa mbalekake sawise dadi panas.

(3) Ing jumlah sing padha siklus pangisian daya lan discharge, baterei LFP duwe siklus urip dawa, lan kapasitas baterei NMC bosok kanggo 80% saka kapasitas dirating luwih cepet. (4) Dibandhingake karo baterei LFP, kapasitas discharge saka baterei NMC luwih sensitif suhu, lan ing tingkat discharge gedhe, kapasitas discharge ora monotonic lan mundhak suhu owah-owahan Ngartekno.