Зарядтау және зарядсыздандыру циклдарының саны артқан сайын, батарея сыйымдылығы ыдырай береді. Сыйымдылық номиналды сыйымдылықтың 75% – 80% дейін төмендегенде, литий-ионды аккумулятор істен шыққан деп саналады. Тазарту жылдамдығы, батарея температурасының жоғарылауы және қоршаған орта температурасы литий-ионды батареялардың зарядсыздану қабілетіне көбірек әсер етеді.

Бұл құжат аккумулятор үшін тұрақты кернеу мен тұрақты токты зарядтау және тұрақты ток разрядының зарядтау және разрядтау критерийлерін қабылдайды. Зарядтау жылдамдығы, аккумулятордың зарядсыздану температурасының жоғарылауы және қоршаған орта температурасы айнымалылар ретінде дәйекті түрде пайдаланылады және циклдік эксперименттер сандық түрде жүзеге асырылады, ал разряд жылдамдығы мен батареяның разряд температурасы әртүрлі катодтық материалдар астында талданады. Температураның, қоршаған ортаның температурасының және цикл уақытының литий-иондық аккумуляторлардың зарядсыздану қабілетіне әсері.

1. Аккумулятордың негізгі эксперименттік бағдарламасы

Оң және теріс материалдар әртүрлі, ал циклдің қызмет ету мерзімі айтарлықтай өзгереді, бұл батареяның сыйымдылық сипаттамаларына әсер етеді. Литий темір фосфаты (LFP) және никель-кобальт-марганец үштік материалдары (NMC) бірегей артықшылықтары бар литий-ионды қайталама батареялар үшін катодты материалдар ретінде кеңінен қолданылады. 1-кестеден NMC батареясының номиналды сыйымдылығы, номиналды кернеуі және разряд жылдамдығы LFP аккумуляторынан жоғары екенін көруге болады.

LFP және NMC литий-ионды аккумуляторларды белгілі бір тұрақты ток пен тұрақты кернеуді зарядтау және тұрақты ток разрядтау ережелеріне сәйкес зарядтаңыз және разрядтаңыз және зарядтау мен разрядты өшіру кернеуін, зарядсыздандыру жылдамдығын, батарея температурасының көтерілуін, эксперименттік температураны және батарея сыйымдылығының өзгеруін жазып алыңыз. зарядтау және разряд процесі кезінде Жағдай.

2. Разряд жылдамдығының разряд сыйымдылығына әсері Температура мен зарядтау және разрядтау ережелерін бекітіңіз және LFP аккумуляторын және NMC батареясын әртүрлі разряд жылдамдығына сәйкес тұрақты токпен зарядтаңыз.

Температураны сәйкесінше реттеңіз: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. 1-суреттен бірдей температурада разряд жылдамдығын арттыру арқылы LFP батареясының жалпы зарядсыздану қабілеті төмендеу тенденциясын көрсететінін көруге болады. Бірдей зарядсыздану жылдамдығында төмен температураның өзгеруі LFP батареяларының зарядсыздану қабілетіне көбірек әсер етеді.

Температура 0 ℃-тан төмен түссе, разрядтық сыйымдылық қатты ыдырайды және сыйымдылық қайтымсыз болады. LFP батареялары төмен температура мен үлкен разряд жылдамдығының қосарлы әсерінен разряд сыйымдылығының әлсіреуін күшейтетінін атап өткен жөн. LFP батареяларымен салыстырғанда, NMC батареялары температураға сезімтал және олардың разрядтау сыйымдылығы қоршаған орта температурасы мен разряд жылдамдығына байланысты айтарлықтай өзгереді.

2-суреттен бірдей температурада ҰМҚ батареясының жалпы зарядсыздану қабілеті бірінші ыдырау, содан кейін көтерілу үрдісін көрсететінін көруге болады. Бірдей разряд жылдамдығы кезінде температура неғұрлым төмен болса, соғұрлым разрядтау қабілеті төмен болады.

Разряд жылдамдығының жоғарылауымен литий-иондық аккумуляторлардың зарядсыздану қабілеті төмендей береді. Себебі, қатты поляризацияға байланысты разрядтық кернеу алдын ала разрядты тоқтату кернеуіне дейін төмендейді, яғни разряд уақыты қысқарады, разряд жеткіліксіз, теріс электрод Li+ құлап кетпейді. Толығымен енгізілген. Батареяның зарядсыздану жылдамдығы 1.5 пен 3.0 аралығында болғанда, зарядсыздандыру сыйымдылығы әртүрлі дәрежеде қалпына келтіру белгілерін көрсете бастайды. Реакция жалғасуда батареяның температурасы разряд жылдамдығының жоғарылауымен айтарлықтай артады, Li+ термиялық қозғалыс қабілеті күшейеді және диффузия жылдамдығы тездетіледі, осылайша Li+ кірістіру жылдамдығы тездетіледі және разряд сыйымдылығы артады. Үлкен разряд жылдамдығының қосарлы әсері мен батареяның температурасының көтерілуінің өзі аккумулятордың монотонды емес құбылысын тудырады деп қорытынды жасауға болады.

3. Батарея температурасының көтерілуінің разряд сыйымдылығына әсері. NMC батареялары сәйкесінше 2.0℃ температурада 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 30C разрядтау эксперименттеріне ұшырайды және разрядтау сыйымдылығы мен литий-ионды батареяның температураның жоғарылауы арасындағы байланыс қисығы 3-суретте көрсетілген. Көрсетілген.

3-суреттен көруге болады, бірдей разрядтық сыйымдылық жағдайында разряд жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым температураның жоғарылауы айтарлықтай өзгереді. Бірдей разряд жылдамдығы кезіндегі тұрақты ток разряд процесінің үш кезеңін талдау температураның көтерілуі негізінен разрядтың бастапқы және соңғы кезеңдерінде болатынын көрсетеді.

Төртіншіден, қоршаған орта температурасының разряд сыйымдылығына әсері Литий-ионды батареялардың ең жақсы жұмыс температурасы 25-40 ℃. 2-кесте мен 3-кестенің салыстыруынан, температура 5°С-тан төмен болған кезде батареялардың екі түрі тез зарядсызданатынын және разрядтау қабілетінің айтарлықтай төмендейтінін көруге болады.

Төмен температура тәжірибесінен кейін жоғары температура қалпына келтірілді. Сол температурада LFP аккумуляторының зарядсыздану сыйымдылығы 137.1 мАч азайды, ал NMC батареясы 47.8 мАч азайды, бірақ температураның көтерілуі мен разряд уақыты өзгермеді. LFP жақсы термиялық тұрақтылыққа ие және тек төмен температурада нашар төзімділікті көрсетеді, ал аккумулятордың сыйымдылығы қайтымсыз әлсіреуі бар екенін көруге болады; ал NMC батареялары температураның өзгеруіне сезімтал.

Бесіншіден, разрядтық сыйымдылыққа циклдар санының әсері 4-суретте литий-ионды аккумулятордың сыйымдылығының ыдырау қисығының принципиалды диаграммасы берілген, ал 0.8Q кезінде зарядсыздану қабілеті батареяның істен шығу нүктесі ретінде жазылған. Зарядтау және разряд циклдерінің саны көбейген сайын разрядтың сыйымдылығы төмендей бастайды.

1600 мАч LFP батареясы зарядтау-разряд циклі тәжірибесі үшін 0.5C температурада зарядталып, зарядсызданды және 0.5C температурада зарядсызданды. Барлығы 600 цикл орындалды және батареяның істен шығу критерийі ретінде батарея сыйымдылығының 80% пайдаланылды. 100-суретте көрсетілгендей разряд сыйымдылығы мен қуаттың әлсіреуінің салыстырмалы қателік пайызын талдау үшін аралық уақыт ретінде 5 пайдаланыңыз.

2000 мАч NMC батареясы зарядтау-разряд циклі тәжірибесі үшін 1.0C температурада зарядталып, 1.0C зарядсыздандырылды және қызмет ету мерзімінің соңында батарея сыйымдылығының 80% батарея сыйымдылығы алынды. Алғашқы 700 рет алыңыз және 100-суретте көрсетілгендей, разрядтық сыйымдылықты және аралық ретінде 6-мен қуаттың әлсіреуінің салыстырмалы қателік пайызын талдаңыз.

Циклдар саны 0 болғанда LFP батареясының және NMC батареясының сыйымдылығы номиналды сыйымдылық болып табылады, бірақ әдетте нақты сыйымдылық номиналды сыйымдылықтан аз болады, сондықтан алғашқы 100 циклден кейін разряд сыйымдылығы айтарлықтай төмендейді. LFP аккумуляторының ұзақ қызмет ету мерзімі бар, теориялық қызмет ету мерзімі – 1,000 есе; NMC батареясының теориялық қызмет ету мерзімі 300 есе. Циклдердің бірдей санынан кейін NMC батареясының сыйымдылығы тезірек ыдырайды; циклдар саны 600 болғанда, NMC батареясының сыйымдылығы істен шығу шегіне жақындайды.

6. қорытынды

Литий-иондық аккумуляторларда зарядтау және разрядтау эксперименттері арқылы айнымалылар ретінде катодты материалдың бес параметрі, разряд жылдамдығы, батарея температурасының жоғарылауы, қоршаған орта температурасы және цикл саны пайдаланылады және сыйымдылыққа қатысты сипаттамалар мен әртүрлі әсер етуші факторлар арасындағы байланыс талданады, және қорытындысында мыналар алынады:

(1) Батареяның номиналды температура диапазонында сәйкес жоғары температура Li+ деинтеркалациясына және ендірілгеніне ықпал етеді. Әсіресе разрядтық сыйымдылық үшін разряд жылдамдығы неғұрлым көп болса, соғұрлым жылу шығару жылдамдығы жоғары болады және литий-ионды батареяның ішіндегі электрохимиялық реакция айқынырақ болады.

(2) LFP батареясы зарядтау және разрядтау кезінде жоғары температураға және разряд жылдамдығына жақсы бейімделеді; оның төмен температураға төзімділігі нашар, ағызу қабілеті қатты ыдырайды және қыздырғаннан кейін қалпына келтірілмейді.

(3) Зарядтау және разряд циклдерінің бірдей саны кезінде LFP батареясының қызмет ету мерзімі ұзақ болады және NMC батареясының сыйымдылығы номиналды сыйымдылықтың 80%-на тезірек ыдырайды. (4) LFP батареясымен салыстырғанда, NMC батареясының разрядтық сыйымдылығы температураға сезімтал және үлкен разрядта разряд сыйымдылығы монотонды емес және температураның жоғарылауы айтарлықтай өзгереді.