충전 및 방전 주기가 증가함에 따라 배터리 용량은 계속 감소합니다. 용량이 정격 용량의 75%~80%로 떨어지면 리튬 이온 배터리가 고장난 상태로 간주됩니다. 방전율, 배터리 온도 상승 및 주변 온도는 리튬 이온 배터리의 방전 용량에 더 큰 영향을 미칩니다.

이 논문은 배터리에 대한 정전압 및 정전류 충전 및 정전류 방전의 충방전 기준을 채택한다. 방전율, 배터리 방전 온도 상승 및 주변 온도를 변수로 연속적으로 사용하고 주기적인 실험을 정량적으로 수행하고 방전율과 배터리 방전 온도를 다양한 양극 재료에서 분석합니다. 리튬 이온 배터리의 방전 용량에 대한 온도, 주변 온도 및 사이클 시간의 영향.

1. 배터리의 기본 실험 프로그램

양극 물질과 음극 물질이 다르며 사이클 수명이 크게 달라지므로 배터리의 용량 특성에 영향을 미칩니다. 리튬인산철(LFP)과 니켈-코발트-망간 삼원재료(NMC)는 독특한 장점으로 리튬이온 이차전지의 양극재로 널리 사용되고 있다. NMC 배터리의 정격 용량, 공칭 전압 및 방전율이 LFP 배터리보다 높음을 표 1에서 알 수 있다.

특정 정전류 및 정전압 충전 및 정전류 방전 규칙에 따라 LFP 및 NMC 리튬 이온 배터리를 충전 및 방전하고 충전 및 방전 차단 전압, 방전율, 배터리 온도 상승, 실험 온도 및 배터리 용량 변화를 기록합니다. 충방전 과정에서 조건.

2. 방전율이 방전 용량에 미치는 영향 온도 및 충방전 규칙을 고정하고 LFP 배터리와 NMC 배터리를 방전율에 따라 정전류로 방전합니다.

온도를 각각 조정하십시오: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. 그림 1에서 알 수 있듯이 동일한 온도에서 방전율이 증가함에 따라 LFP 배터리의 전체 방전 용량은 감소하는 경향을 나타냅니다. 동일한 방전율에서 저온의 변화는 LFP 배터리의 방전 용량에 더 큰 영향을 미칩니다.

온도가 0 ℃ 이하로 떨어지면 방전 용량이 심하게 감소하고 용량이 되돌릴 수 없습니다. LFP 배터리는 저온과 큰 방전율의 이중 영향으로 방전 용량의 감쇠를 악화시킨다는 점은 주목할 가치가 있습니다. NMC 배터리는 LFP 배터리에 비해 온도에 더 민감하며 주변 온도 및 방전율에 따라 방전 용량이 크게 변합니다.

그림 2에서 볼 수 있듯이 동일한 온도에서 NMC 배터리의 전체 방전 용량은 XNUMX차 감퇴 후 상승하는 경향을 보입니다. 동일한 방전율에서 온도가 낮을수록 방전 용량이 낮아집니다.

방전율이 증가함에 따라 리튬 이온 배터리의 방전 용량은 계속해서 감소하고 있습니다. 그 이유는 심각한 분극으로 인해 미리 방전 전압을 방전 차단 전압까지 낮추어 방전 시간을 단축하고 방전이 불충분하며 음극 Li+가 떨어지지 않기 때문이다. 완전히 내장되어 있습니다. 배터리 방전율이 1.5에서 3.0 사이이면 방전 용량이 다양한 정도로 회복되는 징후를 보이기 시작합니다. 반응이 계속됨에 따라 방전율이 증가함에 따라 배터리 자체의 온도가 크게 상승하고, Li+의 열 이동 용량이 강화되고, 확산 속도가 가속화되어 Li+의 탈착 속도가 가속화되고, 방전 용량이 증가합니다. 큰 방전율과 배터리 자체의 온도 상승의 이중 영향이 배터리의 논모토닉 현상을 유발한다고 결론지을 수 있다.

3. 배터리 온도 상승이 방전 용량에 미치는 영향. NMC 배터리는 각각 2.0℃에서 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 30C 방전 실험을 하였으며, 리튬 이온 배터리의 방전 용량과 온도 상승 간의 관계 곡선을 그림 3에 나타내었다.

그림 3에서 알 수 있듯이 동일한 방전 용량에서 방전 속도가 높을수록 온도 상승 변화가 더 크게 나타납니다. 동일한 방전율에서 정전류 방전 과정의 XNUMX주기를 분석하면 온도 상승은 주로 방전 초기와 후기에 있음을 알 수 있다.

넷째, 방전 용량에 대한 주변 온도의 영향 리튬 이온 배터리의 최적 작동 온도는 25-40℃입니다. 표 2와 표 3을 비교하면, 온도가 5°C 미만인 경우 두 종류의 배터리가 빠르게 방전되고 방전 용량이 현저히 감소함을 알 수 있다.

저온 실험 후 고온으로 회복되었습니다. 같은 온도에서 LFP 배터리의 방전 용량은 137.1mAh, NMC 배터리는 47.8mAh 감소했지만 온도 상승과 방전 시간에는 변화가 없었다. LFP는 열 안정성이 좋고 저온에서만 내성이 좋지 않으며 배터리 용량은 돌이킬 수 없는 감쇠를 보입니다. NMC 배터리는 온도 변화에 민감합니다.

다섯째, 방전 용량에 대한 사이클 수의 영향 그림 4는 리튬 이온 배터리의 용량 감퇴 곡선의 개략도이며 0.8Q에서의 방전 용량을 배터리 고장점으로 기록한다. 충방전 주기가 증가함에 따라 방전 용량이 감소하기 시작합니다.

충방전 사이클 실험을 위해 1600mAh LFP 배터리를 0.5C에서 충방전하고 0.5C에서 방전하였다. 총 600사이클을 수행하였으며, 배터리 용량의 80%를 배터리 불량 기준으로 사용하였다. 그림 100와 같이 방전 용량과 용량 감쇠의 상대 오차 백분율을 분석하기 위해 간격 시간으로 5을 사용합니다.

충방전 사이클 실험을 위해 2000mAh NMC 배터리를 1.0C에서 충전하고 1.0C에서 방전시켰으며, 배터리 수명이 다했을 때 배터리 용량의 80%를 배터리 용량으로 하였다. 처음 700회를 취하여 그림 100과 같이 6을 간격으로 하여 방전 용량과 용량 감쇠의 상대 오차 백분율을 분석합니다.

LFP 배터리와 NMC 배터리의 용량은 사이클 수가 0일 때의 정격 용량이지만 일반적으로 실제 용량은 정격 용량보다 적기 때문에 처음 100회 사이클 이후에는 방전 용량이 심각하게 감소합니다. LFP 배터리는 수명이 길고 이론적인 수명은 1,000배입니다. NMC 배터리의 이론적인 수명은 300배입니다. 동일한 주기 수 후에 NMC 배터리 용량이 더 빨리 감소합니다. 사이클 수가 600일 때 NMC 배터리 용량은 실패 임계값에 가깝게 감소합니다.

6. 결론

리튬이온 배터리에 대한 충방전 실험을 통해 양극재, 방전율, 배터리 온도 상승, 주변 온도 및 사이클 수의 XNUMX가지 매개변수를 변수로 사용하고 용량 관련 특성과 다양한 영향 요인 간의 관계를 분석하고, 결론적으로 다음을 얻습니다.

(1) 배터리의 정격 온도 범위 내에서 적절한 고온은 Li+의 탈리 및 매립을 촉진합니다. 특히 방전 용량의 경우 방전율이 높을수록 발열율이 높아지며 리튬이온 배터리 내부의 전기화학 반응이 더욱 뚜렷해진다.

(2) LFP 배터리는 충방전 중 고온 및 방전율에 대한 우수한 적응성을 나타냅니다. 저온에 대한 내성이 약하고 방전 용량이 심하게 감소하며 가열 후 회복되지 않습니다.

(3) 동일한 수의 충방전 주기에서 LFP 배터리는 긴 주기 수명을 가지며 NMC 배터리 용량은 정격 용량의 80%까지 더 빨리 감소합니다. (4) LFP 배터리에 비해 NMC 배터리의 방전 용량은 온도에 더 민감하고 방전 속도가 크면 방전 용량이 단조롭지 않고 온도 상승이 크게 변합니다.