Didėjant įkrovimo ir iškrovimo ciklų skaičiui, akumuliatoriaus talpa ir toliau mažės. Kai talpa sumažėja iki 75–80 % vardinės talpos, laikoma, kad ličio jonų akumuliatorius yra sugedęs. Iškrovos greitis, akumuliatoriaus temperatūros kilimas ir aplinkos temperatūra turi didesnę įtaką ličio jonų akumuliatorių iškrovimo galiai.

Šiame dokumente pateikiami akumuliatoriaus nuolatinės įtampos ir nuolatinės srovės įkrovimo ir nuolatinės srovės iškrovimo įkrovimo ir iškrovimo kriterijai. Iškrovos greitis, akumuliatoriaus iškrovos temperatūros kilimas ir aplinkos temperatūra yra nuosekliai naudojami kaip kintamieji, o cikliniai eksperimentai atliekami kiekybiškai, o iškrovos greitis ir akumuliatoriaus iškrovos temperatūra analizuojami naudojant skirtingas katodo medžiagas. Temperatūros, aplinkos temperatūros ir ciklo trukmės įtaka ličio jonų akumuliatorių iškrovos galiai.

1. Pagrindinė akumuliatoriaus eksperimentinė programa

Teigiamos ir neigiamos medžiagos skiriasi, o ciklo trukmė labai skiriasi, o tai turi įtakos akumuliatoriaus talpos charakteristikoms. Ličio geležies fosfatas (LFP) ir nikelio-kobalto-mangano trinarės medžiagos (NMC) yra plačiai naudojamos kaip katodinės medžiagos ličio jonų antrinėms baterijomis, turinčios unikalių pranašumų. Iš 1 lentelės matyti, kad NMC akumuliatoriaus vardinė talpa, vardinė įtampa ir iškrovimo greitis yra didesni nei LFP akumuliatoriaus.

Įkraukite ir iškraukite LFP ir NMC ličio jonų baterijas pagal tam tikras nuolatinės srovės ir nuolatinės įtampos įkrovimo ir nuolatinės srovės iškrovimo taisykles ir registruokite įkrovimo ir iškrovimo atjungimo įtampą, iškrovos greitį, akumuliatoriaus temperatūros kilimą, eksperimentinę temperatūrą ir akumuliatoriaus talpos pokyčius. įkrovimo ir iškrovimo proceso metu Būklė.

2. Iškrovos greičio įtaka iškrovos galiai Nustatykite temperatūrą ir įkrovimo bei iškrovimo taisykles ir iškraukite LFP akumuliatorių ir NMC akumuliatorių pastovia srove pagal skirtingus iškrovimo laipsnius.

Sureguliuokite temperatūrą atitinkamai: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Iš 1 paveikslo matyti, kad esant tokiai pačiai temperatūrai, didinant iškrovos greitį, bendra LFP akumuliatoriaus iškrovimo talpa rodo mažėjimo tendenciją. Esant tokiam pačiam iškrovimo greičiui, žemos temperatūros pokyčiai turi didesnę įtaką LFP akumuliatorių iškrovimo galiai.

Temperatūrai nukritus žemiau 0 ℃, iškrovimo talpa smarkiai sumažėja ir talpa yra negrįžtama. Verta paminėti, kad LFP baterijos padidina iškrovos pajėgumo susilpnėjimą dėl dvigubos žemos temperatūros ir didelio iškrovimo greičio. Palyginti su LFP akumuliatoriais, NMC baterijos yra jautresnės temperatūrai, o jų iškrovimo talpa labai kinta priklausomai nuo aplinkos temperatūros ir iškrovos greičio.

Iš 2 paveikslo matyti, kad esant tokiai pačiai temperatūrai, bendra NMC baterijos iškrovimo talpa rodo pirmiausia nykimo, o vėliau didėjimo tendenciją. Esant tokiam pačiam iškrovimo greičiui, kuo žemesnė temperatūra, tuo mažesnė iškrovimo talpa.

Didėjant iškrovos greičiui, ličio jonų akumuliatorių iškrovimo talpa ir toliau mažėja. Priežastis ta, kad dėl rimtos poliarizacijos iškrovos įtampa iš anksto sumažinama iki iškrovos atjungimo įtampos, tai yra sutrumpėja iškrovos laikas, iškrova nepakankama, o neigiamas elektrodas Li+ nenukrenta. Visiškai įterpta. Kai akumuliatoriaus išsikrovimo greitis yra nuo 1.5 iki 3.0, iškrovimo talpa pradeda rodyti įvairaus laipsnio atsigavimo požymius. Reakcijai tęsiantis, pačios baterijos temperatūra labai padidės, padidėjus iškrovos greičiui, sustiprės Li+ šiluminio judėjimo pajėgumas, pagreitėja difuzijos greitis, todėl Li+ išsijungimo greitis pagreitėja ir padidėja iškrovimo pajėgumas. Galima daryti išvadą, kad dviguba didelio iškrovimo greičio ir paties akumuliatoriaus temperatūros kilimo įtaka sukelia nemonotonišką akumuliatoriaus reiškinį.

3. Akumuliatoriaus temperatūros kilimo įtaka iškrovimo galiai. NMC baterijos atitinkamai tiriamos 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C iškrovos eksperimentais 30 ℃ temperatūroje, o ryšio kreivė tarp iškrovos talpos ir ličio jonų akumuliatoriaus temperatūros kilimo parodyta 3 paveiksle.

Iš 3 paveikslo matyti, kad esant tokiai pačiai iškrovimo galiai, kuo didesnis iškrovimo greitis, tuo reikšmingesni temperatūros pokyčiai. Išanalizavus tris pastovios srovės iškrovos proceso periodus esant tokiam pačiam iškrovos greičiui, matyti, kad temperatūra daugiausia kyla pradinėje ir vėlyvojoje iškrovos stadijose.

Ketvirta, aplinkos temperatūros įtaka iškrovos galiai Geriausia ličio jonų akumuliatorių darbo temperatūra yra 25–40 ℃. Palyginus 2 ir 3 lenteles, matyti, kad esant žemesnei nei 5°C temperatūrai, dviejų tipų baterijos greitai išsikrauna ir ženkliai sumažėja iškrovimo talpa.

Po žemos temperatūros eksperimento aukšta temperatūra buvo atstatyta. Esant tokiai pat temperatūrai LFP akumuliatoriaus iškrovos talpa sumažėjo 137.1 mAh, o NMC akumuliatoriaus – 47.8 mAh, tačiau temperatūros kilimo ir išsikrovimo laikas nepasikeitė. Galima pastebėti, kad LFP turi gerą šiluminį stabilumą ir tik blogai toleruoja žemą temperatūrą, o akumuliatoriaus talpa negrįžtamai susilpnėja; o NMC baterijos yra jautrios temperatūros pokyčiams.

Penkta, ciklų skaičiaus įtaka iškrovos galiai. 4 paveiksle yra schematinė ličio jonų akumuliatoriaus talpos mažėjimo kreivės diagrama, o iškrovos talpa esant 0.8Q užregistruojama kaip akumuliatoriaus gedimo taškas. Didėjant įkrovimo ir iškrovimo ciklų skaičiui, iškrovimo pajėgumas pradeda mažėti.

1600 mAh LFP akumuliatorius buvo įkrautas ir iškrautas 0.5 ° C temperatūroje ir iškrautas 0.5, 600 ° C temperatūroje, kad būtų atliktas įkrovimo-iškrovimo ciklo eksperimentas. Iš viso buvo atlikta 80 ciklų, o 100% akumuliatoriaus talpos buvo panaudota kaip akumuliatoriaus gedimo kriterijus. Naudokite 5 kaip intervalo laikus, kad analizuotumėte santykinį iškrovos pajėgumo ir talpos slopinimo paklaidos procentą, kaip parodyta XNUMX paveiksle.

2000 mAh NMC akumuliatorius buvo įkraunamas 1.0 C temperatūroje ir iškraunamas 1.0 C temperatūroje, atliekant įkrovimo-iškrovimo ciklo eksperimentą, o 80% akumuliatoriaus talpos buvo paimta kaip akumuliatoriaus talpa pasibaigus jo eksploatavimo laikui. Paimkite pirmuosius 700 kartų ir išanalizuokite iškrovos pajėgumą ir santykinį pajėgumo slopinimo paklaidos procentą, kai intervalas yra 100, kaip parodyta 6 paveiksle.

LFP akumuliatoriaus ir NMC akumuliatoriaus talpa, kai ciklų skaičius yra 0, yra vardinė talpa, tačiau dažniausiai tikroji talpa yra mažesnė už vardinę talpą, todėl po pirmųjų 100 ciklų iškrovos talpa rimtai sumažėja. LFP akumuliatoriaus veikimo laikas yra ilgas, teorinis tarnavimo laikas yra 1,000 kartų; teorinis NMC baterijos veikimo laikas yra 300 kartų. Po tiek pat ciklų NMC akumuliatoriaus talpa mažėja greičiau; kai ciklų skaičius yra 600, NMC akumuliatoriaus talpa sumažėja iki gedimo slenksčio.

6. Išvada

Atliekant ličio jonų baterijų įkrovimo ir iškrovimo eksperimentus, kaip kintamieji naudojami penki katodo medžiagos parametrai, iškrovos greitis, akumuliatoriaus temperatūros kilimas, aplinkos temperatūra ir ciklo skaičius, taip pat analizuojamas ryšys tarp su talpa susijusių charakteristikų ir skirtingų įtakojančių veiksnių. ir baigiant gaunama:

(1) Akumuliatoriaus vardinės temperatūros diapazone tinkama aukšta temperatūra skatina Li+ deinterkalaciją ir įterpimą. Ypač dėl iškrovos pajėgumo, kuo didesnis iškrovos greitis, tuo didesnis šilumos generavimo greitis ir tuo akivaizdesnė elektrocheminė reakcija ličio jonų akumuliatoriaus viduje.

(2) LFP akumuliatorius gerai prisitaiko prie aukštos temperatūros ir iškrovimo greičio įkrovimo ir iškrovimo metu; jis blogai toleruoja žemą temperatūrą, iškrovimo pajėgumas smarkiai sumažėja ir po kaitinimo jo negalima atkurti.

(3) Esant tokiam pačiam įkrovimo ir iškrovimo ciklų skaičiui, LFP akumuliatoriaus veikimo ciklas yra ilgas, o NMC akumuliatoriaus talpa greičiau sumažėja iki 80 % vardinės talpos. (4) Palyginti su LFP akumuliatoriumi, NMC akumuliatoriaus iškrovimo talpa yra jautresnė temperatūrai, o esant dideliam iškrovimo greičiui, iškrovos talpa nėra monotoniška, o temperatūros kilimas labai keičiasi.