ചാർജിന്റെയും ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളുകളുടെയും എണ്ണം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ബാറ്ററി ശേഷി ക്ഷയിച്ചുകൊണ്ടേയിരിക്കും. റേറ്റുചെയ്ത ശേഷിയുടെ 75% മുതൽ 80% വരെ ശേഷി ക്ഷയിക്കുമ്പോൾ, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി ഒരു പരാജയാവസ്ഥയിലാണെന്ന് കണക്കാക്കുന്നു. ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക്, ബാറ്ററി താപനില വർദ്ധനവ്, ആംബിയന്റ് താപനില എന്നിവ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷിയിൽ കൂടുതൽ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.

ഈ പേപ്പർ സ്ഥിരമായ വോൾട്ടേജ്, സ്ഥിരമായ നിലവിലെ ചാർജിംഗ്, ബാറ്ററിയുടെ സ്ഥിരമായ കറന്റ് ഡിസ്ചാർജ് എന്നിവയുടെ ചാർജ്ജിംഗ്, ഡിസ്ചാർജിംഗ് മാനദണ്ഡങ്ങൾ സ്വീകരിക്കുന്നു. ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക്, ബാറ്ററി ഡിസ്ചാർജ് താപനില വർദ്ധനവ്, ആംബിയന്റ് താപനില എന്നിവ തുടർച്ചയായി വേരിയബിളുകളായി ഉപയോഗിക്കുകയും ചാക്രിക പരീക്ഷണങ്ങൾ അളവനുസരിച്ച് നടത്തുകയും ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കും ബാറ്ററി ഡിസ്ചാർജ് താപനിലയും വ്യത്യസ്ത കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് കീഴിൽ വിശകലനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷിയിൽ താപനില, അന്തരീക്ഷ താപനില, സൈക്കിൾ സമയം എന്നിവയുടെ സ്വാധീനം.

1. ബാറ്ററിയുടെ അടിസ്ഥാന പരീക്ഷണ പരിപാടി

പോസിറ്റീവ്, നെഗറ്റീവ് മെറ്റീരിയലുകൾ വ്യത്യസ്തമാണ്, സൈക്കിൾ ലൈഫ് വളരെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് ബാറ്ററിയുടെ ശേഷി സവിശേഷതകളെ ബാധിക്കുന്നു. ലിഥിയം അയേൺ ഫോസ്ഫേറ്റ് (LFP), നിക്കൽ-കോബാൾട്ട്-മാംഗനീസ് ടെർനറി മെറ്റീരിയലുകൾ (NMC) എന്നിവ ലിഥിയം-അയൺ സെക്കൻഡറി ബാറ്ററികൾക്കായുള്ള കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലുകളായി അവയുടെ സവിശേഷ ഗുണങ്ങളോടെ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. NMC ബാറ്ററിയുടെ റേറ്റുചെയ്ത ശേഷി, നാമമാത്ര വോൾട്ടേജ്, ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക് എന്നിവ LFP ബാറ്ററിയേക്കാൾ കൂടുതലാണെന്ന് പട്ടിക 1-ൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും.

ചില സ്ഥിരമായ കറന്റ്, സ്ഥിരമായ വോൾട്ടേജ് ചാർജിംഗ്, സ്ഥിരമായ കറന്റ് ഡിസ്ചാർജ് നിയമങ്ങൾ അനുസരിച്ച് LFP, NMC ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ ചാർജ് ചെയ്യുകയും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുക, കൂടാതെ ചാർജും ഡിസ്ചാർജ് കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജ്, ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക്, ബാറ്ററി താപനില വർദ്ധനവ്, പരീക്ഷണാത്മക താപനില, ബാറ്ററി ശേഷി മാറ്റങ്ങൾ എന്നിവ രേഖപ്പെടുത്തുക. ചാർജ്, ഡിസ്ചാർജ് പ്രക്രിയയുടെ അവസ്ഥയിൽ.

2. ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റിയിലെ ഡിസ്ചാർജ് റേറ്റിന്റെ സ്വാധീനം താപനിലയും ചാർജും ഡിസ്ചാർജ് നിയമങ്ങളും ശരിയാക്കുക, കൂടാതെ എൽഎഫ്പി ബാറ്ററിയും എൻഎംസി ബാറ്ററിയും വ്യത്യസ്ത ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കുകൾക്കനുസരിച്ച് സ്ഥിരമായ വൈദ്യുതധാരയിൽ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുക.

താപനില യഥാക്രമം ക്രമീകരിക്കുക: 35, 25, 10, 5, -5, -15 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്. അതേ താപനിലയിൽ, ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, എൽഎഫ്പി ബാറ്ററിയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി കുറയുന്ന പ്രവണത കാണിക്കുന്നതായി ചിത്രം 1 ൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും. അതേ ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കിൽ, താഴ്ന്ന താപനിലയിലെ മാറ്റങ്ങൾ എൽഎഫ്പി ബാറ്ററികളുടെ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷിയിൽ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.

താപനില 0 ℃-ൽ താഴെയാകുമ്പോൾ, ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റി ഗുരുതരമായി ക്ഷയിക്കുകയും ശേഷി മാറ്റാനാകാത്തതുമാണ്. കുറഞ്ഞ താപനിലയുടെയും വലിയ ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കിന്റെയും ഇരട്ട സ്വാധീനത്തിൽ എൽഎഫ്പി ബാറ്ററികൾ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷിയുടെ ശോഷണം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. എൽഎഫ്പി ബാറ്ററികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, എൻഎംസി ബാറ്ററികൾ താപനിലയോട് കൂടുതൽ സെൻസിറ്റീവ് ആണ്, കൂടാതെ ആംബിയന്റ് താപനിലയും ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കും അനുസരിച്ച് അവയുടെ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി ഗണ്യമായി മാറുന്നു.

അതേ ഊഷ്മാവിൽ, NMC ബാറ്ററിയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റി ആദ്യം ക്ഷയിക്കുകയും പിന്നീട് ഉയരുകയും ചെയ്യുന്ന പ്രവണത കാണിക്കുന്നതായി ചിത്രം 2-ൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും. ഒരേ ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കിൽ, താഴ്ന്ന താപനില, ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി കുറയുന്നു.

ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുന്നതോടെ, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി കുറയുന്നത് തുടരുന്നു. കാരണം, ഗുരുതരമായ ധ്രുവീകരണം കാരണം, ഡിസ്ചാർജ് വോൾട്ടേജ് മുൻകൂട്ടി ഡിസ്ചാർജ് കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജിലേക്ക് കുറയുന്നു, അതായത്, ഡിസ്ചാർജ് സമയം കുറയുന്നു, ഡിസ്ചാർജ് അപര്യാപ്തമാണ്, കൂടാതെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് Li+ വീഴുന്നില്ല. പൂർണ്ണമായും ഉൾച്ചേർത്തു. ബാറ്ററി ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക് 1.5 നും 3.0 നും ഇടയിലായിരിക്കുമ്പോൾ, ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി വിവിധ ഡിഗ്രികളിൽ വീണ്ടെടുക്കുന്നതിന്റെ ലക്ഷണങ്ങൾ കാണിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. പ്രതികരണം തുടരുമ്പോൾ, ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് ബാറ്ററിയുടെ താപനില തന്നെ ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കും, Li+ ന്റെ താപ ചലന ശേഷി ശക്തിപ്പെടുത്തുകയും വ്യാപന വേഗത ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, അങ്ങനെ Li+ ന്റെ ഡീ-എംബെഡിംഗ് വേഗത ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു. ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി ഉയരുന്നു. വലിയ ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കിന്റെ ഇരട്ട സ്വാധീനവും ബാറ്ററിയുടെ താപനില വർദ്ധനവും ബാറ്ററിയുടെ ഏകതാനമല്ലാത്ത പ്രതിഭാസത്തിന് കാരണമാകുമെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം.

3. ഡിസ്ചാർജ് ശേഷിയിൽ ബാറ്ററി താപനില വർദ്ധനവിന്റെ സ്വാധീനം. NMC ബാറ്ററികൾ യഥാക്രമം 2.0℃-ൽ 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 30C ഡിസ്ചാർജ് പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകുന്നു, കൂടാതെ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയുടെ ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റിയും താപനില വർദ്ധനവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധ വക്രം ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഒരേ ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റിക്ക് കീഴിൽ, ഉയർന്ന ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക്, താപനില വർദ്ധനവ് കൂടുതൽ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നതായി ചിത്രം 3 ൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും. ഒരേ ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കിന് കീഴിലുള്ള സ്ഥിരമായ നിലവിലെ ഡിസ്ചാർജ് പ്രക്രിയയുടെ മൂന്ന് കാലഘട്ടങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്യുന്നത് താപനില വർദ്ധനവ് പ്രധാനമായും ഡിസ്ചാർജിന്റെ പ്രാരംഭ, അവസാന ഘട്ടങ്ങളിലാണെന്ന് കാണിക്കുന്നു.

നാലാമതായി, ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റിയിലെ അന്തരീക്ഷ താപനിലയുടെ സ്വാധീനം ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ഏറ്റവും മികച്ച പ്രവർത്തന താപനില 25-40 ℃ ആണ്. ടേബിൾ 2, ടേബിൾ 3 എന്നിവയുടെ താരതമ്യത്തിൽ നിന്ന്, താപനില 5 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ താഴെയായിരിക്കുമ്പോൾ, രണ്ട് തരം ബാറ്ററികൾ അതിവേഗം ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുകയും ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി ഗണ്യമായി കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു.

താഴ്ന്ന താപനില പരീക്ഷണത്തിന് ശേഷം ഉയർന്ന താപനില പുനഃസ്ഥാപിച്ചു. അതേ താപനിലയിൽ, LFP ബാറ്ററിയുടെ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി 137.1mAh കുറഞ്ഞു, NMC ബാറ്ററി 47.8mAh കുറഞ്ഞു, എന്നാൽ താപനില വർദ്ധനവും ഡിസ്ചാർജ് സമയവും മാറിയില്ല. എൽഎഫ്‌പിക്ക് നല്ല താപ സ്ഥിരതയുണ്ടെന്നും കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ മോശം സഹിഷ്ണുത മാത്രമേ കാണിക്കുന്നുള്ളൂവെന്നും ബാറ്ററി കപ്പാസിറ്റിക്ക് മാറ്റാനാകാത്ത ശോഷണം ഉണ്ടെന്നും കാണാൻ കഴിയും; എൻഎംസി ബാറ്ററികൾ താപനില മാറ്റങ്ങളോട് സംവേദനക്ഷമമാണ്.

അഞ്ചാമതായി, ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റിയിലെ സൈക്കിളുകളുടെ എണ്ണത്തിന്റെ സ്വാധീനം ചിത്രം 4 ഒരു ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയുടെ കപ്പാസിറ്റി ഡീകേ കർവിന്റെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രമാണ്, കൂടാതെ 0.8Q-ലെ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി ബാറ്ററി പരാജയ പോയിന്റായി രേഖപ്പെടുത്തുന്നു. ചാർജിന്റെയും ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളുകളുടെയും എണ്ണം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി കുറയാൻ തുടങ്ങുന്നു.

ചാർജ്-ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിൾ പരീക്ഷണത്തിനായി 1600mAh LFP ബാറ്ററി ചാർജ് ചെയ്യുകയും 0.5C-ൽ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുകയും 0.5C-ൽ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുകയും ചെയ്തു. മൊത്തം 600 സൈക്കിളുകൾ നടത്തി, ബാറ്ററി ശേഷിയുടെ 80% ബാറ്ററി പരാജയത്തിന്റെ മാനദണ്ഡമായി ഉപയോഗിച്ചു. ചിത്രം 100-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റിയുടെയും കപ്പാസിറ്റി അറ്റന്യൂവേഷന്റെയും ആപേക്ഷിക പിശക് ശതമാനം വിശകലനം ചെയ്യാൻ ഇടവേള സമയമായി 5 ഉപയോഗിക്കുക.

ചാർജ്-ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിൾ പരീക്ഷണത്തിനായി 2000mAh NMC ബാറ്ററി 1.0C-ൽ ചാർജ് ചെയ്യുകയും 1.0C-ൽ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുകയും ചെയ്തു, കൂടാതെ ബാറ്ററി കപ്പാസിറ്റിയുടെ 80% അതിന്റെ ജീവിതാവസാനം ബാറ്ററി ശേഷിയായി കണക്കാക്കി. ആദ്യത്തെ 700 തവണ എടുത്ത്, ചിത്രം 100-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റിയും ശേഷി കുറയുന്നതിന്റെ ആപേക്ഷിക പിശക് ശതമാനവും 6 ഇടവേളയായി വിശകലനം ചെയ്യുക.

സൈക്കിളുകളുടെ എണ്ണം 0 ആയിരിക്കുമ്പോൾ LFP ബാറ്ററിയുടെയും NMC ബാറ്ററിയുടെയും ശേഷി റേറ്റുചെയ്ത ശേഷിയാണ്, എന്നാൽ സാധാരണയായി യഥാർത്ഥ ശേഷി റേറ്റുചെയ്ത ശേഷിയേക്കാൾ കുറവാണ്, അതിനാൽ ആദ്യത്തെ 100 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം, ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി ഗുരുതരമായി നശിക്കുന്നു. LFP ബാറ്ററിക്ക് ഒരു നീണ്ട സൈക്കിൾ ലൈഫ് ഉണ്ട്, സൈദ്ധാന്തിക ജീവിതം 1,000 മടങ്ങാണ്; NMC ബാറ്ററിയുടെ സൈദ്ധാന്തിക ആയുസ്സ് 300 മടങ്ങാണ്. അതേ എണ്ണം സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം, എൻഎംസി ബാറ്ററി ശേഷി വേഗത്തിൽ ക്ഷയിക്കുന്നു; സൈക്കിളുകളുടെ എണ്ണം 600 ആയിരിക്കുമ്പോൾ, എൻഎംസി ബാറ്ററി ശേഷി പരാജയത്തിന്റെ പരിധിക്ക് അടുത്ത് ക്ഷയിക്കുന്നു.

6. ഉപസംഹാരം

ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിൽ ചാർജിംഗ്, ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യൽ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ, കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലിന്റെ അഞ്ച് പാരാമീറ്ററുകൾ, ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക്, ബാറ്ററി താപനില വർദ്ധനവ്, ആംബിയന്റ് താപനില, സൈക്കിൾ നമ്പർ എന്നിവ വേരിയബിളുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ശേഷിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സവിശേഷതകളും വ്യത്യസ്ത സ്വാധീന ഘടകങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം വിശകലനം ചെയ്യുന്നു. കൂടാതെ ഇനിപ്പറയുന്നവ നിഗമനത്തിൽ ലഭിക്കും:

(1) ബാറ്ററിയുടെ റേറ്റുചെയ്ത താപനില പരിധിക്കുള്ളിൽ, ഉചിതമായ ഉയർന്ന താപനില Li+ ന്റെ ഡീഇന്റർകലേഷനും എംബെഡ്‌മെന്റും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു. പ്രത്യേകിച്ചും ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റിക്ക്, ഡിസ്ചാർജ് നിരക്ക് കൂടുന്തോറും താപ ഉൽപാദന നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുകയും ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററിക്കുള്ളിലെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതികരണം കൂടുതൽ വ്യക്തമാവുകയും ചെയ്യും.

(2) എൽഎഫ്പി ബാറ്ററി ചാർജിലും ഡിസ്ചാർജിലും ഉയർന്ന താപനിലയിലും ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കിലും നല്ല പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ കാണിക്കുന്നു; ഇതിന് കുറഞ്ഞ താപനിലയോട് സഹിഷ്ണുത കുറവാണ്, ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി ഗുരുതരമായി ക്ഷയിക്കുന്നു, ചൂടാക്കിയ ശേഷം വീണ്ടെടുക്കാൻ കഴിയില്ല.

(3) അതേ എണ്ണം ചാർജിന്റെയും ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളുകളുടെയും കീഴിൽ, LFP ബാറ്ററിക്ക് ദീർഘമായ സൈക്കിൾ ലൈഫ് ഉണ്ട്, കൂടാതെ NMC ബാറ്ററി ശേഷി റേറ്റുചെയ്ത ശേഷിയുടെ 80% വരെ വേഗത്തിൽ ക്ഷയിക്കുന്നു. (4) LFP ബാറ്ററിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, NMC ബാറ്ററിയുടെ ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റി താപനിലയോട് കൂടുതൽ സെൻസിറ്റീവ് ആണ്, കൂടാതെ വലിയ ഡിസ്ചാർജ് നിരക്കിൽ, ഡിസ്ചാർജ് കപ്പാസിറ്റി ഏകതാനമല്ല, താപനില വർദ്ധനവ് ഗണ്യമായി മാറുന്നു.