Apabila bilangan kitaran cas dan nyahcas meningkat, kapasiti bateri akan terus mereput. Apabila kapasiti mereput kepada 75% hingga 80% daripada kapasiti undian, bateri litium-ion dianggap berada dalam keadaan gagal. Kadar nyahcas, kenaikan suhu bateri dan suhu ambien mempunyai kesan yang lebih besar pada kapasiti nyahcas bateri litium-ion.

Kertas ini mengguna pakai kriteria pengecasan dan nyahcas voltan malar dan pengecasan arus malar dan nyahcas arus malar untuk bateri. Kadar nyahcas, kenaikan suhu nyahcas bateri, dan suhu ambien digunakan secara berturut-turut sebagai pembolehubah dan eksperimen kitaran dijalankan secara kuantitatif, dan kadar nyahcas dan suhu nyahcas bateri dianalisis di bawah bahan katod yang berbeza. Pengaruh suhu, suhu ambien dan masa kitaran ke atas kapasiti nyahcas bateri litium-ion.

1. Program percubaan asas bateri

Bahan positif dan negatif adalah berbeza, dan hayat kitaran sangat berbeza, yang mempengaruhi ciri kapasiti bateri. Litium besi fosfat (LFP) dan bahan ternari nikel-kobalt-mangan (NMC) digunakan secara meluas sebagai bahan katod untuk bateri sekunder litium-ion dengan kelebihan uniknya. Ia boleh dilihat daripada Jadual 1 bahawa kapasiti undian, voltan nominal, dan kadar nyahcas bateri NMC adalah lebih tinggi daripada bateri LFP.

Cas dan nyahcas bateri litium-ion LFP dan NMC mengikut peraturan pengecasan arus dan voltan malar tertentu dan peraturan nyahcas arus malar, dan rekodkan voltan potong cas dan nyahcas, kadar nyahcas, kenaikan suhu bateri, suhu percubaan dan perubahan kapasiti bateri semasa proses cas dan pelepasan Keadaan.

2. Pengaruh kadar nyahcas pada kapasiti nyahcas Betulkan suhu dan peraturan caj dan nyahcas, dan nyahcas bateri LFP dan bateri NMC pada arus malar mengikut kadar nyahcas yang berbeza.

Laraskan suhu masing-masing: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Ia boleh dilihat daripada Rajah 1 bahawa pada suhu yang sama, dengan meningkatkan kadar nyahcas, kapasiti nyahcas keseluruhan bateri LFP menunjukkan arah aliran menurun. Di bawah kadar nyahcas yang sama, perubahan dalam suhu rendah mempunyai kesan yang lebih besar pada kapasiti nyahcas bateri LFP.

Apabila suhu turun di bawah 0 ℃, kapasiti nyahcas mereput dengan teruk dan kapasiti tidak dapat dipulihkan. Perlu diingat bahawa bateri LFP memburukkan lagi pengecilan kapasiti nyahcas di bawah pengaruh dwi suhu rendah dan kadar nyahcas yang besar. Berbanding dengan bateri LFP, bateri NMC lebih sensitif kepada suhu, dan kapasiti nyahcasnya berubah dengan ketara dengan suhu ambien dan kadar nyahcas.

Ia boleh dilihat daripada Rajah 2 bahawa pada suhu yang sama, kapasiti nyahcas keseluruhan bateri NMC menunjukkan trend pereputan pertama dan kemudian meningkat. Di bawah kadar nyahcas yang sama, semakin rendah suhu, semakin rendah kapasiti nyahcas.

Dengan peningkatan kadar nyahcas, kapasiti nyahcas bateri litium-ion terus menurun. Sebabnya adalah kerana polarisasi yang serius, voltan nyahcas dikurangkan kepada voltan pemotongan pelepasan terlebih dahulu, iaitu, masa nyahcas dipendekkan, nyahcas tidak mencukupi, dan elektrod negatif Li+ tidak jatuh. Terbenam sepenuhnya. Apabila kadar nyahcas bateri adalah antara 1.5 dan 3.0, kapasiti nyahcas mula menunjukkan tanda-tanda pemulihan kepada tahap yang berbeza-beza. Apabila tindak balas berterusan, suhu bateri itu sendiri akan meningkat dengan ketara dengan peningkatan kadar nyahcas, kapasiti pergerakan haba Li+ diperkukuh, dan kelajuan resapan dipercepatkan, supaya kelajuan nyahbenam Li+ dipercepatkan dan kapasiti pelepasan meningkat. Dapat disimpulkan bahawa pengaruh dwi kadar nyahcas yang besar dan kenaikan suhu bateri itu sendiri menyebabkan fenomena tidak monotonik bateri.

3. Pengaruh kenaikan suhu bateri ke atas kapasiti nyahcas. Bateri NMC masing-masing tertakluk kepada eksperimen nyahcas 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C pada 30℃, dan lengkung hubungan antara kapasiti nyahcas dan kenaikan suhu bateri lithium-ion ditunjukkan dalam Rajah 3. Ditunjukkan.

Ia boleh dilihat daripada Rajah 3 bahawa di bawah kapasiti nyahcas yang sama, semakin tinggi kadar nyahcas, semakin ketara perubahan kenaikan suhu. Menganalisis tiga tempoh proses nyahcas arus malar di bawah kadar nyahcas yang sama menunjukkan bahawa kenaikan suhu terutamanya pada peringkat awal dan akhir nyahcas.

Keempat, pengaruh suhu ambien pada kapasiti nyahcas Suhu operasi terbaik bateri lithium-ion ialah 25-40 ℃. Daripada perbandingan Jadual 2 dan Jadual 3, dapat dilihat apabila suhu lebih rendah daripada 5°C, kedua-dua jenis bateri dinyahcas dengan cepat dan kapasiti nyahcas berkurangan dengan ketara.

Selepas percubaan suhu rendah, suhu tinggi dipulihkan. Pada suhu yang sama, kapasiti nyahcas bateri LFP berkurangan sebanyak 137.1mAh, dan bateri NMC berkurangan sebanyak 47.8mAh, tetapi kenaikan suhu dan masa nyahcas tidak berubah. Ia boleh dilihat bahawa LFP mempunyai kestabilan terma yang baik dan hanya mempamerkan toleransi yang lemah pada suhu rendah, dan kapasiti bateri mempunyai pengecilan tidak dapat dipulihkan; manakala bateri NMC sensitif kepada perubahan suhu.

Kelima, pengaruh bilangan kitaran pada kapasiti nyahcas Rajah 4 ialah gambarajah skema lengkung pereputan kapasiti bateri lithium-ion, dan kapasiti nyahcas pada 0.8Q direkodkan sebagai titik kegagalan bateri. Apabila bilangan kitaran cas dan nyahcas meningkat, kapasiti nyahcas mula menunjukkan penurunan.

Bateri LFP 1600mAh telah dicas dan dinyahcas pada 0.5C dan dinyahcas pada 0.5C untuk percubaan kitaran caj-nyahcas. Sebanyak 600 kitaran telah dilakukan, dan 80% daripada kapasiti bateri digunakan sebagai kriteria kegagalan bateri. Gunakan 100 sebagai masa selang untuk menganalisis peratusan ralat relatif kapasiti nyahcas dan pengecilan kapasiti, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.

Bateri NMC 2000mAh telah dicas pada 1.0C dan dinyahcas pada 1.0C untuk percubaan kitaran cas-nyahcas, dan 80% daripada kapasiti bateri telah diambil sebagai kapasiti bateri pada penghujung hayatnya. Ambil 700 kali pertama dan analisis kapasiti nyahcas dan peratusan ralat relatif pengecilan kapasiti dengan 100 sebagai selang, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.

Kapasiti bateri LFP dan bateri NMC apabila bilangan kitaran ialah 0 ialah kapasiti undian, tetapi biasanya kapasiti sebenar adalah kurang daripada kapasiti undian, jadi selepas 100 kitaran pertama, kapasiti pelepasan mereput dengan serius. Bateri LFP mempunyai hayat kitaran yang panjang, hayat teori ialah 1,000 kali; hayat teori bateri NMC ialah 300 kali ganda. Selepas bilangan kitaran yang sama, kapasiti bateri NMC mereput lebih cepat; apabila bilangan kitaran ialah 600, kapasiti bateri NMC mereput hampir dengan ambang kegagalan.

6. kesimpulan

Melalui eksperimen mengecas dan menyahcas pada bateri litium-ion, lima parameter bahan katod, kadar nyahcas, kenaikan suhu bateri, suhu ambien dan nombor kitaran digunakan sebagai pembolehubah, dan hubungan antara ciri berkaitan kapasiti dan faktor pengaruh yang berbeza dianalisis, dan yang berikut diperoleh sebagai kesimpulan:

(1) Dalam julat suhu terkadar bateri, suhu tinggi yang sesuai menggalakkan penyahinterkalaan dan pembenaman Li+. Terutama untuk kapasiti nyahcas, semakin besar kadar nyahcas, semakin besar kadar penjanaan haba, dan semakin jelas tindak balas elektrokimia di dalam bateri lithium-ion.

(2) Bateri LFP menunjukkan kebolehsuaian yang baik kepada suhu tinggi dan kadar nyahcas semasa pengecasan dan nyahcas; ia mempunyai toleransi yang lemah kepada suhu rendah, kapasiti pelepasan mereput dengan teruk, dan tidak boleh dipulihkan selepas pemanasan.

(3) Di bawah bilangan kitaran cas dan nyahcas yang sama, bateri LFP mempunyai hayat kitaran yang panjang, dan kapasiti bateri NMC mereput kepada 80% daripada kapasiti undian dengan lebih cepat. (4) Berbanding dengan bateri LFP, kapasiti nyahcas bateri NMC adalah lebih sensitif kepada suhu, dan pada kadar nyahcas yang besar, kapasiti nyahcas tidak monotonik dan kenaikan suhu berubah dengan ketara.