ආරෝපණ සහ විසර්ජන චක්‍ර ගණන වැඩි වන විට, බැටරි ධාරිතාව දිගටම ක්ෂය වනු ඇත. ශ්‍රේණිගත ධාරිතාවයෙන් 75% සිට 80% දක්වා ධාරිතාව ක්ෂය වන විට, ලිතියම්-අයන බැටරිය අසාර්ථක තත්ත්වයක පවතින බව සැලකේ. විසර්ජන අනුපාතය, බැටරි උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම සහ පරිසර උෂ්ණත්වය ලිතියම්-අයන බැටරිවල විසර්ජන ධාරිතාව කෙරෙහි වැඩි බලපෑමක් ඇති කරයි.

මෙම ලිපිය බැටරිය සඳහා නියත වෝල්ටීයතාවය සහ නියත ධාරා ආරෝපණය සහ නියත ධාරා විසර්ජනය යන ආරෝපණ සහ විසර්ජන නිර්ණායක අනුගමනය කරයි. විසර්ජන අනුපාතය, බැටරි විසර්ජන උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම සහ පරිසර උෂ්ණත්වය අනුක්‍රමිකව විචල්‍යයන් ලෙස භාවිතා කරන අතර චක්‍රීය අත්හදා බැලීම් ප්‍රමාණාත්මකව සිදු කරනු ලබන අතර විසර්ජන අනුපාතය සහ බැටරි විසර්ජන උෂ්ණත්වය විවිධ කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය යටතේ විශ්ලේෂණය කෙරේ. ලිතියම්-අයන බැටරිවල විසර්ජන ධාරිතාව මත උෂ්ණත්වය, පරිසර උෂ්ණත්වය සහ චක්‍ර කාලවල බලපෑම.

1. බැටරියේ මූලික පර්යේෂණ වැඩසටහන

ධනාත්මක හා ඍණාත්මක ද්රව්ය වෙනස් වන අතර, චක්රයේ ආයු කාලය විශාල වශයෙන් වෙනස් වේ, එය බැටරියේ ධාරිතාව ලක්ෂණ වලට බලපායි. ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LFP) සහ නිකල්-කොබෝල්ට්-මැන්ගනීස් ත්‍රිත්ව ද්‍රව්‍ය (NMC) ලිතියම්-අයන ද්විතියික බැටරි සඳහා කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය ලෙස ඒවායේ සුවිශේෂී වාසි සමඟ බහුලව භාවිතා වේ. NMC බැටරියේ ශ්‍රේණිගත ධාරිතාව, නාමික වෝල්ටීයතාවය සහ විසර්ජන අනුපාතය LFP බැටරියට වඩා වැඩි බව 1 වගුවෙන් දැකිය හැකිය.

LFP සහ NMC lithium-ion බැටරි නිශ්චිත නියත ධාරා සහ නියත වෝල්ටීයතා ආරෝපණ සහ නියත ධාරා විසර්ජන නීතිවලට අනුව ආරෝපණය කර විසර්ජනය කරන්න, සහ ආරෝපණ සහ විසර්ජන කපා හැරීමේ වෝල්ටීයතාවය, විසර්ජන අනුපාතය, බැටරි උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම, පර්යේෂණාත්මක උෂ්ණත්වය සහ බැටරි ධාරිතාව වෙනස්වීම් වාර්තා කරන්න. ආරෝපණ සහ විසර්ජන ක්රියාවලිය තුළ තත්ත්වය.

2. විසර්ජන ධාරිතාව මත විසර්ජන අනුපාතයේ බලපෑම උෂ්ණත්වය සහ ආරෝපණ සහ විසර්ජන නීති සවි කරන්න, සහ විවිධ විසර්ජන අනුපාතයන් අනුව නියත ධාරාවකින් LFP බැටරිය සහ NMC බැටරිය විසර්ජනය කරන්න.

උෂ්ණත්වය පිළිවෙලින් සකස් කරන්න: 35, 25, 10, 5, -5, -15 ° C. එම උෂ්ණත්වයේදීම විසර්ජන අනුපාතය වැඩි කිරීමෙන් LFP බැටරියේ සමස්ත විසර්ජන ධාරිතාව අඩුවීමේ ප්‍රවණතාවක් පෙන්නුම් කරන බව රූප සටහන 1 වෙතින් දැකගත හැකිය. එකම විසර්ජන අනුපාතය යටතේ, අඩු උෂ්ණත්වයේ වෙනස්වීම් LFP බැටරිවල විසර්ජන ධාරිතාව කෙරෙහි වැඩි බලපෑමක් ඇති කරයි.

උෂ්ණත්වය 0 ℃ ට වඩා අඩු වූ විට, විසර්ජන ධාරිතාව දැඩි ලෙස ක්ෂය වන අතර ධාරිතාව ආපසු හැරවිය නොහැකි වේ. LFP බැටරි අඩු උෂ්ණත්වයේ සහ විශාල විසර්ජන අනුපාතයේ ද්විත්ව බලපෑම යටතේ විසර්ජන ධාරිතාව දුර්වල කිරීම උග්ර කරන බව සඳහන් කිරීම වටී. LFP බැටරි සමඟ සසඳන විට, NMC බැටරි උෂ්ණත්වයට වඩා සංවේදී වන අතර, ඒවායේ විසර්ජන ධාරිතාව පරිසර උෂ්ණත්වය සහ විසර්ජන අනුපාතය සමඟ සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වේ.

එම උෂ්ණත්වයේදීම NMC බැටරියේ සමස්ත විසර්ජන ධාරිතාව පළමුව ක්ෂය වීමේ ප්‍රවණතාවක් පෙන්නුම් කරන අතර පසුව ඉහළ යාමේ ප්‍රවණතාවක් පෙන්නුම් කරන බව රූප සටහන 2 වෙතින් දැකගත හැකිය. එකම විසර්ජන අනුපාතය යටතේ, උෂ්ණත්වය අඩු වන අතර, විසර්ජන ධාරිතාව අඩු වේ.

විසර්ජන අනුපාතය වැඩිවීමත් සමඟ ලිතියම්-අයන බැටරිවල විසර්ජන ධාරිතාව අඛණ්ඩව පහත වැටේ. හේතුව බරපතල ධ්‍රැවීකරණය හේතුවෙන් විසර්ජන වෝල්ටීයතාවය කලින් විසර්ජන කපා හැරීමේ වෝල්ටීයතාවයට අඩු වේ, එනම් විසර්ජන කාලය කෙටි වේ, විසර්ජනය ප්‍රමාණවත් නොවේ, සහ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය Li+ වැටෙන්නේ නැත. සම්පූර්ණයෙන්ම කාවැද්දුවා. බැටරි විසර්ජන අනුපාතය 1.5 ත් 3.0 ත් අතර වන විට, විසර්ජන ධාරිතාව විවිධ මට්ටම් දක්වා ප්රකෘතිමත් වීමේ සලකුනු පෙන්වීමට පටන් ගනී. ප්‍රතික්‍රියාව දිගටම සිදුවන විට, විසර්ජන අනුපාතය වැඩිවීමත් සමඟ බැටරියේම උෂ්ණත්වය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වනු ඇත, Li+ හි තාප චලන ධාරිතාව ශක්තිමත් වන අතර විසරණ වේගය වේගවත් වන අතර එමඟින් Li+ හි කාවැද්දීමේ වේගය වේගවත් වේ. විසර්ජන ධාරිතාව ඉහළ යයි. විශාල විසර්ජන අනුපාතයේ ද්විත්ව බලපෑම සහ බැටරියේ උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම බැටරියේ ඒකාකාරී නොවන සංසිද්ධියට හේතු වන බව නිගමනය කළ හැකිය.

3. විසර්ජන ධාරිතාව මත බැටරි උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමේ බලපෑම. NMC බැටරි පිළිවෙලින් 2.0℃ හි 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 30C විසර්ජන අත්හදා බැලීම් වලට භාජනය වන අතර ලිතියම් අයන බැටරියේ විසර්ජන ධාරිතාව සහ උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම අතර සම්බන්ධතා වක්‍රය රූප සටහන 3 හි පෙන්වා ඇත.

එකම විසර්ජන ධාරිතාව යටතේ, විසර්ජන අනුපාතය වැඩි වන තරමට, උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමේ වෙනස්කම් වඩාත් වැදගත් වන බව රූප සටහන 3 වෙතින් දැකිය හැකිය. එකම විසර්ජන අනුපාතය යටතේ නියත ධාරා විසර්ජන ක්රියාවලියේ කාල පරිච්ඡේද තුන විශ්ලේෂණය කිරීමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම ප්රධාන වශයෙන් විසර්ජනයේ ආරම්භක හා ප්රමාද අදියරවල බවයි.

හතරවනුව, විසර්ජන ධාරිතාව මත පරිසර උෂ්ණත්වයේ බලපෑම ලිතියම්-අයන බැටරිවල හොඳම මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය 25-40 ℃ වේ. වගුව 2 සහ වගුව 3 සංසන්දනය කිරීමෙන්, උෂ්ණත්වය 5 ° C ට වඩා අඩු වන විට, බැටරි වර්ග දෙක වේගයෙන් විසර්ජනය වන අතර විසර්ජන ධාරිතාව සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ.

අඩු උෂ්ණත්ව අත්හදා බැලීමෙන් පසු, ඉහළ උෂ්ණත්වය යථා තත්ත්වයට පත් විය. එම උෂ්ණත්වයේ දී, LFP බැටරියේ විසර්ජන ධාරිතාව 137.1mAh කින් අඩු වූ අතර, NMC බැටරිය 47.8mAh කින් අඩු විය, නමුත් උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම සහ විසර්ජන කාලය වෙනස් නොවේ. LFP හොඳ තාප ස්ථායීතාවයක් ඇති බවත්, අඩු උෂ්ණත්වවලදී දුර්වල ඉවසීමක් පමණක් පෙන්නුම් කරන බවත්, බැටරි ධාරිතාව ආපසු හැරවිය නොහැකි දුර්වලතාවයක් ඇති බවත් දැකිය හැකිය; NMC බැටරි උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් වලට සංවේදී වන අතර.

පස්වනුව, විසර්ජන ධාරිතාවය මත චක්‍ර ගණනෙහි බලපෑම Figure 4 යනු ලිතියම්-අයන බැටරියක ධාරිතා දිරාපත්වීමේ වක්‍රයේ ක්‍රමානුකූල රූප සටහනක් වන අතර 0.8Q හි විසර්ජන ධාරිතාව බැටරි අසාර්ථක ලක්ෂ්‍යය ලෙස සටහන් වේ. ආරෝපණ සහ විසර්ජන චක්‍ර ගණන වැඩි වන විට, විසර්ජන ධාරිතාව අඩුවීමක් පෙන්නුම් කිරීමට පටන් ගනී.

ආරෝපණ-විසර්ජන චක්‍ර අත්හදා බැලීමක් සඳහා 1600mAh LFP බැටරියක් ආරෝපණය කර 0.5C දී විසර්ජනය කර 0.5C දී විසර්ජනය කරන ලදී. සම්පූර්ණ චක්‍ර 600 ක් සිදු කරන ලද අතර, බැටරියේ ධාරිතාවයෙන් 80% ක් බැටරි අසමත් වීමේ නිර්ණායකය ලෙස භාවිතා කරන ලදී. රූප සටහන 100 හි පෙන්වා ඇති පරිදි විසර්ජන ධාරිතාව සහ ධාරිතා දුර්වල වීමේ සාපේක්ෂ දෝෂ ප්‍රතිශතය විශ්ලේෂණය කිරීමට විරාම වේලාවන් ලෙස 5 භාවිතා කරන්න.

2000mAh NMC බැටරියක් ආරෝපණ-විසර්ජන චක්‍ර අත්හදා බැලීමක් සඳහා 1.0C දී ආරෝපණය කර 1.0C දී විසර්ජනය කරන ලද අතර බැටරි ධාරිතාවයෙන් 80% ක් එහි ආයු කාලය අවසානයේ බැටරි ධාරිතාව ලෙස ගන්නා ලදී. පළමු වාර 700 ගෙන විසර්ජන ධාරිතාව සහ ධාරිතා දුර්වල කිරීමේ සාපේක්ෂ දෝෂ ප්‍රතිශතය 100 පරතරය ලෙස රූපය 6 හි පෙන්වා ඇති පරිදි විශ්ලේෂණය කරන්න.

චක්‍ර සංඛ්‍යාව 0 වන විට LFP බැටරියේ සහ NMC බැටරියේ ධාරිතාව ශ්‍රේණිගත ධාරිතාව වේ, නමුත් සාමාන්‍යයෙන් සත්‍ය ධාරිතාව ශ්‍රේණිගත ධාරිතාවට වඩා අඩු බැවින් පළමු චක්‍ර 100 න් පසු විසර්ජන ධාරිතාව බරපතල ලෙස ක්ෂය වේ. LFP බැටරිය දිගු චක්‍ර ආයු කාලයක් ඇත, න්‍යායික ආයු කාලය 1,000 ගුණයකි; NMC බැටරියේ සෛද්ධාන්තික ආයු කාලය 300 ගුණයකි. එම චක්‍ර ගණනට පසුව, NMC බැටරි ධාරිතාව වේගයෙන් ක්ෂය වේ; චක්‍ර සංඛ්‍යාව 600 ක් වූ විට, NMC බැටරි ධාරිතාව අසාර්ථක සීමාවට ආසන්නව ක්ෂය වේ.

6. නිගමනය

ලිතියම්-අයන බැටරි මත ආරෝපණය කිරීම සහ විසර්ජනය කිරීමේ අත්හදා බැලීම් හරහා, කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය, විසර්ජන අනුපාතය, බැටරි උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම, පරිසර උෂ්ණත්වය සහ චක්‍ර අංකය යන පරාමිති පහ විචල්‍යයන් ලෙස භාවිතා කරන අතර ධාරිතාවට අදාළ ලක්ෂණ සහ විවිධ බලපෑම් සාධක අතර සම්බන්ධතාවය විශ්ලේෂණය කෙරේ. සහ පහත සඳහන් දේ නිගමනයෙන් ලබා ගනී:

(1) බැටරියේ ශ්‍රේණිගත උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ, උචිත ඉහළ උෂ්ණත්වයක් Li+ විසංයෝජනය සහ කාවැද්දීම ප්‍රවර්ධනය කරයි. විශේෂයෙන්ම විසර්ජන ධාරිතාව සඳහා, විසර්ජන අනුපාතය වැඩි වන තරමට, තාප උත්පාදන අනුපාතය වැඩි වන අතර, ලිතියම්-අයන බැටරිය තුළ ඇති විද්යුත් රසායනික ප්රතික්රියාව වඩාත් පැහැදිලිව පෙනේ.

(2) LFP බැටරිය ආරෝපණය කිරීමේදී සහ විසර්ජනය කිරීමේදී ඉහළ උෂ්ණත්වයට සහ විසර්ජන අනුපාතයට හොඳ අනුවර්තනයක් පෙන්නුම් කරයි; එය අඩු උෂ්ණත්වයට දුර්වල ඉවසීමක් ඇත, විසර්ජන ධාරිතාව දැඩි ලෙස දිරාපත් වන අතර උනුසුම් වීමෙන් පසු නැවත ලබා ගත නොහැක.

(3) එකම ආරෝපණ සහ විසර්ජන චක්‍ර සංඛ්‍යාවක් යටතේ, LFP බැටරියට දිගු චක්‍ර ආයු කාලයක් ඇති අතර, NMC බැටරි ධාරිතාව ශ්‍රේණිගත කළ ධාරිතාවයෙන් 80% දක්වා ඉක්මනින් ක්ෂය වේ. (4) LFP බැටරිය හා සසඳන විට, NMC බැටරියේ විසර්ජන ධාරිතාව උෂ්ණත්වයට වඩා සංවේදී වන අතර, විශාල විසර්ජන අනුපාතයකදී, විසර්ජන ධාරිතාව ඒකාකාරී නොවන අතර උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වේ.