Ndërsa numri i cikleve të karikimit dhe shkarkimit rritet, kapaciteti i baterisë do të vazhdojë të zbehet. Kur kapaciteti zvogëlohet në 75% deri në 80% të kapacitetit të vlerësuar, bateria litium-jon konsiderohet të jetë në gjendje dështimi. Shkalla e shkarkimit, rritja e temperaturës së baterisë dhe temperatura e ambientit kanë një ndikim më të madh në kapacitetin e shkarkimit të baterive litium-jon.

Ky dokument miraton kriteret e karikimit dhe shkarkimit të tensionit konstant dhe ngarkimit të rrymës konstante dhe shkarkimit të rrymës konstante për baterinë. Shkalla e shkarkimit, rritja e temperaturës së shkarkimit të baterisë dhe temperatura e ambientit përdoren në mënyrë të njëpasnjëshme si variabla dhe eksperimentet ciklike kryhen në mënyrë sasiore, dhe shkalla e shkarkimit dhe temperatura e shkarkimit të baterisë analizohen nën materiale të ndryshme katodike. Ndikimi i temperaturës, temperaturës së ambientit dhe kohërave të ciklit në kapacitetin e shkarkimit të baterive litium-jon.

1. Programi bazë eksperimental i baterisë

Materialet pozitive dhe negative janë të ndryshme, dhe jetëgjatësia e ciklit ndryshon shumë, gjë që ndikon në karakteristikat e kapacitetit të baterisë. Fosfati i hekurit litium (LFP) dhe materialet treshe nikel-kobalt-mangan (NMC) përdoren gjerësisht si materiale katodë për bateritë sekondare litium-jon me avantazhet e tyre unike. Mund të shihet nga Tabela 1 se kapaciteti i vlerësuar, voltazhi nominal dhe shkalla e shkarkimit të baterisë NMC janë më të larta se ato të baterisë LFP.

Ngarkoni dhe shkarkoni bateritë litium-jon LFP dhe NMC sipas rregullave të caktuara të ngarkimit të rrymës dhe tensionit konstant dhe shkarkimit të rrymës konstante dhe regjistroni tensionin e ndërprerjes së ngarkimit dhe shkarkimit, shkallën e shkarkimit, rritjen e temperaturës së baterisë, temperaturën eksperimentale dhe ndryshimet e kapacitetit të baterisë gjatë procesit të ngarkimit dhe shkarkimit Gjendja.

2. Ndikimi i shkallës së shkarkimit në kapacitetin e shkarkimit Rregulloni rregullat e temperaturës dhe ngarkimit dhe shkarkimit dhe shkarkojeni baterinë LFP dhe baterinë NMC me një rrymë konstante sipas shkallëve të ndryshme të shkarkimit.

Rregulloni temperaturën përkatësisht: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Nga Figura 1 mund të shihet se në të njëjtën temperaturë, duke rritur shkallën e shkarkimit, kapaciteti i përgjithshëm i shkarkimit të baterisë LFP tregon një tendencë në rënie. Nën të njëjtën shkallë shkarkimi, ndryshimet në temperaturën e ulët kanë një ndikim më të madh në kapacitetin e shkarkimit të baterive LFP.

Kur temperatura bie nën 0 ℃, kapaciteti i shkarkimit zvogëlohet rëndë dhe kapaciteti është i pakthyeshëm. Vlen të përmendet se bateritë LFP përkeqësojnë zbutjen e kapacitetit të shkarkimit nën ndikimin e dyfishtë të temperaturës së ulët dhe shkallës së madhe të shkarkimit. Krahasuar me bateritë LFP, bateritë NMC janë më të ndjeshme ndaj temperaturës dhe kapaciteti i tyre i shkarkimit ndryshon ndjeshëm me temperaturën e ambientit dhe shkallën e shkarkimit.

Mund të shihet nga Figura 2 se në të njëjtën temperaturë, kapaciteti i përgjithshëm i shkarkimit të baterisë NMC tregon një prirje të fillimit të kalbjes dhe më pas të rritjes. Nën të njëjtën shkallë shkarkimi, sa më e ulët të jetë temperatura, aq më i ulët është kapaciteti i shkarkimit.

Me rritjen e shkallës së shkarkimit, kapaciteti i shkarkimit të baterive litium-jon vazhdon të bjerë. Arsyeja është se për shkak të polarizimit serioz, tensioni i shkarkimit zvogëlohet paraprakisht në tensionin e ndërprerjes së shkarkimit, domethënë shkurtohet koha e shkarkimit, shkarkimi është i pamjaftueshëm dhe elektroda negative Li+ nuk bie. E ngulitur plotësisht. Kur shkalla e shkarkimit të baterisë është midis 1.5 dhe 3.0, kapaciteti i shkarkimit fillon të tregojë shenja rikuperimi në shkallë të ndryshme. Ndërsa reagimi vazhdon, temperatura e vetë baterisë do të rritet ndjeshëm me rritjen e shkallës së shkarkimit, kapaciteti i lëvizjes termike të Li+ forcohet dhe shpejtësia e difuzionit përshpejtohet, në mënyrë që shpejtësia e çmontimit të Li+ të përshpejtohet dhe rritet kapaciteti i shkarkimit. Mund të konkludohet se ndikimi i dyfishtë i shkallës së madhe të shkarkimit dhe rritja e temperaturës së vetë baterisë shkakton fenomenin jo monotonik të baterisë.

3. Ndikimi i rritjes së temperaturës së baterisë në kapacitetin e shkarkimit. Bateritë NMC i nënshtrohen përkatësisht eksperimenteve të shkarkimit 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C në 30℃, dhe kurba e marrëdhënies ndërmjet kapacitetit të shkarkimit dhe rritjes së temperaturës së baterisë litium-jon tregohet në figurën 3. Treguar.

Mund të shihet nga Figura 3 se me të njëjtin kapacitet shkarkimi, sa më i lartë të jetë shkalla e shkarkimit, aq më domethënëse ndryshimet e rritjes së temperaturës. Analizimi i tre periudhave të procesit të shkarkimit të rrymës konstante nën të njëjtën shkallë shkarkimi tregon se rritja e temperaturës është kryesisht në fazat fillestare dhe të vonshme të shkarkimit.

Së katërti, ndikimi i temperaturës së ambientit në kapacitetin e shkarkimit. Temperatura më e mirë e funksionimit të baterive litium-jon është 25-40 ℃. Nga krahasimi i tabelës 2 dhe tabelës 3, mund të shihet se kur temperatura është më e ulët se 5°C, të dy llojet e baterive shkarkohen me shpejtësi dhe kapaciteti i shkarkimit zvogëlohet ndjeshëm.

Pas eksperimentit me temperaturë të ulët, temperatura e lartë u rivendos. Në të njëjtën temperaturë, kapaciteti i shkarkimit të baterisë LFP u ul me 137.1 mAh, dhe bateria NMC u ul me 47.8 mAh, por rritja e temperaturës dhe koha e shkarkimit nuk ndryshuan. Mund të shihet se LFP ka stabilitet të mirë termik dhe shfaq vetëm tolerancë të dobët në temperatura të ulëta, dhe kapaciteti i baterisë ka një dobësim të pakthyeshëm; ndërsa bateritë NMC janë të ndjeshme ndaj ndryshimeve të temperaturës.

Së pesti, ndikimi i numrit të cikleve në kapacitetin e shkarkimit Figura 4 është një diagram skematik i kurbës së zbërthimit të kapacitetit të një baterie litium-jon, dhe kapaciteti i shkarkimit në 0.8Q regjistrohet si pika e dështimit të baterisë. Ndërsa numri i cikleve të ngarkimit dhe shkarkimit rritet, kapaciteti i shkarkimit fillon të tregojë një rënie.

Një bateri LFP 1600 mAh u ngarkua dhe u shkarkua në 0.5C dhe u shkarkua në 0.5C për një eksperiment të ciklit ngarkim-shkarkim. Janë kryer gjithsej 600 cikle dhe 80% e kapacitetit të baterisë është përdorur si kriter i dështimit të baterisë. Përdorni 100 si kohë intervali për të analizuar përqindjen e gabimit relativ të kapacitetit të shkarkimit dhe zbutjes së kapacitetit, siç tregohet në Figurën 5.

Një bateri NMC 2000 mAh u ngarkua në 1.0C dhe u shkarkua në 1.0C për një eksperiment të ciklit të ngarkimit-shkarkimit dhe 80% e kapacitetit të baterisë u mor si kapacitet i baterisë në fund të jetës së saj. Merrni 700 herët e para dhe analizoni kapacitetin e shkarkimit dhe përqindjen e gabimit relativ të dobësimit të kapacitetit me 100 si interval, siç tregohet në Figurën 6.

Kapaciteti i baterisë LFP dhe baterisë NMC kur numri i cikleve është 0 është kapaciteti i vlerësuar, por zakonisht kapaciteti aktual është më i vogël se kapaciteti i vlerësuar, kështu që pas 100 cikleve të para, kapaciteti i shkarkimit zvogëlohet seriozisht. Bateria LFP ka një jetë të gjatë cikli, jeta teorike është 1,000 herë; jetëgjatësia teorike e baterisë NMC është 300 herë. Pas të njëjtit numër ciklesh, kapaciteti i baterisë NMC zvogëlohet më shpejt; kur numri i cikleve është 600, kapaciteti i baterisë NMC zvogëlohet afër pragut të dështimit.

6. Përfundim

Nëpërmjet eksperimenteve të karikimit dhe shkarkimit në bateritë litium-jon, pesë parametrat e materialit katodë, shpejtësia e shkarkimit, rritja e temperaturës së baterisë, temperatura e ambientit dhe numri i ciklit përdoren si variabla dhe analizohet marrëdhënia midis karakteristikave të lidhura me kapacitetin dhe faktorëve të ndryshëm ndikues. dhe si përfundim janë marrë këto:

(1) Brenda diapazonit të vlerësuar të temperaturës së baterisë, një temperaturë e lartë e përshtatshme promovon deinterkalimin dhe futjen e Li+. Sidomos për kapacitetin e shkarkimit, sa më i madh të jetë shkalla e shkarkimit, aq më e madhe është shkalla e gjenerimit të nxehtësisë dhe aq më i dukshëm është reaksioni elektrokimik brenda baterisë litium-jon.

(2) Bateria LFP tregon përshtatshmëri të mirë ndaj temperaturës së lartë dhe shkallës së shkarkimit gjatë ngarkimit dhe shkarkimit; ka tolerancë të dobët ndaj temperaturës së ulët, kapaciteti i shkarkimit zbehet rëndë dhe nuk mund të rikuperohet pas ngrohjes.

(3) Nën të njëjtin numër ciklesh ngarkimi dhe shkarkimi, bateria LFP ka një jetëgjatësi të gjatë cikli dhe kapaciteti i baterisë NMC zvogëlohet në 80% të kapacitetit të vlerësuar më shpejt. (4) Krahasuar me baterinë LFP, kapaciteti i shkarkimit të baterisë NMC është më i ndjeshëm ndaj temperaturës dhe në një shkallë të madhe shkarkimi, kapaciteti i shkarkimit nuk është monoton dhe rritja e temperaturës ndryshon ndjeshëm.