Kadiri idadi ya mizunguko ya malipo na uondoaji inavyoongezeka, uwezo wa betri utaendelea kuharibika. Wakati uwezo unaharibika hadi 75% hadi 80% ya uwezo uliokadiriwa, betri ya lithiamu-ioni inachukuliwa kuwa katika hali ya kutofaulu. Kiwango cha utumiaji, kupanda kwa joto la betri, na halijoto iliyoko kuna athari kubwa kwenye uwezo wa kutokwa kwa betri za lithiamu-ion.

Karatasi hii inachukua vigezo vya kuchaji na kutokwa kwa voltage ya mara kwa mara na kuchaji mara kwa mara kwa sasa na kutokwa kwa betri mara kwa mara. Kiwango cha kutokwa kwa matumizi, ongezeko la joto la kutokwa kwa betri, na halijoto ya mazingira hutumika kwa mfululizo kama vigezo na majaribio ya mzunguko hufanywa kwa wingi, na kiwango cha kutokwa na joto la kutokwa kwa betri huchambuliwa chini ya nyenzo tofauti za cathode. Ushawishi wa halijoto, joto iliyoko na nyakati za mzunguko kwenye uwezo wa kutokwa kwa betri za lithiamu-ioni.

1. Programu ya msingi ya majaribio ya betri

Vifaa vyema na hasi ni tofauti, na maisha ya mzunguko hutofautiana sana, ambayo huathiri sifa za uwezo wa betri. Fosfati ya chuma ya lithiamu (LFP) na nyenzo za nickel-cobalt-manganese ternary (NMC) hutumika sana kama nyenzo za cathode kwa betri za upili za lithiamu-ion na faida zake za kipekee. Inaweza kuonekana kutoka kwa Jedwali la 1 kwamba uwezo uliokadiriwa, volti ya kawaida, na kiwango cha kutokwa kwa betri ya NMC ni kubwa kuliko ile ya betri ya LFP.

Chaji na chaji betri za lithiamu-ioni za LFP na NMC kulingana na malipo fulani ya mara kwa mara ya sasa na ya mara kwa mara ya malipo ya voltage na sheria za sasa za kutokwa mara kwa mara, na rekodi chaji na uondoaji wa voltage ya kukata, kiwango cha kutokwa, kupanda kwa joto la betri, joto la majaribio, na mabadiliko ya uwezo wa betri. wakati wa malipo na hali ya mchakato wa kutokwa.

2. Athari ya kiwango cha kutokwa kwenye uwezo wa kutokwa Rekebisha halijoto na chaji na sheria za kutokwa, na toa betri ya LFP na betri ya NMC kwa mkondo usiobadilika kulingana na viwango tofauti vya kutokwa.

Rekebisha halijoto kwa mtiririko huo: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Inaweza kuonekana kutoka kwa Mchoro wa 1 kwamba kwa joto sawa, kwa kuongeza kiwango cha kutokwa, uwezo wa jumla wa kutokwa kwa betri ya LFP unaonyesha mwelekeo wa kupungua. Chini ya kiwango sawa cha kutokwa, mabadiliko ya joto la chini yana athari kubwa juu ya uwezo wa kutokwa kwa betri za LFP.

Joto linaposhuka chini ya 0 ℃, uwezo wa kutokwa huharibika sana na uwezo hauwezi kutenduliwa. Ni muhimu kuzingatia kwamba betri za LFP zinazidisha kupungua kwa uwezo wa kutokwa chini ya ushawishi wa mara mbili wa joto la chini na kiwango kikubwa cha kutokwa. Ikilinganishwa na betri za LFP, betri za NMC ni nyeti zaidi kwa halijoto, na uwezo wao wa kutokwa hubadilika sana kulingana na halijoto iliyoko na kiwango cha kutokwa.

Inaweza kuonekana kutoka kwa Mchoro wa 2 kwamba kwa joto sawa, uwezo wa jumla wa kutokwa kwa betri ya NMC unaonyesha mwelekeo wa kuoza kwanza na kisha kupanda. Chini ya kiwango sawa cha kutokwa, chini ya joto, chini ya uwezo wa kutokwa.

Kwa kuongezeka kwa kiwango cha kutokwa, uwezo wa kutokwa kwa betri za lithiamu-ioni unaendelea kupungua. Sababu ni kwamba kutokana na polarization kubwa, voltage ya kutokwa hupunguzwa kwa voltage ya kukata-kutokwa mapema, yaani, muda wa kutokwa umefupishwa, kutokwa haitoshi, na electrode hasi Li + haina kuanguka. Imepachikwa kabisa. Wakati kiwango cha kutokwa kwa betri ni kati ya 1.5 na 3.0, uwezo wa kutokwa huanza kuonyesha dalili za kupona kwa viwango tofauti. Kadiri majibu yanavyoendelea, joto la betri yenyewe litaongezeka sana na ongezeko la kiwango cha kutokwa, uwezo wa harakati ya mafuta ya Li + huimarishwa, na kasi ya uenezaji huharakishwa, ili kasi ya kupachika ya Li + iharakishwe na uwezo wa kutokwa huongezeka. Inaweza kuhitimishwa kuwa ushawishi wa mbili wa kiwango kikubwa cha kutokwa na ongezeko la joto la betri yenyewe husababisha jambo lisilo la monotoniki la betri.

3. Ushawishi wa ongezeko la joto la betri kwenye uwezo wa kutokwa. Betri za NMC kwa mtiririko huo zinakabiliwa na majaribio ya 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C ya 30 ℃, na mkondo wa uhusiano kati ya uwezo wa kutokwa na ongezeko la joto la betri ya lithiamu-ion unaonyeshwa kwenye Mchoro 3. Imeonyeshwa.

Inaweza kuonekana kutoka kwa Mchoro wa 3 kuwa chini ya uwezo sawa wa kutokwa, kiwango cha juu cha kutokwa, ndivyo mabadiliko ya joto yanavyoongezeka. Kuchambua vipindi vitatu vya mchakato wa kutokwa mara kwa mara chini ya kiwango sawa cha kutokwa huonyesha kuwa ongezeko la joto ni hasa katika hatua za awali na za mwisho za kutokwa.

Nne, ushawishi wa halijoto iliyoko kwenye uwezo wa kutokwa Joto bora la uendeshaji wa betri za lithiamu-ioni ni 25-40 ℃. Kutoka kwa kulinganisha Jedwali 2 na Jedwali la 3, inaweza kuonekana kwamba wakati joto ni chini ya 5 ° C, aina mbili za betri hutoka kwa kasi na uwezo wa kutokwa hupungua kwa kiasi kikubwa.

Baada ya majaribio ya joto la chini, joto la juu lilirejeshwa. Kwa joto sawa, uwezo wa kutokwa kwa betri ya LFP ilipungua kwa 137.1mAh, na betri ya NMC ilipungua kwa 47.8mAh, lakini ongezeko la joto na muda wa kutokwa haukubadilika. Inaweza kuonekana kuwa LFP ina utulivu mzuri wa joto na inaonyesha tu uvumilivu duni kwa joto la chini, na uwezo wa betri una upungufu usioweza kurekebishwa; wakati betri za NMC ni nyeti kwa mabadiliko ya halijoto.

Tano, ushawishi wa idadi ya mizunguko kwenye uwezo wa kutokwa Mchoro 4 ni mchoro wa mpangilio wa curve ya kuoza uwezo wa betri ya lithiamu-ioni, na uwezo wa kutokwa kwa 0.8Q umerekodiwa kama sehemu ya kushindwa kwa betri. Kadiri idadi ya mizunguko ya malipo na kutokwa inavyoongezeka, uwezo wa kutokwa huanza kuonyesha kupungua.

Betri ya LFP ya 1600mAh ilichajiwa na kutolewa kwa 0.5C na kutolewa kwa 0.5C kwa majaribio ya mzunguko wa kutokwa kwa chaji. Jumla ya mizunguko 600 ilitekelezwa, na 80% ya uwezo wa betri ilitumika kama kigezo cha kushindwa kwa betri. Tumia 100 kama nyakati za muda kuchanganua asilimia ya makosa ya jamaa ya uwezo wa kutokwa na upunguzaji wa uwezo, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5.

Betri ya NMC ya 2000mAh ilichajiwa kwa 1.0C na kutolewa kwa 1.0C kwa jaribio la mzunguko wa kutokwa kwa chaji, na 80% ya uwezo wa betri ilichukuliwa kama uwezo wa betri mwishoni mwa maisha yake. Chukua mara 700 za kwanza na uchanganue uwezo wa kutokeza na asilimia ya makosa ya jamaa ya kupunguza uwezo na 100 kama muda, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 6.

Uwezo wa betri ya LFP na betri ya NMC wakati idadi ya mizunguko ni 0 ni uwezo uliokadiriwa, lakini kwa kawaida uwezo halisi ni chini ya uwezo uliokadiriwa, kwa hivyo baada ya mizunguko 100 ya kwanza, uwezo wa kutokwa huharibika sana. Betri ya LFP ina maisha ya mzunguko mrefu, maisha ya kinadharia ni mara 1,000; maisha ya kinadharia ya betri ya NMC ni mara 300. Baada ya idadi sawa ya mizunguko, uwezo wa betri ya NMC huharibika haraka; wakati idadi ya mizunguko ni 600, uwezo wa betri wa NMC huharibika karibu na kizingiti cha kushindwa.

6. Hitimisho

Kupitia majaribio ya kuchaji na kutoa betri za lithiamu-ioni, vigezo vitano vya nyenzo za cathode, kiwango cha kutokwa, kupanda kwa joto la betri, halijoto iliyoko na nambari ya mzunguko hutumika kama vigezo, na uhusiano kati ya sifa zinazohusiana na uwezo na vipengele tofauti vya ushawishi huchambuliwa. na yafuatayo yanapatikana kwa kuhitimisha:

(1) Ndani ya safu iliyokadiriwa ya halijoto ya betri, halijoto ya juu ifaayo inakuza utenganishaji na upachikaji wa Li+. Hasa kwa uwezo wa kutokwa, kiwango cha kutokwa kikubwa zaidi, kiwango kikubwa cha uzalishaji wa joto, na majibu ya wazi zaidi ya electrochemical ndani ya betri ya lithiamu-ioni.

(2) Betri ya LFP inaonyesha uwezo mzuri wa kubadilika kwa joto la juu na kiwango cha kutokwa wakati wa malipo na kutokwa; ina uvumilivu duni kwa joto la chini, uwezo wa kutokwa huharibika sana, na hauwezi kurejeshwa baada ya joto.

(3) Chini ya idadi sawa ya mizunguko ya chaji na chaji, betri ya LFP ina maisha marefu ya mzunguko, na uwezo wa betri ya NMC huharibika hadi 80% ya uwezo uliokadiriwa kwa haraka zaidi. (4) Ikilinganishwa na betri ya LFP, uwezo wa kutokwa kwa betri ya NMC ni nyeti zaidi kwa joto, na kwa kiwango kikubwa cha kutokwa, uwezo wa kutokwa sio monotonic na ongezeko la joto hubadilika sana.