Habang tumataas ang bilang ng mga cycle ng charge at discharge, patuloy na mabubulok ang kapasidad ng baterya. Kapag ang kapasidad ay bumaba sa 75% hanggang 80% ng na-rate na kapasidad, ang lithium-ion na baterya ay itinuturing na nasa estado ng pagkabigo. Ang rate ng paglabas, pagtaas ng temperatura ng baterya, at temperatura ng kapaligiran ay may mas malaking epekto sa kapasidad ng paglabas ng mga baterya ng lithium-ion.

Pinagtibay ng papel na ito ang pamantayan sa pag-charge at pagdiskarga ng pare-pareho ang boltahe at pare-pareho ang kasalukuyang pag-charge at pare-pareho ang kasalukuyang paglabas para sa baterya. Ang rate ng paglabas, pagtaas ng temperatura ng paglabas ng baterya, at temperatura ng kapaligiran ay sunud-sunod na ginagamit bilang mga variable at ang mga cyclic na eksperimento ay isinasagawa sa dami, at ang rate ng paglabas at temperatura ng paglabas ng baterya ay sinusuri sa ilalim ng iba’t ibang mga materyales ng cathode. Ang impluwensya ng temperatura, ambient temperature at cycle times sa discharge capacity ng mga lithium-ion na baterya.

1. Ang pangunahing pang-eksperimentong programa ng baterya

Ang mga positibo at negatibong materyales ay magkakaiba, at ang buhay ng ikot ay lubhang nag-iiba, na nakakaapekto sa mga katangian ng kapasidad ng baterya. Ang Lithium iron phosphate (LFP) at nickel-cobalt-manganese ternary materials (NMC) ay malawakang ginagamit bilang mga materyales ng cathode para sa mga pangalawang baterya ng lithium-ion na may natatanging mga pakinabang. Makikita mula sa Talahanayan 1 na ang na-rate na kapasidad, nominal na boltahe, at discharge rate ng NMC na baterya ay mas mataas kaysa sa LFP na baterya.

I-charge at i-discharge ang mga LFP at NMC lithium-ion na mga baterya ayon sa ilang pare-parehong kasalukuyan at pare-parehong boltahe na pagcha-charge at pare-pareho ang kasalukuyang paglabas na mga panuntunan, at itala ang singil at discharge cut-off na boltahe, discharge rate, pagtaas ng temperatura ng baterya, pang-eksperimentong temperatura, at mga pagbabago sa kapasidad ng baterya sa panahon ng proseso ng pagsingil at paglabas Kondisyon.

2. Ang impluwensya ng discharge rate sa discharge capacity Ayusin ang temperatura at mga tuntunin sa pag-charge at discharge, at i-discharge ang LFP na baterya at NMC na baterya sa pare-parehong kasalukuyang ayon sa iba’t ibang mga rate ng paglabas.

Ayusin ang temperatura ayon sa pagkakabanggit: 35, 25, 10, 5, -5, -15°C. Makikita mula sa Figure 1 na sa parehong temperatura, sa pamamagitan ng pagtaas ng discharge rate, ang kabuuang discharge capacity ng LFP na baterya ay nagpapakita ng isang bumababang trend. Sa ilalim ng parehong rate ng paglabas, ang mga pagbabago sa mababang temperatura ay may mas malaking epekto sa kapasidad ng paglabas ng mga baterya ng LFP.

Kapag ang temperatura ay bumaba sa ibaba 0 ℃, ang discharge capacity ay lubhang nabubulok at ang kapasidad ay hindi na mababawi. Kapansin-pansin na ang mga baterya ng LFP ay nagpapalubha sa pagpapahina ng kapasidad ng paglabas sa ilalim ng dalawahang impluwensya ng mababang temperatura at malaking rate ng paglabas. Kung ikukumpara sa mga baterya ng LFP, ang mga baterya ng NMC ay mas sensitibo sa temperatura, at ang kapasidad ng paglabas ng mga ito ay makabuluhang nagbabago sa temperatura ng kapaligiran at rate ng paglabas.

Makikita mula sa Figure 2 na sa parehong temperatura, ang kabuuang discharge capacity ng NMC na baterya ay nagpapakita ng trend ng unang pagkabulok at pagkatapos ay tumaas. Sa ilalim ng parehong rate ng paglabas, mas mababa ang temperatura, mas mababa ang kapasidad ng paglabas.

Sa pagtaas ng discharge rate, patuloy na bumababa ang discharge capacity ng mga lithium-ion na baterya. Ang dahilan ay dahil sa malubhang polariseysyon, ang boltahe ng paglabas ay nabawasan nang maaga sa boltahe ng cut-off ng discharge, iyon ay, ang oras ng paglabas ay pinaikli, ang paglabas ay hindi sapat, at ang negatibong elektrod Li+ ay hindi nahuhulog. Naka-embed na ganap. Kapag ang rate ng paglabas ng baterya ay nasa pagitan ng 1.5 at 3.0, ang kapasidad ng paglabas ay magsisimulang magpakita ng mga palatandaan ng pagbawi sa iba’t ibang antas. Habang nagpapatuloy ang reaksyon, ang temperatura ng baterya mismo ay tataas nang malaki sa pagtaas ng discharge rate, ang thermal movement capacity ng Li+ ay pinalakas, at ang diffusion speed ay pinabilis, upang ang de-embedding speed ng Li+ ay mapabilis at tumataas ang kapasidad ng paglabas. Maaari itong tapusin na ang dalawahang impluwensya ng malaking rate ng paglabas at ang pagtaas ng temperatura ng baterya mismo ay nagiging sanhi ng hindi monotonic na kababalaghan ng baterya.

3. Ang impluwensya ng pagtaas ng temperatura ng baterya sa kapasidad ng paglabas. Ang mga baterya ng NMC ay ayon sa pagkakabanggit ay sumasailalim sa 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5C na mga eksperimento sa discharge sa 30 ℃, at ang curve ng relasyon sa pagitan ng discharge capacity at ang pagtaas ng temperatura ng lithium-ion na baterya ay ipinapakita sa Figure 3. Ipinapakita.

Makikita mula sa Figure 3 na sa ilalim ng parehong discharge capacity, mas mataas ang discharge rate, mas makabuluhang pagbabago ng pagtaas ng temperatura. Ang pagsusuri sa tatlong panahon ng patuloy na kasalukuyang proseso ng paglabas sa ilalim ng parehong rate ng paglabas ay nagpapakita na ang pagtaas ng temperatura ay higit sa lahat sa una at huling yugto ng paglabas.

Ikaapat, ang impluwensya ng ambient temperature sa discharge capacity Ang pinakamabuting operating temperature ng lithium-ion na mga baterya ay 25-40 ℃. Mula sa paghahambing ng Talahanayan 2 at Talahanayan 3, makikita na kapag ang temperatura ay mas mababa sa 5°C, ang dalawang uri ng mga baterya ay mabilis na naglalabas at ang kapasidad ng paglabas ay makabuluhang nabawasan.

Pagkatapos ng eksperimento sa mababang temperatura, naibalik ang mataas na temperatura. Sa parehong temperatura, ang discharge capacity ng LFP na baterya ay bumaba ng 137.1mAh, at ang NMC na baterya ay bumaba ng 47.8mAh, ngunit ang pagtaas ng temperatura at oras ng paglabas ay hindi nagbago. Makikita na ang LFP ay may magandang thermal stability at nagpapakita lamang ng mahinang tolerance sa mababang temperatura, at ang kapasidad ng baterya ay may hindi maibabalik na pagpapalambing; habang ang mga baterya ng NMC ay sensitibo sa mga pagbabago sa temperatura.

Ikalima, ang impluwensya ng bilang ng mga cycle sa discharge capacity Figure 4 ay isang schematic diagram ng capacity decay curve ng isang lithium-ion na baterya, at ang discharge capacity sa 0.8Q ay naitala bilang ang battery failure point. Habang tumataas ang bilang ng mga cycle ng charge at discharge, ang kapasidad ng discharge ay nagsisimulang magpakita ng pagbaba.

Ang 1600mAh LFP na baterya ay na-charge at na-discharge sa 0.5C at na-discharge sa 0.5C para sa isang eksperimento sa ikot ng pag-charge-discharge. Isang kabuuang 600 cycle ang isinagawa, at 80% ng kapasidad ng baterya ang ginamit bilang criterion sa pagkabigo ng baterya. Gumamit ng 100 bilang mga oras ng agwat upang suriin ang kaugnay na porsyento ng error ng kapasidad ng paglabas at pagpapahina ng kapasidad, tulad ng ipinapakita sa Figure 5.

Ang 2000mAh NMC na baterya ay na-charge sa 1.0C at na-discharge sa 1.0C para sa isang eksperimento sa pag-charge-discharge, at 80% ng kapasidad ng baterya ang kinuha bilang kapasidad ng baterya sa pagtatapos ng buhay nito. Kunin ang unang 700 beses at suriin ang discharge capacity at ang relatibong error na porsyento ng capacity attenuation na may 100 bilang interval, tulad ng ipinapakita sa Figure 6.

Ang kapasidad ng LFP na baterya at NMC na baterya kapag ang bilang ng mga cycle ay 0 ay ang na-rate na kapasidad, ngunit kadalasan ang aktwal na kapasidad ay mas mababa kaysa sa na-rate na kapasidad, kaya pagkatapos ng unang 100 cycle, ang discharge capacity ay seryosong nabubulok. Ang baterya ng LFP ay may mahabang ikot ng buhay, ang teoretikal na buhay ay 1,000 beses; ang teoretikal na buhay ng baterya ng NMC ay 300 beses. Pagkatapos ng parehong bilang ng mga cycle, ang kapasidad ng baterya ng NMC ay mas mabilis na nabubulok; kapag ang bilang ng mga cycle ay 600, ang kapasidad ng baterya ng NMC ay nabubulok malapit sa threshold ng pagkabigo.

6. Konklusyon

Sa pamamagitan ng pag-charge at pagdiskarga ng mga eksperimento sa mga lithium-ion na baterya, ang limang parameter ng cathode material, discharge rate, pagtaas ng temperatura ng baterya, ambient temperature at cycle number ay ginagamit bilang mga variable, at ang ugnayan sa pagitan ng mga katangiang nauugnay sa kapasidad at iba’t ibang salik na nakakaimpluwensya ay sinusuri, at ang mga sumusunod ay nakuha bilang konklusyon:

(1) Sa loob ng na-rate na hanay ng temperatura ng baterya, ang naaangkop na mataas na temperatura ay nagtataguyod ng deintercalation at pag-embed ng Li+. Lalo na para sa discharge capacity, mas malaki ang discharge rate, mas malaki ang heat generation rate, at mas malinaw ang electrochemical reaction sa loob ng lithium-ion na baterya.

(2) Ang baterya ng LFP ay nagpapakita ng mahusay na kakayahang umangkop sa mataas na temperatura at rate ng paglabas sa panahon ng pagkarga at paglabas; ito ay may mahinang tolerance sa mababang temperatura, ang discharge capacity ay lubhang nabubulok, at hindi na mababawi pagkatapos ng pag-init.

(3) Sa ilalim ng parehong bilang ng mga cycle ng charge at discharge, ang LFP na baterya ay may mahabang cycle ng buhay, at ang kapasidad ng baterya ng NMC ay nabubulok sa 80% ng na-rate na kapasidad nang mas mabilis. (4) Kung ikukumpara sa LFP na baterya, ang discharge capacity ng NMC na baterya ay mas sensitibo sa temperatura, at sa isang malaking discharge rate, ang discharge capacity ay hindi monotonic at ang pagtaas ng temperatura ay nagbabago nang malaki.