Omvattende Gids tot Litium-ioon Battery Ontlading Curve Analise

Die mees gebruikte prestasietoets van litium-ioonbatterye - die ontladingskromme-analisestrategie

Wanneer die litiumioonbattery ontlaai, verander sy werkspanning altyd voortdurend met die voortsetting van tyd. Die werkspanning van die battery word gebruik as die ordinaat, ontladingstyd of kapasiteit, of toestand van lading (SOC), of ontladingsdiepte (DOD) as die abskis, en die kurwe wat geteken word, word die ontladingskurwe genoem. Om die ontladingskenmerk van 'n battery te verstaan, moet ons eers die spanning van die battery in beginsel verstaan.

[spanning van die battery]

Vir die elektrodereaksie om te vorm, moet die battery aan die volgende voorwaardes voldoen: die proses om die elektron in die chemiese reaksie te verloor (dws oksidasieproses) en die proses om die elektron te verkry (dws reduksiereaksieproses) moet in twee verskillende areas geskei word, wat verskil van die algemene redoksreaksie; die redoksreaksie van die aktiewe stof van twee elektrodes moet deur die eksterne stroombaan oorgedra word, wat verskil van die mikrobatteryreaksie in die metaalkorrosieproses. Die spanning van die battery is die potensiaalverskil tussen die positiewe elektrode en die negatiewe elektrode. Die spesifieke sleutelparameters sluit in oopkringspanning, werkspanning, laai- en ontladingsafsnyspanning, ens.

[Elektrodepotensiaal van litium-ioonbatterymateriaal]

Elektrodepotensiaal verwys na die onderdompeling van 'n soliede materiaal in die elektrolietoplossing, wat die elektriese effek toon, dit wil sê die potensiaalverskil tussen die oppervlak van die metaal en die oplossing. Hierdie potensiaalverskil word die potensiaal van die metaal in die oplossing of die potensiaal van die elektrode genoem. Kortom, die elektrodepotensiaal is 'n neiging vir 'n ioon of atoom om 'n elektron te verkry.

Daarom, vir 'n sekere positiewe elektrode of negatiewe elektrodemateriaal, wanneer dit in 'n elektroliet met 'n litiumsout geplaas word, word die elektrodepotensiaal daarvan uitgedruk as:

Waar φ c die elektrodepotensiaal van hierdie stof is. Die standaard waterstofelektrodepotensiaal is op 0.0V gestel.

[Oopkringspanning van die battery]

Die elektromotoriese krag van die battery is die teoretiese waarde bereken volgens die reaksie van die battery deur gebruik te maak van die termodinamiese metode, dit wil sê, die verskil tussen die ewewigselektrodepotensiaal van die battery en die positiewe en negatiewe elektrodes wanneer die stroombaan breek, is die maksimum waarde dat die battery die spanning kan gee. Trouens, die positiewe en negatiewe elektrodes is nie noodwendig in die termodinamiese ewewigstoestand in die elektroliet nie, dit wil sê, die elektrodepotensiaal wat deur die positiewe en negatiewe elektrodes van die battery in die elektrolietoplossing gevestig word, is gewoonlik nie die ewewigselektrodepotensiaal nie, so die oopkringspanning van die battery is oor die algemeen kleiner as sy elektromotoriese krag. Vir die elektrode reaksie:

Met inagneming van die nie-standaard toestand van die reagenskomponent en die aktiwiteit (of konsentrasie) van die aktiewe komponent oor tyd, word die werklike oopkringspanning van die sel deur die energievergelyking gewysig:

Waar R die gaskonstante is, T die reaksietemperatuur is, en a die komponentaktiwiteit of konsentrasie is. Die oopkringspanning van die battery hang af van die eienskappe van die positiewe en negatiewe elektrodemateriaal, die elektroliet en die temperatuurtoestande, en is onafhanklik van die geometrie en grootte van die battery. Litiumioon elektrode materiaal voorbereiding in die paal, en litium metaal plaat saamgestel in knoppie halwe battery, kan die elektrode materiaal meet in verskillende SOC toestand van oop spanning, oop spanning kurwe is die elektrode materiaal lading toestand reaksie, battery stoor oop spanning val, maar nie baie groot, as die oop spanning val te vinnig of amplitude is abnormale verskynsel. Die oppervlaktoestandverandering van die bipolêre aktiewe stowwe en die selfontlading van die battery is die hoofredes vir die afname van die oopkringspanning in berging, insluitend die verandering van die maskerlaag van die positiewe en negatiewe elektrodemateriaaltafel; die potensiaalverandering wat veroorsaak word deur die termodinamiese onstabiliteit van die elektrode, die oplos en presipitasie van metaalvreemde onsuiwerhede, en die mikrokortsluiting wat veroorsaak word deur die diafragma tussen die positiewe en negatiewe elektrodes. Wanneer die litiumioonbattery verouder, is die verandering van K-waarde (spanningsval) die vorming en stabiliteitsproses van die SEI-film op die oppervlak van die elektrodemateriaal. As die spanningsval te groot is, is daar 'n mikro-kortsluiting binne, en die battery word as ongekwalifiseerd beoordeel.

[Battery polarisasie]

Wanneer die stroom deur die elektrode gaan, word die verskynsel dat die elektrode van die ewewigselektrodepotensiaal afwyk, polarisasie genoem, en die polarisasie genereer die oorpotensiaal. Volgens die oorsake van polarisasie kan die polarisasie in ohmiese polarisasie, konsentrasiepolarisasie en elektrochemiese polarisasie verdeel word. FIG. 2 is die tipiese ontladingskromme van die battery en die invloed van verskeie polarisasie op die spanning.

 Figuur 1. Tipiese ontladingskurwe en polarisasie

(1) Ohmiese polarisasie: veroorsaak deur die weerstand van elke deel van die battery, die drukvalwaarde volg ohm se wet, die stroom neem af, die polarisasie neem onmiddellik af en die stroom verdwyn onmiddellik nadat dit gestop het.

(2) Elektrochemiese polarisasie: die polarisasie word veroorsaak deur die stadige elektrochemiese reaksie op die elektrode-oppervlak. Dit het aansienlik afgeneem binne die mikrosekonde vlak soos die stroom kleiner word.

(3) Konsentrasiepolarisasie: as gevolg van die vertraging van die ioondiffusieproses in die oplossing, word die konsentrasieverskil tussen die oppervlak van die elektrode en die oplossingliggaam onder 'n sekere stroom gepolariseer. Hierdie polarisasie neem af of verdwyn soos die elektriese stroom afneem by die makroskopiese sekondes ('n paar sekondes tot tientalle sekondes).

Die interne weerstand van die battery neem toe met die toename in die ontladingsstroom van die battery, wat hoofsaaklik is omdat die groot ontladingstroom die polarisasie-tendens van die battery verhoog, en hoe groter die ontladingsstroom, hoe duideliker is die polarisasie-neiging, soos getoon in Figuur 2. Volgens Ohm se wet: V=E0-IRT, met die toename van die interne algehele weerstand RT, word die tyd wat nodig is vir die batteryspanning om die ontladingsafsnyspanning te bereik dienooreenkomstig verminder, dus word die vrystellingskapasiteit ook verminder.

Figuur 2. Effek van die stroomdigtheid op die polarisasie

Litiumioonbattery is in wese 'n soort litiumioonkonsentrasiebattery. Die laai- en ontladingsproses van litiumioonbatterye is die proses van inbedding en stroping van litiumione in die positiewe en negatiewe elektrodes. Faktore wat die polarisasie van litiumioonbatterye beïnvloed, sluit in:

(1) Die invloed van elektroliet: die lae geleidingsvermoë van elektroliet is die hoofrede vir die polarisasie van litiumioonbatterye. In die algemene temperatuurreeks is die geleidingsvermoë van die elektroliet wat vir litium-ioonbatterye gebruik word, oor die algemeen slegs 0.01 ~ 0.1 S/cm, wat een persent van die waterige oplossing is. Daarom, wanneer litium-ioon batterye teen 'n hoë stroom ontlaai, is dit te laat om Li + van die elektroliet aan te vul, en die polarisasie verskynsel sal voorkom. Die verbetering van die geleidingsvermoë van die elektroliet is die sleutelfaktor om die hoëstroom-ontladingskapasiteit van litiumioonbatterye te verbeter.

(2) Die invloed van positiewe en negatiewe materiale: die langer kanaal van positiewe en negatiewe materiaal groot litiumioon deeltjies diffusie na die oppervlak, wat nie bevorderlik is vir 'n groot tempo ontlading.

(3) Geleier agent: die inhoud van geleidende middel is 'n belangrike faktor wat die ontlading prestasie van 'n hoë verhouding. As die inhoud van geleidende middel in die katodeformule onvoldoende is, kan die elektrone nie betyds oorgedra word wanneer die groot stroom ontlaai word nie, en die polarisasie interne weerstand neem vinnig toe, sodat die batteryspanning vinnig verminder word tot die ontladingsafsnyspanning .

(4) Die invloed van paalontwerp: paaldikte: in die geval van groot stroomontlading is die reaksiespoed van aktiewe stowwe baie vinnig, wat vereis dat litiumioon vinnig in die materiaal ingebed en losgemaak word. As die poolplaat dik is en die pad van litiumioondiffusie toeneem, sal die rigting van pooldikte 'n groot litiumioonkonsentrasiegradiënt produseer.

Kompaksiedigtheid: die verdigtingsdigtheid van die paalplaat is groter, die porie word kleiner, en die pad van litiumioonbeweging in die paalplaatdikterigting is langer. Daarbenewens, as die verdigtingsdigtheid te groot is, verminder die kontakarea tussen die materiaal en die elektroliet, word die elektrode-reaksieplek verminder, en die interne weerstand van die battery sal ook toeneem.

(5) Die invloed van SEI membraan: die vorming van SEI membraan verhoog die weerstand van die elektrode / elektroliet koppelvlak, wat lei tot spanning histerese of polarisasie.

[Bedryfspanning van die battery]

Bedryfspanning, ook bekend as eindspanning, verwys na die potensiaalverskil tussen die positiewe en negatiewe elektrodes van die battery wanneer die stroom in die stroombaan in die werkende toestand vloei. In die werktoestand van batteryontlading, wanneer die stroom deur die battery vloei, moet die weerstand wat deur die interne weerstand veroorsaak word, oorkom word, wat ohmiese drukval en elektrodepolarisasie sal veroorsaak, dus is die werkspanning altyd laer as die oopkringspanning, en wanneer laai, is die eindspanning altyd hoër as die oopkringspanning. Dit wil sê, die resultaat van polarisasie maak die eindspanning van die battery-ontlading laer as die elektromotoriese potensiaal van die battery, wat hoër is as die elektromotoriese potensiaal van die battery in beheer.

As gevolg van die bestaan ​​van polarisasie verskynsel, die oombliklike spanning en die werklike spanning in die proses van lading en ontlading. Tydens laai is die oombliklike spanning effens hoër as die werklike spanning, die polarisasie verdwyn en die spanning daal wanneer die oombliklike spanning en die werklike spanning na die ontlading afneem.

Om bogenoemde beskrywing op te som, is die uitdrukking:

E +, E- -verteenwoordig onderskeidelik die potensiale van die positiewe en negatiewe elektrodes, E + 0 en E- -0 verteenwoordig die ewewigselektrodepotensiaal van die positiewe en negatiewe elektrodes, onderskeidelik, VR verteenwoordig die ohmiese polarisasiespanning, en η + , η - - verteenwoordig die oorpotensiaal van die positiewe en negatiewe elektrodes, onderskeidelik.

[Basiese beginsel van ontladingstoets]

Na 'n basiese begrip van die batteryspanning, het ons begin om die ontladingskurwe van litium-ioonbatterye te ontleed. Die ontladingskurwe weerspieël basies die toestand van die elektrode, wat die superposisie is van die toestandsveranderinge van die positiewe en negatiewe elektrodes.

Die spanningskromme van litiumioonbatterye regdeur die ontladingsproses kan in drie fases verdeel word

1) In die beginstadium van die battery daal die spanning vinnig, en hoe groter die ontladingstempo, hoe vinniger daal die spanning;

2) Die batteryspanning gaan 'n stadige veranderingstadium binne, wat die platformarea van die battery genoem word. Hoe kleiner die afvoertempo,

Hoe langer die duur van die platformarea, hoe hoër die platformspanning, hoe stadiger is die spanningsval.

3) Wanneer die batterykrag amper klaar is, begin die batterylaaispanning skerp daal totdat die ontladingsstopspanning bereik word.

Tydens toetsing is daar twee maniere om data in te samel

(1) Versamel die data van stroom, spanning en tyd volgens die vasgestelde tydinterval Δ t;

(2) Versamel die stroom-, spanning- en tyddata volgens die vasgestelde spanningsveranderingsverskil Δ V. Die akkuraatheid van laai- en ontlaaitoerusting sluit hoofsaaklik stroomakkuraatheid, spanningakkuraatheid en tydpresisie in. Tabel 2 toon die toerustingparameters van 'n sekere laai- en ontlaaimasjien, waar% FS die persentasie van die volle reeks verteenwoordig, en 0.05%RD verwys na die gemete fout binne die reeks van 0.05% van die lesing. Laai- en ontladingstoerusting gebruik gewoonlik CNC konstante stroombron in plaas van lasweerstand vir las, sodat die uitsetspanning van die battery niks te doen het met die reeksweerstand of parasitiese weerstand in die stroombaan nie, maar slegs verband hou met die spanning E en interne weerstand r en die stroombaan I van die ideale spanningsbron gelykstaande aan die battery. As die weerstand vir las gebruik word, stel die spanning van die ideale spanningsbron van die batteryekwivalent op E, die interne weerstand is r, en die lasweerstand is R. Meet die spanning aan beide kante van die lasweerstand met die spanning meter, soos getoon in die bostaande figuur in Figuur 6. In die praktyk is daar egter loodweerstand en bevestiging kontakweerstand (eenvormige parasitiese weerstand) in die stroombaan. Die ekwivalente stroombaandiagram wat in FIG. 3 word in die volgende figuur van FIG. 3. In die praktyk word die parasitiese weerstand onvermydelik ingestel, sodat die totale lasweerstand groot word, maar die gemete spanning is die spanning aan beide kante van die lasweerstand R, dus word die fout ingestel.

 Fig. 3 Die beginselblokdiagram en die werklike ekwivalente stroombaandiagram van die weerstandsontladingsmetode

Wanneer die konstante stroombron met die stroom I1 as die las gebruik word, word die skematiese diagram en die werklike ekwivalent stroombaandiagram in Figuur 7 getoon. E, I1 is konstante waardes en r is konstant vir 'n sekere tyd.

Uit die formule hierbo kan ons sien dat die twee spannings van A en B konstant is, dit wil sê die uitsetspanning van die battery is nie verwant aan die grootte van die serieweerstand in die lus nie, en dit het natuurlik niks te doen nie. met die parasitiese weerstand. Daarbenewens kan die vier-terminale meetmodus 'n meer akkurate meting van die battery-uitsetspanning bereik.

Figuur 4 Stel blokdiagram en werklike ekwivalent stroombaandiagram van konstante stroombronlas toe

Gelyktydige bron is 'n kragtoevoertoestel wat konstante stroom aan die las kan verskaf. Dit kan steeds die uitsetstroom konstant hou wanneer die eksterne kragtoevoer fluktueer en die impedansie-eienskappe verander.

[Ontladingstoetsmodus]

Laai- en ontladingstoetstoerusting gebruik gewoonlik die halfgeleiertoestel as die vloeielement. Deur die beheersein van die halfgeleiertoestel aan te pas, kan dit 'n las van verskillende eienskappe soos konstante stroom, konstante druk en konstante weerstand ensovoorts simuleer. Die litium-ioon battery ontlading toetsmodus sluit hoofsaaklik konstante stroom ontlading, konstante weerstand ontlading, konstante krag ontlading, ens. In elke ontlading modus, kan die deurlopende ontlading en die interval ontlading ook verdeel word, waarin volgens die tydsduur, die interval ontlading kan verdeel word in intermitterende ontlading en pols ontslag. Tydens die ontladingstoets ontlaai die battery volgens die ingestelde modus, en hou op om te ontlaai nadat die gestelde toestande bereik is. Die ontlading afsny toestande sluit in stel spanning afsny, stel tyd afsny, stel kapasiteit afsny, stel negatiewe spanning gradiënt afsny, ens. Die verandering van die battery ontlading spanning hou verband met die ontlading stelsel, wat is, die verandering van die ontladingskurwe word ook deur die ontladingstelsel beïnvloed, insluitend: ontladingsstroom, ontladingstemperatuur, ontladingsbeëindigingspanning; intermitterende of voortdurende ontlading. Hoe groter die ontladingsstroom, hoe vinniger daal die bedryfspanning; met die ontladingstemperatuur verander die ontladingskurwe sagkens.

(1) Konstante stroomontlading

Wanneer die konstante stroomontlading, word die huidige waarde ingestel, en dan word die huidige waarde bereik deur die CNC konstante stroombron aan te pas, om die konstante stroomontlading van die battery te besef. Terselfdertyd word die eindspanningsverandering van die battery ingesamel om die ontladingskenmerke van die battery op te spoor. Konstante stroomontlading is die ontlading van dieselfde ontladingsstroom, maar die batteryspanning bly daal, so die krag bly daal. Figuur 5 is die spanning- en stroomkurwe van die konstante stroomontlading van litiumioonbatterye. As gevolg van die konstante stroomontlading, word die tyd-as maklik omgeskakel na die kapasiteit (die produk van stroom en tyd)-as. Figuur 5 toon die spanning-kapasiteit-kromme by konstante stroomontlading. Konstante stroomontlading is die mees gebruikte ontladingsmetode in litium-ioonbatterytoetse.

Figuur 5 konstante stroom konstante spanning laai en konstante stroom ontlading kurwes teen verskillende vermenigvuldiger tariewe

(2) Konstante kragontlading

Wanneer die konstante drywing ontlaai, word die konstante drywingswaarde P eerste gestel, en die uitsetspanning U van die battery word versamel. In die ontladingsproses moet P konstant wees, maar U verander voortdurend, daarom is dit nodig om die stroom I van die CNC konstante stroombron voortdurend aan te pas volgens formule I = P / U om die doel van konstante kragontlading te bereik . Hou die ontladingskrag onveranderd, want die spanning van die battery bly daal tydens die ontladingsproses, so die stroom in die konstante kragontlading bly styg. As gevolg van die konstante kragontlading word die tydkoördinaat-as maklik omgeskakel na die energie (die produk van krag en tyd) koördinaat-as.

Figuur 6 Konstante kraglaai- en ontladingskrommes teen verskillende verdubbelingstempo's

Vergelyking tussen konstante stroomontlading en konstante kragontlading

Figuur 7: (a) lading- en ontladingskapasiteitdiagram teen verskillende verhoudings; (b) lading- en ontladingskromme

 Figuur 7 toon die resultate van verskillende verhouding lading en ontlading toetse in die twee modusse van litiumysterfosfaatbattery. Volgens die kapasiteitskromme in FIG. 7 (a), met die toename van die laai- en ontladingsstroom in die konstante stroommodus, neem die werklike laai- en ontladingskapasiteit van die battery geleidelik af, maar die veranderingsreeks is relatief klein. Die werklike laai- en ontladingskapasiteit van die battery neem geleidelik af met die toename in krag, en hoe groter die vermenigvuldiger, hoe vinniger verval die kapasiteit. Die 1 uur-tempo-ontladingskapasiteit is laer as die konstantevloeimodus. Terselfdertyd, wanneer die lading-ontladingstempo laer is as die 5 uur-tempo, is die batterykapasiteit hoër onder die konstante kragtoestand, terwyl die batterykapasiteit hoër is as die 5 uur-tempo hoër is onder die konstante stroomtoestand.

Uit figuur 7 (b) toon die kapasiteit-spanningskromme, onder die toestand van 'n lae verhouding, litium-ysterfosfaatbattery twee-modus kapasiteit-spanningskromme, en lading en ontlading spanning platform verandering is nie groot nie, maar onder die toestand van 'n hoë verhouding, konstante stroom-konstante spanning modus van konstante spanning tyd aansienlik langer, en laai spanning platform aansienlik toegeneem, ontlading spanning platform is aansienlik verminder.

(3) Konstante weerstand ontlading

Wanneer konstante weerstand ontlading, word 'n konstante weerstand waarde R eerste gestel om die uitsetspanning van die battery U in te samel. Tydens die ontladingsproses word vereis dat R konstant is, maar U verander voortdurend, dus die huidige I waarde van CNC konstante stroom bron moet voortdurend aangepas word volgens formule I=U / R om die doel van konstante weerstandontlading te bereik. Die spanning van die battery neem altyd af in die ontladingsproses, en die weerstand is dieselfde, dus is die ontladingsstroom I ook 'n dalende proses.

(4) Deurlopende ontlading, intermitterende ontlading en pulsontlading

Die battery word ontlaai in konstante stroom, konstante krag en konstante weerstand, terwyl die tydsberekeningsfunksie gebruik word om die beheer van deurlopende ontlading, intermitterende ontlading en pulsontlading te realiseer. Figuur 11 toon die stroomkrommes en spanningskrommes van 'n tipiese pulslading/ontladingstoets.

Figuur 8 Stroomkrommes en spanningskrommes vir tipiese pulslading-ontladingstoetse

[Inligting ingesluit in die ontladingskurwe]

Ontladingskromme verwys na die kurwe van die spanning, stroom, kapasiteit en ander veranderinge van die battery oor tyd tydens die ontladingsproses. Die inligting vervat in die lading- en ontladingskromme is baie ryk, insluitend die kapasiteit, energie, werkspanning en spanningsplatform, die verhouding tussen die elektrodepotensiaal en die toestand van lading, ens. Die hoofdata wat tydens die ontladingstoets aangeteken is, is die tyd evolusie van die stroom en spanning. Baie parameters kan uit hierdie basiese data verkry word. Die volgende beskryf die parameters wat deur die ontladingskurwe verkry kan word.

(1) Spanning

In die ontladingstoets van litiumioonbattery sluit die spanningsparameters hoofsaaklik spanningsplatform, mediaanspanning, gemiddelde spanning, afsnyspanning, ens. Die platformspanning is die ooreenstemmende spanningswaarde wanneer die spanningsverandering minimum is en die kapasiteitsverandering groot is. , wat verkry kan word uit die piekwaarde van dQ / dV. Die mediaanspanning is die ooreenstemmende spanningswaarde van die helfte van die batterykapasiteit. Vir materiale wat meer voor die hand liggend is op die platform, soos litiumysterfosfaat en litiumtitanaat, is die mediaanspanning die platformspanning. Die gemiddelde spanning is die effektiewe area van die spanning-kapasiteit-kromme (dws battery-ontladingsenergie) gedeel deur die kapasiteitsberekeningsformule is u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Die afsnyspanning verwys na die minimum spanning wat toegelaat word wanneer die battery ontlaai. As die spanning laer is as die ontladingsafsnyspanning, sal die spanning aan beide kante van die battery vinnig daal, wat oormatige ontlading vorm. Oorontlading kan skade aan die aktiewe bestanddeel van die elektrode veroorsaak, die reaksievermoë verloor en die batterylewe verkort. Soos beskryf in die eerste deel, hou die spanning van die battery verband met die ladingtoestand van die katodemateriaal en die elektrodepotensiaal.

(2) Kapasiteit en spesifieke kapasiteit

Batterykapasiteit verwys na die hoeveelheid elektrisiteit wat deur die battery vrygestel word onder 'n sekere ontladingstelsel (onder 'n sekere ontladingsstroom I, ontladingstemperatuur T, ontladingsafsnyspanning V), wat die vermoë van die battery aandui om energie in Ah of C te stoor Kapasiteit word deur baie elemente beïnvloed, soos ontladingsstroom, ontladingstemperatuur, ens. Die kapasiteitsgrootte word bepaal deur die hoeveelheid aktiewe stowwe in die positiewe en negatiewe elektrodes.

Teoretiese kapasiteit: die kapasiteit wat deur die aktiewe stof in die reaksie gegee word.

Werklike kapasiteit: die werklike kapasiteit wat vrygestel word onder 'n sekere ontladingstelsel.

Gegradeerde kapasiteit: verwys na die minimum hoeveelheid krag wat deur die battery gewaarborg word onder die ontwerpte ontladingstoestande.

In die ontladingstoets word die kapasiteit bereken deur die stroom oor tyd te integreer, dws C = I (t) dt, konstante stroom in t konstante ontlading, C = I (t) dt = I t; konstante weerstand R ontlading, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * uit (u is die gemiddelde ontladingsspanning, t is die ontladingstyd).

Spesifieke kapasiteit: Om die verskillende batterye te vergelyk, word die konsep van spesifieke kapasiteit bekendgestel. Spesifieke kapasiteit verwys na die kapasiteit wat gegee word deur die aktiewe stof van die eenheidsmassa of die eenheidsvolume-elektrode, wat die massaspesifieke kapasiteit of die volumespesifieke kapasiteit genoem word. Die gewone berekeningsmetode is: spesifieke kapasiteit = battery eerste ontlading kapasiteit / (aktiewe stof massa * aktiewe stof benuttingskoers)

Faktore wat die batterykapasiteit beïnvloed:

a. Die ontladingsstroom van die battery: hoe groter die stroom, die uitsetkapasiteit neem af;

b. Ontladingstemperatuur van die battery: wanneer die temperatuur daal, neem die uitsetkapasiteit af;

c. Die ontladingsafsnyspanning van die battery: die ontladingstyd wat deur die elektrodemateriaal gestel word en die limiet van die elektrodereaksie self is oor die algemeen 3.0V of 2.75V.

d. Laai- en ontlaaitye van die battery: na veelvuldige laai en ontlading van die battery, as gevolg van die mislukking van die elektrodemateriaal, sal die battery die ontladingskapasiteit van die battery kan verminder.

e. Die laaitoestande van die battery: laaitempo, temperatuur, afsnyspanning beïnvloed die kapasiteit van die battery en bepaal dus die ontladingskapasiteit.

 Metode van bepaling van batterykapasiteit:

Verskillende nywerhede het verskillende toetsstandaarde volgens die werksomstandighede. Vir litiumioonbatterye vir 3C-produkte, volgens die nasionale standaard GB / T18287-2000 Algemene spesifikasie vir litiumioonbatterye vir selfoon, is die gegradeerde kapasiteittoetsmetode van die battery soos volg: a) laai: 0.2C5A-laai; b) ontlading: 0.2C5A ontlading; c) vyf siklusse, waarvan een gekwalifiseer is.

Vir die elektriese voertuigbedryf, volgens die nasionale standaard GB / T 31486-2015 Elektriese prestasievereistes en toetsmetodes vir kragbattery vir elektriese voertuie, verwys die gegradeerde kapasiteit van die battery na die kapasiteit (Ah) wat deur die battery by kamertemperatuur vrygestel word met 1I1 (A) stroomontlading om die terminasiespanning te bereik, waarin I1 1 uur tempo-ontladingsstroom is, waarvan die waarde gelyk is aan C1 (A). Die toetsmetode is:

A) By kamertemperatuur, stop die konstante spanning wanneer laai met konstante stroom laai na die laai beëindiging spanning gespesifiseer deur die onderneming, en stop die laai wanneer die laai beëindiging stroom daal tot 0.05I1 (A), en hou die laai vir 1 uur na laai.

Bb) By kamertemperatuur word die battery ontlaai met 1I1 (A) stroom totdat die ontlading die ontladingsbeëindigingsspanning bereik wat in die onderneming se tegniese voorwaardes gespesifiseer word;

C) gemeet ontladingskapasiteit (gemeet deur Ah), bereken die ontlading spesifieke energie (gemeet aan Wh / kg);

3 d) Herhaal stappe a) -) c) 5 keer. Wanneer die uiterste verskil van 3 opeenvolgende toetse minder as 3% van die gegradeerde kapasiteit is, kan die toets vooraf voltooi word en die resultate van die laaste 3 toetse kan gemiddeld word.

(3) Staat van aanklag, SOC

SOC (State of Charge) is 'n toestand van lading, wat die verhouding van die oorblywende kapasiteit van die battery tot sy volle laaitoestand na 'n tydperk of 'n lang tyd onder 'n sekere ontladingstempo verteenwoordig. Die metode van "oopkringspanning + uur-tyd-integrasie"-metode gebruik die oopkringspanningsmetode om die aanvanklike toestandladingkapasiteit van die battery te skat, en gebruik dan die uur-tyd-integrasiemetode om die krag wat deur die a verbruik word, te verkry. -tyd integrasie metode. Die krag verbruik is die produk van die ontladingsstroom en die ontladingstyd, en die oorblywende drywing is gelyk aan die verskil tussen die aanvanklike drywing en die krag verbruik. Die SOC wiskundige skatting tussen oopbaanspanning en 'n uur integraal is:

Waar CN die gegradeerde kapasiteit is; η is die lading-ontladingsdoeltreffendheid; T is die batterygebruikstemperatuur; I is die batterystroom; t is die batteryontladingstyd.

DOD (Depth of Discharge) is die ontladingsdiepte, 'n maatstaf van die ontladingsgraad, wat die persentasie van die ontladingskapasiteit tot die totale ontladingskapasiteit is. Die diepte van ontlading het 'n goeie verband met die lewe van die battery: hoe dieper die ontladingsdiepte, hoe korter die lewe. Die verwantskap word bereken vir SOC = 100% -DOD

4) Energie en spesifieke energie

Die elektriese energie wat die battery kan lewer deur eksterne werk onder sekere toestande te doen, word die energie van die battery genoem, en die eenheid word gewoonlik uitgedruk in wh. In die ontladingskurwe word die energie soos volg bereken: W = U (t) * I (t) dt. By konstante stroomontlading, W = I * U (t) dt = It * u (u is die gemiddelde ontladingsspanning, t is die ontladingstyd)

a. Teoretiese energie

Die ontladingsproses van die battery is in 'n ewewigstoestand, en die ontladingsspanning handhaaf die waarde van elektromotoriese krag (E), en die benuttingskoers van die aktiewe stof is 100%. Onder hierdie toestand is die uitsetenergie van die battery die teoretiese energie, dit wil sê die maksimum werk verrig deur die omkeerbare battery onder konstante temperatuur en druk.

b. Die werklike energie

Die werklike uitsetenergie van die batteryontlading word die werklike energie genoem, die elektriese voertuigindustrie regulasies ("GB / T 31486-2015 Kragbattery Elektriese prestasievereistes en toetsmetodes vir elektriese voertuie"), die battery by kamertemperatuur met 1I1 (A) ) stroomontlading, om die energie (Wh) te bereik wat deur die beëindigingsspanning vrygestel word, wat die aangeslane energie genoem word.

c. spesifieke energie

Die energie wat deur 'n battery per eenheid massa en per eenheid volume gegee word, word massa spesifieke energie of volume spesifieke energie genoem, ook genoem energiedigtheid. In eenhede van wh / kg of wh / L.

[Basiese vorm van die ontladingskurwe]

Die mees basiese vorm van die ontladingskromme is die spanning-tyd- en stroomtydkromme. Deur die transformasie van die tyd-as-berekening, het die gemeenskaplike ontladingskromme ook die spanning-kapasiteit (spesifieke kapasiteit)-kromme, spanning-energie (spesifieke energie)-kromme, spanning-SOC-kromme ensovoorts.

(1) Spanning-tyd- en stroomtydkromme

Figuur 9 Spanning-tyd en stroom-tyd kurwes

(2) Spanning-kapasiteit-kromme

Figuur 10 Spanning-kapasiteit-kurwe

(3) Spanning-energie-kromme

Figuur Figuur 11. Spanning-energie-kromme

[verwysingsdokumentasie]

• Wang Chao, et al. Vergelyking van lading- en ontladingskenmerke van konstante stroom en konstante drywing in elektrochemiese energiebergingstoestelle [J]. Energiebergingwetenskap en -tegnologie.2017(06)：1313-1320.
• Eom KS，Joshi T，Bordes A， et al. Die ontwerp van 'n Li-ioon volselbattery met behulp van 'n nano-silicon en nano-multilaag grafeen saamgestelde anode[J]
• Guo Jipeng, et al. Vergelyking van die konstante stroom en konstante drywing toets kenmerke van litium yster fosfaat batterye [J]. stoor battery.2017(03)：109-115
• Marinaro M，Yoon D，Gabrielli G， et al. Hoë werkverrigting 1.2 Ah Si-legering/grafiet|LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 prototipe Li-ion battery[J].Journal of Power Sources.2017，357(Bylaag C)：188-197.