By hoppt
Meta l-batterija tal-jone tal-litju toħroġ, il-vultaġġ tax-xogħol tagħha dejjem jinbidel b'mod kostanti mal-kontinwazzjoni taż-żmien. Il-vultaġġ tax-xogħol tal-batterija jintuża bħala l-ordinat, ħin ta 'skarika, jew kapaċità, jew stat ta' ċarġ (SOC), jew fond ta 'skarika (DOD) bħala l-axxissa, u l-kurva mfassla tissejjaħ il-kurva ta' skariku. Biex nifhmu l-kurva karatteristika tal-iskarika ta 'batterija, l-ewwel għandna bżonn nifhmu l-vultaġġ tal-batterija fil-prinċipju.
Biex ir-reazzjoni tal-elettrodu tifforma l-batterija għandha tissodisfa l-kundizzjonijiet li ġejjin: il-proċess li jitlef l-elettron fir-reazzjoni kimika (jiġifieri proċess ta 'ossidazzjoni) u l-proċess li jikseb l-elettron (jiġifieri proċess ta' reazzjoni ta 'tnaqqis) għandhom ikunu separati f'żewġ oqsma differenti, li hija differenti mir-reazzjoni redox ġenerali; ir-reazzjoni redox tas-sustanza attiva ta 'żewġ elettrodi għandha tiġi trażmessa miċ-ċirkwit estern, li huwa differenti mir-reazzjoni tal-mikrobatterija fil-proċess ta' korrużjoni tal-metall. Il-vultaġġ tal-batterija huwa d-differenza potenzjali bejn l-elettrodu pożittiv u l-elettrodu negattiv. Il-parametri ewlenin speċifiċi jinkludu vultaġġ ta 'ċirkwit miftuħ, vultaġġ tax-xogħol, vultaġġ ta' qtugħ ta 'ċarġ u discharge, eċċ.
Il-potenzjal tal-elettrodu jirreferi għall-immersjoni ta 'materjal solidu fis-soluzzjoni tal-elettrolit, li juri l-effett elettriku, jiġifieri d-differenza potenzjali bejn il-wiċċ tal-metall u s-soluzzjoni. Din id-differenza potenzjali tissejjaħ il-potenzjal tal-metall fis-soluzzjoni jew il-potenzjal tal-elettrodu. Fil-qosor, il-potenzjal tal-elettrodu huwa tendenza li jone jew atomu jakkwistaw elettron.
Għalhekk, għal ċertu elettrodu pożittiv jew materjal ta 'elettrodu negattiv, meta jitqiegħed f'elettrolit b'melħ tal-litju, il-potenzjal tal-elettrodu tiegħu huwa espress bħala:
Fejn φ c huwa l-potenzjal ta' l-elettrodu ta' din is-sustanza. Il-potenzjal standard ta 'l-elettrodu ta' l-idroġenu ġie stabbilit li jkun 0.0V.
Il-forza elettromottiva tal-batterija hija l-valur teoretiku kkalkulat skont ir-reazzjoni tal-batterija bl-użu tal-metodu termodinamiku, jiġifieri, id-differenza bejn il-potenzjal tal-elettrodu tal-ekwilibriju tal-batterija u l-elettrodi pożittivi u negattivi meta ċ-ċirkwit jinkiser hija l-valur massimu li l-batterija tista 'tagħti l-vultaġġ. Fil-fatt, l-elettrodi pożittivi u negattivi mhumiex neċessarjament fl-istat ta 'ekwilibriju termodinamiku fl-elettrolit, jiġifieri, il-potenzjal ta' l-elettrodu stabbilit mill-elettrodi pożittivi u negattivi tal-batterija fis-soluzzjoni ta 'l-elettrolit normalment mhuwiex il-potenzjal ta' l-elettrodu ta 'ekwilibriju, għalhekk il- vultaġġ ta 'ċirkwit miftuħ tal-batterija huwa ġeneralment iżgħar mill-forza elettromotiva tagħha. Għar-reazzjoni tal-elettrodu:
Meta wieħed iqis l-istat mhux standard tal-komponent reattiv u l-attività (jew konċentrazzjoni) tal-komponent attiv matul iż-żmien, il-vultaġġ attwali taċ-ċirkwit miftuħ taċ-ċellula huwa modifikat mill-ekwazzjoni tal-enerġija:
Fejn R hija l-kostanti tal-gass, T hija t-temperatura tar-reazzjoni, u a hija l-attività jew il-konċentrazzjoni tal-komponent. Il-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ tal-batterija jiddependi fuq il-proprjetajiet tal-materjal tal-elettrodu pożittiv u negattiv, l-elettrolit u l-kundizzjonijiet tat-temperatura, u huwa indipendenti mill-ġeometrija u d-daqs tal-batterija. It-tħejjija tal-materjal tal-elettrodu tal-jone tal-litju fil-arblu, u l-folja tal-metall tal-litju immuntata f'nofs batterija tal-buttuna, tista 'tkejjel il-materjal tal-elettrodu fi stat SOC differenti ta' vultaġġ miftuħ, kurva tal-vultaġġ miftuħ hija r-reazzjoni tal-istat tal-ħlas tal-materjal tal-elettrodu, waqgħa tal-vultaġġ miftuħ tal-ħażna tal-batterija, iżda mhux kbir ħafna, jekk il-waqgħa tal-vultaġġ miftuħ wisq malajr jew amplitudni huwa fenomenu anormali. Il-bidla fl-istat tal-wiċċ tas-sustanzi attivi bipolari u l-awto-kwittanza tal-batterija huma r-raġunijiet ewlenin għat-tnaqqis tal-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ fil-ħażna, inkluża l-bidla tas-saff tal-maskra tat-tabella tal-materjal tal-elettrodu pożittiv u negattiv; il-bidla potenzjali kkawżata mill-instabilità termodinamika ta 'l-elettrodu, ix-xoljiment u l-preċipitazzjoni ta' impuritajiet barranin tal-metall, u l-mikro short circuit ikkawżat mid-dijaframma bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi. Meta l-batterija tal-jone tal-litju qed tixjieħ, il-bidla tal-valur K (waqgħa fil-vultaġġ) hija l-proċess ta 'formazzjoni u stabbiltà tal-film SEI fuq il-wiċċ tal-materjal tal-elettrodu. Jekk il-waqgħa tal-vultaġġ hija kbira wisq, hemm mikro-short circuit ġewwa, u l-batterija hija ġġudikata li mhix kwalifikata.
Meta l-kurrent jgħaddi mill-elettrodu, il-fenomenu li l-elettrodu jiddevja mill-potenzjal tal-elettrodu tal-ekwilibriju jissejjaħ polarizzazzjoni, u l-polarizzazzjoni tiġġenera l-potenzjal żejjed. Skont il-kawżi tal-polarizzazzjoni, il-polarizzazzjoni tista 'tinqasam fi polarizzazzjoni ohmika, polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni u polarizzazzjoni elettrokimika. FIG. 2 hija l-kurva ta 'skarika tipika tal-batterija u l-influwenza ta' polarizzazzjoni varji fuq il-vultaġġ.
Figura 1. Kurva ta 'skarika tipika u polarizzazzjoni
(1) Polarizzazzjoni ohmika: ikkawżata mir-reżistenza ta 'kull parti tal-batterija, il-valur tal-waqgħa tal-pressjoni jsegwi l-liġi tal-ohm, il-kurrent jonqos, il-polarizzazzjoni tonqos immedjatament, u l-kurrent jisparixxi immedjatament wara li jieqaf.
(2) Polarizzazzjoni elettrokimika: il-polarizzazzjoni hija kkawżata mir-reazzjoni elettrokimika bil-mod fuq il-wiċċ tal-elettrodu. Naqas b'mod sinifikanti fil-livell tal-mikrosekonda hekk kif il-kurrent isir iżgħar.
(3) Polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni: minħabba r-ritard tal-proċess tad-diffużjoni tal-joni fis-soluzzjoni, id-differenza tal-konċentrazzjoni bejn il-wiċċ tal-elettrodu u l-korp tas-soluzzjoni hija polarizzata taħt ċertu kurrent. Din il-polarizzazzjoni tonqos jew tisparixxi hekk kif il-kurrent elettriku jonqos fis-sekondi makroskopiċi (ftit sekondi sa għexieren ta 'sekondi).
Ir-reżistenza interna tal-batterija tiżdied biż-żieda tal-kurrent ta 'skarika tal-batterija, li hija prinċipalment minħabba li l-kurrent ta' skarigu kbir iżid ix-xejra ta 'polarizzazzjoni tal-batterija, u iktar ma jkun kbir il-kurrent ta' skarigu, aktar tkun ovvja t-tendenza ta 'polarizzazzjoni, kif muri fil-Figura 2. Skont il-liġi ta 'Ohm: V = E0-IRT, biż-żieda tar-reżistenza ġenerali interna RT, il-ħin meħtieġ biex il-vultaġġ tal-batterija jilħaq il-vultaġġ tal-qtugħ tal-iskarigu jitnaqqas b'mod korrispondenti, għalhekk il-kapaċità tar-rilaxx hija wkoll imnaqqsa.
Figura 2. Effett tad-densità tal-kurrent fuq il-polarizzazzjoni
Il-batterija tal-jone tal-litju hija essenzjalment tip ta 'batterija tal-konċentrazzjoni tal-jone tal-litju. Il-proċess ta 'ċarġ u skariku tal-batterija tal-jone tal-litju huwa l-proċess ta' inkorporazzjoni u tqaxxir ta 'jonji tal-litju fl-elettrodi pożittivi u negattivi. Fatturi li jaffettwaw il-polarizzazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju jinkludu:
(1) L-influwenza tal-elettrolit: il-konduttività baxxa tal-elettrolit hija r-raġuni ewlenija għall-polarizzazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju. Fil-firxa tat-temperatura ġenerali, il-konduttività tal-elettrolit użat għall-batteriji tal-jone tal-litju hija ġeneralment biss 0.01 ~ 0.1S/cm, li hija waħda fil-mija tas-soluzzjoni milwiema. Għalhekk, meta l-batteriji tal-jone tal-litju joħorġu b'kurrent għoli, ikun tard wisq biex tissupplimenta Li + mill-elettrolit, u l-fenomenu tal-polarizzazzjoni jseħħ. It-titjib tal-konduttività tal-elettrolit huwa l-fattur ewlieni biex tittejjeb il-kapaċità ta 'skarigu ta' kurrent għoli tal-batteriji tal-jone tal-litju.
(2) L-influwenza ta 'materjali pożittivi u negattivi: il-kanal itwal ta' materjal pożittiv u negattiv diffużjoni ta 'partiċelli kbar tal-jone tal-litju fil-wiċċ, li ma jwassalx għal skariku ta' rata kbira.
(3) Aġent konduttur: il-kontenut ta 'aġent konduttiv huwa fattur importanti li jaffettwa l-prestazzjoni tal-iskarika ta' proporzjon għoli. Jekk il-kontenut ta 'aġent konduttiv fil-formula tal-katodu ma jkunx biżżejjed, l-elettroni ma jistgħux jiġu trasferiti fil-ħin meta l-kurrent kbir jiġi skarikat, u r-reżistenza interna tal-polarizzazzjoni tiżdied malajr, sabiex il-vultaġġ tal-batterija jitnaqqas malajr għall-vultaġġ tal-qtugħ tal-ħruġ. .
(4) L-influwenza tad-disinn tal-arblu: ħxuna tal-arblu: fil-każ ta 'skariku ta' kurrent kbir, il-veloċità tar-reazzjoni tas-sustanzi attivi hija mgħaġġla ħafna, li teħtieġ li l-jone tal-litju jiġi inkorporat u jinqala 'malajr fil-materjal. Jekk il-pjanċa tal-arblu tkun ħoxna u l-mogħdija tad-diffużjoni tal-jone tal-litju tiżdied, id-direzzjoni tal-ħxuna tal-arblu tipproduċi gradjent kbir tal-konċentrazzjoni tal-jone tal-litju.
Densità tal-kompattazzjoni: id-densità tal-kompattazzjoni tal-folja tal-arblu hija akbar, il-pori jsir iżgħar, u l-mogħdija tal-moviment tal-jone tal-litju fid-direzzjoni tal-ħxuna tal-folja tal-arblu hija itwal. Barra minn hekk, jekk id-densità tal-kompattazzjoni hija kbira wisq, iż-żona ta 'kuntatt bejn il-materjal u l-elettrolit tonqos, is-sit ta' reazzjoni tal-elettrodu jitnaqqas, u r-reżistenza interna tal-batterija tiżdied ukoll.
(5) L-influwenza tal-membrana SEI: il-formazzjoni tal-membrana SEI żżid ir-reżistenza tal-interface tal-elettrodu / elettrolit, li tirriżulta f'isteresi tal-vultaġġ jew polarizzazzjoni.
Vultaġġ operattiv, magħruf ukoll bħala vultaġġ tat-tarf, jirreferi għad-differenza potenzjali bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi tal-batterija meta l-kurrent jiċċirkola fiċ-ċirkwit fl-istat tax-xogħol. Fl-istat tax-xogħol tal-ħruġ tal-batterija, meta l-kurrent jgħaddi mill-batterija, ir-reżistenza kkawżata mir-reżistenza interna għandha tingħeleb, li tikkawża tnaqqis fil-pressjoni ohmika u polarizzazzjoni tal-elettrodu, għalhekk il-vultaġġ tax-xogħol huwa dejjem aktar baxx mill-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ, u meta tiċċarġja, il-vultaġġ tat-tarf huwa dejjem ogħla mill-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ. Jiġifieri, ir-riżultat tal-polarizzazzjoni jagħmel il-vultaġġ tat-tmiem tal-iskarigu tal-batterija aktar baxx mill-potenzjal elettromotiv tal-batterija, li huwa ogħla mill-potenzjal elettromotiv tal-batterija inkarigata.
Minħabba l-eżistenza ta 'fenomenu ta' polarizzazzjoni, il-vultaġġ istantanju u l-vultaġġ attwali fil-proċess ta 'ċarġ u skariku. Meta tiċċarġja, il-vultaġġ istantanju huwa kemmxejn ogħla mill-vultaġġ attwali, il-polarizzazzjoni tisparixxi u l-vultaġġ jinżel meta l-vultaġġ istantanju u l-vultaġġ attwali jonqos wara l-iskarigu.
Biex tqassar id-deskrizzjoni ta 'hawn fuq, l-espressjoni hija:
E +, E- -jirrappreżentaw il-potenzjali tal-elettrodi pożittivi u negattivi, rispettivament, E + 0 u E- -0 jirrappreżentaw il-potenzjal tal-elettrodu tal-ekwilibriju tal-elettrodi pożittivi u negattivi, rispettivament, VR jirrappreżenta l-vultaġġ tal-polarizzazzjoni ohmika, u η + , η - -jirrappreżentaw il-potenzjal żejjed tal-elettrodi pożittivi u negattivi, rispettivament.
Wara fehim bażiku tal-vultaġġ tal-batterija, bdejna nanalizzaw il-kurva tal-iskarigu tal-batteriji tal-jone tal-litju. Il-kurva tal-iskarigu bażikament tirrifletti l-istat tal-elettrodu, li hija s-superpożizzjoni tal-bidliet tal-istat tal-elettrodi pożittivi u negattivi.
Il-kurva tal-vultaġġ tal-batteriji tal-jone tal-litju matul il-proċess ta 'skarika tista' tinqasam fi tliet stadji
1) Fl-istadju inizjali tal-batterija, il-vultaġġ jaqa 'malajr, u iktar ma tkun kbira r-rata ta' skarigu, aktar ma jinżel il-vultaġġ malajr;
2) Il-vultaġġ tal-batterija jidħol fi stadju ta 'bidla bil-mod, li jissejjaħ iż-żona tal-pjattaforma tal-batterija. Iktar ma tkun żgħira r-rata ta' ħruġ,
Aktar ma jkun twil iż-żona tal-pjattaforma, iktar ikun għoli l-vultaġġ tal-pjattaforma, iktar ikun bil-mod il-waqgħa tal-vultaġġ.
3) Meta l-qawwa tal-batterija tkun kważi lesta, il-vultaġġ tat-tagħbija tal-batterija jibda jonqos drastikament sakemm jintlaħaq il-vultaġġ tal-waqfien tal-iskarigu.
Waqt l-ittestjar, hemm żewġ modi kif tiġbor id-dejta
(1) Iġbor id-dejta tal-kurrent, il-vultaġġ u l-ħin skont l-intervall ta 'ħin stabbilit Δ t;
(2) Iġbor id-dejta tal-kurrent, tal-vultaġġ u tal-ħin skont id-differenza tal-bidla fil-vultaġġ Δ V. L-eżattezza tat-tagħmir tal-iċċarġjar u l-ħatt tinkludi prinċipalment preċiżjoni tal-kurrent, preċiżjoni tal-vultaġġ u preċiżjoni tal-ħin. It-Tabella 2 turi l-parametri tat-tagħmir ta 'ċerta magna tal-iċċarġjar u l-ħatt, fejn% FS tirrappreżenta l-perċentwali tal-firxa sħiħa, u 0.05% RD tirreferi għall-iżball imkejjel fil-medda ta' 0.05% tal-qari. Tagħmir ta 'ċarġ u skariku ġeneralment juża sors ta' kurrent kostanti CNC minflok reżistenza tat-tagħbija għat-tagħbija, sabiex il-vultaġġ tal-ħruġ tal-batterija ma jkollu xejn x'jaqsam mar-reżistenza tas-serje jew reżistenza parassitika fiċ-ċirkwit, iżda biss relatat mal-vultaġġ E u reżistenza interna r u l-kurrent taċ-ċirkwit I tas-sors ta 'vultaġġ ideali ekwivalenti għall-batterija. Jekk ir-reżistenza tintuża għat-tagħbija, issettja l-vultaġġ tas-sors tal-vultaġġ ideali tal-batterija ekwivalenti bħala E, ir-reżistenza interna hija r, u r-reżistenza tat-tagħbija hija R. Kejjel il-vultaġġ fiż-żewġt itruf tar-reżistenza tat-tagħbija bil-vultaġġ meter, kif muri fil-figura ta 'hawn fuq fil-Figura 6. Madankollu, fil-prattika, hemm reżistenza taċ-ċomb u reżistenza għall-kuntatt tal-apparat (reżistenza parassitika uniformi) fiċ-ċirkwit. Id-dijagramma taċ-ċirkwit ekwivalenti murija fil-FIG. 3 hija murija fil-figura li ġejja tal-FIG. 3. Fil-prattika, ir-reżistenza parassitika hija inevitabbilment introdotta, sabiex ir-reżistenza totali tat-tagħbija ssir kbira, iżda l-vultaġġ imkejjel huwa l-vultaġġ fiż-żewġt itruf tar-reżistenza tat-tagħbija R, għalhekk l-iżball jiġi introdott.
Fig. 3 Id-dijagramma tal-blokka tal-prinċipju u d-dijagramma taċ-ċirkwit ekwivalenti attwali tal-metodu ta 'skariku tar-reżistenza
Meta s-sors tal-kurrent kostanti bil-kurrent I1 jintuża bħala t-tagħbija, id-dijagramma skematika u d-dijagramma taċ-ċirkwit ekwivalenti attwali huma murija fil-Figura 7. E, I1 huma valuri kostanti u r huwa kostanti għal ċertu żmien.
Mill-formula ta 'hawn fuq, nistgħu naraw li ż-żewġ vultaġġi ta' A u B huma kostanti, jiġifieri, il-vultaġġ tal-ħruġ tal-batterija mhuwiex relatat mad-daqs tar-reżistenza tas-serje fil-linja, u naturalment, m'għandha x'taqsam xejn bir-reżistenza parassita. Barra minn hekk, il-mod ta 'kejl b'erba' terminali jista 'jikseb kejl aktar preċiż tal-vultaġġ tal-ħruġ tal-batterija.
Figura 4 Dijagramma ta' blokk tat-tagħmir u dijagramma ta' ċirkwit ekwivalenti attwali tat-tagħbija tas-sors tal-kurrent kostanti
Is-sors konkorrenti huwa mezz ta 'provvista ta' enerġija li jista 'jipprovdi kurrent kostanti għat-tagħbija. Xorta tista 'żżomm il-kurrent tal-ħruġ kostanti meta l-provvista tal-enerġija esterna tvarja u l-karatteristiċi tal-impedenza jinbidlu.
It-tagħmir tat-test ta 'ċarġ u skariku ġeneralment juża l-apparat semikonduttur bħala l-element tal-fluss. Billi taġġusta s-sinjal tal-kontroll tal-apparat semikonduttur, tista 'tissimula tagħbija ta' karatteristiċi differenti bħal kurrent kostanti, pressjoni kostanti u reżistenza kostanti eċċ. Il-mod tat-test tal-iskarigu tal-batterija tal-jone tal-litju jinkludi prinċipalment skarigu ta 'kurrent kostanti, skarigu ta' reżistenza kostanti, skarigu ta 'qawwa kostanti, eċċ F'kull mod ta' skarigu, l-iskarigu kontinwu u l-iskarigu tal-intervall jistgħu wkoll jinqasmu, li fihom skond it-tul ta 'żmien, l-iskarigu tal-intervall jista 'jinqasam fi skarigu intermittenti u skariku tal-polz. Matul it-test tal-ħatt, il-batterija tiskarika skont il-mod issettjat, u tieqaf tiskarika wara li tilħaq il-kundizzjonijiet stabbiliti. Il-kundizzjonijiet tal-qtugħ tal-iskarigu jinkludu l-issettjar tal-qtugħ tal-vultaġġ, l-issettjar tal-qtugħ tal-ħin, l-issettjar tal-qtugħ tal-kapaċità, l-issettjar tal-qtugħ tal-gradjent tal-vultaġġ negattiv, eċċ. Il-bidla tal-vultaġġ tal-ħruġ tal-batterija hija relatata mas-sistema tal-ħruġ, li huwa, il-bidla tal-kurva tal-iskarigu hija affettwata wkoll mis-sistema tal-iskarigu, inklużi: kurrent tal-iskarigu, temperatura tal-iskarigu, vultaġġ tat-terminazzjoni tal-iskarigu; skariku intermittenti jew kontinwu. Iktar ma jkun kbir il-kurrent ta 'skarika, aktar il-vultaġġ operattiv jinżel malajr; bit-temperatura tal-iskarigu, il-kurva tal-iskarigu tinbidel bil-mod.
(1) Skarigu ta 'kurrent kostanti
Meta l-iskarigu tal-kurrent kostanti, il-valur kurrenti jiġi stabbilit, u mbagħad il-valur kurrenti jintlaħaq billi jiġi aġġustat is-sors tal-kurrent kostanti CNC, sabiex tirrealizza l-iskariku tal-kurrent kostanti tal-batterija. Fl-istess ħin, il-bidla tal-vultaġġ tat-tmiem tal-batterija tinġabar biex tiskopri l-karatteristiċi tal-iskarigu tal-batterija. L-iskarigu tal-kurrent kostanti huwa l-iskarigu tal-istess kurrent ta 'skarigu, iżda l-vultaġġ tal-batterija jkompli jonqos, għalhekk il-qawwa tkompli tonqos. Il-Figura 5 hija l-kurva tal-vultaġġ u l-kurrent tal-ħruġ tal-kurrent kostanti tal-batteriji tal-jone tal-litju. Minħabba l-iskarigu tal-kurrent kostanti, l-assi tal-ħin huwa faċilment konvertit għall-assi tal-kapaċità (il-prodott tal-kurrent u l-ħin). Il-Figura 5 turi l-kurva tal-vultaġġ-kapaċità fi skarigu ta 'kurrent kostanti. L-iskarigu ta 'kurrent kostanti huwa l-metodu ta' kwittanza l-aktar użat komunement fit-testijiet tal-batterija tal-jone tal-litju.
Figura 5 iċċarġjar ta 'vultaġġ kostanti ta' kurrent kostanti u kurvi ta 'skariku ta' kurrent kostanti b'rati multiplikaturi differenti
(2) Skarigu ta 'qawwa kostanti
Meta l-qawwa kostanti tiskarika, il-valur tal-qawwa kostanti tal-qawwa P jiġi stabbilit l-ewwel, u jinġabar il-vultaġġ tal-ħruġ U tal-batterija. Fil-proċess ta 'kwittanza, P huwa meħtieġ li jkun kostanti, iżda U qed jinbidel kontinwament, għalhekk huwa meħtieġ li kontinwament jiġi aġġustat il-kurrent I tas-sors tal-kurrent kostanti CNC skond il-formula I = P / U biex jinkiseb l-iskop ta' kwittanza ta 'qawwa kostanti. . Żomm il-qawwa tal-iskarika mhux mibdula, minħabba li l-vultaġġ tal-batterija jkompli jonqos matul il-proċess tal-iskarigu, sabiex il-kurrent fil-kwittanza tal-qawwa kostanti jkompli jiżdied. Minħabba l-iskarigu tal-qawwa kostanti, l-assi tal-koordinati tal-ħin huwa faċilment konvertit fl-assi tal-koordinati tal-enerġija (il-prodott tal-qawwa u l-ħin).
Figura 6 Kurvi tal-iċċarġjar u l-ħatt tal-qawwa kostanti b'rati ta' rduppjar differenti
Tqabbil bejn skarigu ta 'kurrent kostanti u skarigu ta' qawwa kostanti
Figura 7: (a) dijagramma tal-kapaċità tal-iċċarġjar u l-iskarigu fi proporzjonijiet differenti; (b) kurva ta' ċarġ u discharge
Il-Figura 7 turi r-riżultati tat-testijiet ta 'ċarġ u skariku ta' proporzjon differenti fiż-żewġ modi ta ' batterija tal-fosfat tal-ħadid tal-litju. Skont il-kurva tal-kapaċità fil-FIG. 7 (a), biż-żieda tal-kurrent ta 'ċarġ u skarigu fil-modalità ta' kurrent kostanti, il-kapaċità attwali ta 'ċarġ u skariku tal-batterija tonqos gradwalment, iżda l-firxa tal-bidla hija relattivament żgħira. Il-kapaċità attwali ta 'ċarġ u skariku tal-batterija tonqos gradwalment maż-żieda tal-qawwa, u iktar ma jkun kbir il-multiplikatur, iktar ikun mgħaġġel it-tħassir tal-kapaċità. Il-kapaċità ta 'skariku tar-rata ta' siegħa hija aktar baxxa mill-mod ta 'fluss kostanti. Fl-istess ħin, meta r-rata ta 'ċarġ ta' skariku tkun aktar baxxa mir-rata ta '1 sigħat, il-kapaċità tal-batterija hija ogħla taħt il-kondizzjoni ta' qawwa kostanti, filwaqt li l-kapaċità tal-batterija hija ogħla mir-rata ta '5 sigħat hija ogħla taħt il-kundizzjoni kurrenti kostanti.
Mill-figura 7 (b) turi l-kurva tal-kapaċità tal-vultaġġ, taħt il-kondizzjoni ta 'proporzjon baxx, batterija tal-fosfat tal-ħadid tal-litju żewġ modi kurva tal-kapaċità tal-vultaġġ, u l-bidla tal-pjattaforma tal-vultaġġ tal-ħlas u l-ħruġ mhix kbira, iżda taħt il-kondizzjoni ta' proporzjon għoli, Mod ta 'vultaġġ kostanti kurrenti kostanti ta' ħin ta 'vultaġġ kostanti itwal b'mod sinifikanti, u l-pjattaforma tal-vultaġġ tal-iċċarġjar żdiedet b'mod sinifikanti, il-pjattaforma tal-vultaġġ tal-iskarigu titnaqqas b'mod sinifikanti.
(3) Skariku ta 'reżistenza kostanti
Meta l-iskarigu ta 'reżistenza kostanti, valur ta' reżistenza kostanti R huwa stabbilit l-ewwel biex jiġbor il-vultaġġ tal-ħruġ tal-batterija U. Matul il-proċess ta 'kwittanza, R huwa meħtieġ li jkun kostanti, iżda U qed jinbidel kontinwament, għalhekk il-valur kurrenti I tal-kurrent kostanti CNC sors għandu jiġi aġġustat b'mod kostanti skont il-formula I = U / R biex jinkiseb l-iskop ta 'skariku ta' reżistenza kostanti. Il-vultaġġ tal-batterija dejjem jonqos fil-proċess tal-iskarigu, u r-reżistenza hija l-istess, għalhekk il-kurrent tal-iskarigu I huwa wkoll proċess li jonqos.
(4) Skarigu kontinwu, skarigu intermittenti u skarigu tal-polz
Il-batterija tiġi skarikata f'kurrent kostanti, qawwa kostanti u reżistenza kostanti, filwaqt li tuża l-funzjoni tal-ħin biex tirrealizza l-kontroll ta 'skarigu kontinwu, skarigu intermittenti u skariku tal-polz. Il-Figura 11 turi l-kurvi tal-kurrent u l-kurvi tal-vultaġġ ta 'test tipiku ta' charge / discharge tal-polz.
Figura 8 Kurvi tal-kurrent u kurvi tal-vultaġġ għal testijiet tipiċi ta' ċarġ-disċarġ tal-polz
Il-kurva tal-iskarika tirreferi għall-kurva tal-vultaġġ, il-kurrent, il-kapaċità u bidliet oħra tal-batterija maż-żmien matul il-proċess tal-iskarigu. L-informazzjoni li tinsab fil-kurva ta 'ċarġ u skariku hija rikka ħafna, inklużi l-kapaċità, l-enerġija, il-vultaġġ tax-xogħol u l-pjattaforma tal-vultaġġ, ir-relazzjoni bejn il-potenzjal ta' l-elettrodu u l-istat ta 'ċarġ, eċċ Id-dejta ewlenija rreġistrata waqt it-test ta' skarigu hija l-ħin evoluzzjoni tal-kurrent u l-vultaġġ. Ħafna parametri jistgħu jinkisbu minn din id-dejta bażika. Dawn li ġejjin jiddettaljaw il-parametri li jistgħu jinkisbu mill-kurva tal-iskarigu.
(1) Vultaġġ
Fit-test tal-ħruġ tal-batterija tal-jone tal-litju, il-parametri tal-vultaġġ jinkludu prinċipalment pjattaforma tal-vultaġġ, vultaġġ medjan, vultaġġ medju, vultaġġ ta 'qtugħ, eċċ. Il-vultaġġ tal-pjattaforma huwa l-valur tal-vultaġġ korrispondenti meta l-bidla fil-vultaġġ hija minima u l-bidla fil-kapaċità hija kbira , li jista' jinkiseb mill-ogħla valur ta' dQ / dV. Il-vultaġġ medjan huwa l-valur tal-vultaġġ korrispondenti ta 'nofs il-kapaċità tal-batterija. Għal materjali aktar ovvji fuq il-pjattaforma, bħal fosfat tal-ħadid tal-litju u titanat tal-litju, il-vultaġġ medjan huwa l-vultaġġ tal-pjattaforma. Il-vultaġġ medju huwa l-erja effettiva tal-kurva tal-vultaġġ-kapaċità (jiġifieri, enerġija ta 'skarika tal-batterija) diviża bil-formula tal-kalkolu tal-kapaċità hija u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Il-vultaġġ ta 'qtugħ jirreferi għall-vultaġġ minimu permess meta l-batterija tiskarika. Jekk il-vultaġġ huwa aktar baxx mill-vultaġġ ta 'qtugħ ta' skarigu, il-vultaġġ fiż-żewġt itruf tal-batterija jinżel malajr, u jifforma skariku eċċessiv. Discharge eċċessiva tista 'tikkawża ħsara lis-sustanza attiva tal-elettrodu, titlef il-kapaċità ta' reazzjoni, u tqassar il-ħajja tal-batterija. Kif deskritt fl-ewwel parti, il-vultaġġ tal-batterija huwa relatat mal-istat ta 'ċarġ tal-materjal tal-katodu u l-potenzjal tal-elettrodu.
(2) Kapaċità u kapaċità speċifika
Il-kapaċità tal-batterija tirreferi għall-ammont ta 'elettriku rilaxxat mill-batterija taħt ċerta sistema ta' skarigu (taħt ċertu kurrent ta 'skariku I, temperatura ta' skariku T, vultaġġ ta 'qtugħ ta' skariku V), li jindika l-kapaċità tal-batterija li taħżen l-enerġija f'Ah jew C Il-kapaċità hija affettwata minn ħafna elementi, bħal kurrent ta 'skarigu, temperatura ta' skarigu, eċċ Id-daqs tal-kapaċità huwa determinat mill-ammont ta 'sustanzi attivi fl-elettrodi pożittivi u negattivi.
Kapaċità teoretika: il-kapaċità mogħtija mis-sustanza attiva fir-reazzjoni.
Kapaċità attwali: il-kapaċità attwali rilaxxata taħt ċerta sistema ta 'skarika.
Kapaċità nominali: tirreferi għall-ammont minimu ta 'enerġija garantita mill-batterija taħt il-kundizzjonijiet ta' kwittanza ddisinjati.
Fit-test tal-iskarigu, il-kapaċità hija kkalkulata billi jiġi integrat il-kurrent maż-żmien, jiġifieri C = I (t) dt, kurrent kostanti f't kwittanza kostanti, C = I (t) dt = I t; reżistenza kostanti R kwittanza, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * barra (u huwa l-vultaġġ medju ta 'skarika, t huwa l-ħin ta' kwittanza).
Kapaċità speċifika: Sabiex jitqabblu l-batteriji differenti, jiġi introdott il-kunċett ta 'kapaċità speċifika. Kapaċità speċifika tirreferi għall-kapaċità mogħtija mis-sustanza attiva tal-massa tal-unità jew l-elettrodu tal-volum tal-unità, li tissejjaħ il-kapaċità speċifika tal-massa jew il-kapaċità speċifika tal-volum. Il-metodu ta' kalkolu tas-soltu huwa: kapaċità speċifika = kapaċità ta' skariku tal-ewwel batterija / (massa tas-sustanza attiva * rata ta' utilizzazzjoni tas-sustanza attiva)
Fatturi li jaffettwaw il-kapaċità tal-batterija:
a. Il-kurrent tal-ħruġ tal-batterija: iktar ma jkun kbir il-kurrent, il-kapaċità tal-ħruġ tonqos;
b. Temperatura tal-ħruġ tal-batterija: meta t-temperatura tonqos, il-kapaċità tal-ħruġ tonqos;
c. Il-vultaġġ tal-qtugħ tal-iskarigu tal-batterija: il-ħin tal-ħruġ stabbilit mill-materjal tal-elettrodu u l-limitu tar-reazzjoni tal-elettrodu nnifisha huwa ġeneralment 3.0V jew 2.75V.
d. Ħinijiet ta 'ċarġ u skariku tal-batterija: wara ħlas u skariku multipli tal-batterija, minħabba l-falliment tal-materjal tal-elettrodu, il-batterija tkun tista' tnaqqas il-kapaċità ta 'skarika tal-batterija.
e. Il-kundizzjonijiet tal-iċċarġjar tal-batterija: ir-rata tal-iċċarġjar, it-temperatura, il-vultaġġ tal-qtugħ jaffettwaw il-kapaċità tal-batterija, u b'hekk tiddetermina l-kapaċità tal-iskarika.
Metodu ta' determinazzjoni tal-kapaċità tal-batterija:
Industriji differenti għandhom standards tat-test differenti skont il-kundizzjonijiet tax-xogħol. Għal batteriji tal-jone tal-litju għal prodotti 3C, skont l-istandard nazzjonali GB / T18287-2000 Speċifikazzjoni Ġenerali għal Batteriji tal-jone tal-litju għal Telefon Ċellulari, il-metodu tat-test tal-kapaċità nominali tal-batterija huwa kif ġej: a) iċċarġjar: iċċarġjar 0.2C5A; b) skarigu: 0.2C5A ħatt; c) ħames ċikli, li minnhom wieħed huwa kwalifikat.
Għall-industrija tal-vetturi elettriċi, skont l-istandard nazzjonali GB / T 31486-2015 Rekwiżiti ta 'Prestazzjoni Elettrika u Metodi ta' Test għal Batterija tal-Enerġija għal Vetturi Elettriċi, il-kapaċità nominali tal-batterija tirreferi għall-kapaċità (Ah) rilaxxata mill-batterija f'temperatura tal-kamra b'1I1 (A) skarigu tal-kurrent biex jilħaq il-vultaġġ tat-terminazzjoni, li fih I1 huwa kurrent ta 'skarigu ta' rata ta 'siegħa, li l-valur tiegħu huwa ugwali għal C1 (A). Il-metodu tat-test huwa:
A) F'temperatura tal-kamra, waqqaf il-vultaġġ kostanti meta tiċċarġja b'iċċarġjar tal-kurrent kostanti għall-vultaġġ tat-terminazzjoni tal-iċċarġjar speċifikat mill-intrapriża, u waqqaf l-iċċarġjar meta l-kurrent tat-terminazzjoni tal-iċċarġjar jinżel għal 0.05I1 (A), u żomm l-iċċarġjar għal 1 siegħa wara iċċarġjar.
Bb) F'temperatura tal-kamra, il-batterija tiġi skarikata b'kurrent 1I1 (A) sakemm il-ħruġ jilħaq il-vultaġġ tat-terminazzjoni tal-iskarika speċifikat fil-kundizzjonijiet tekniċi tal-intrapriża;
C) kapaċità ta 'skarigu mkejla (imkejla b'Ah), ikkalkula l-enerġija speċifika ta' skarigu (imkejla b'Wh / kg);
3 d) Irrepeti l-passi a) -) c) 5 darbiet. Meta d-differenza estrema ta '3 testijiet konsekuttivi tkun inqas minn 3% tal-kapaċità ratata, it-test jista' jintemm minn qabel u r-riżultati tal-aħħar 3 testijiet jistgħu jiġu medjati.
(3) Stat responsabbli, SOC
SOC (State of Charge) huwa stat ta 'ċarġ, li jirrappreżenta l-proporzjon tal-kapaċità li jifdal tal-batterija għall-istat sħiħ ta' ċċarġjar tagħha wara perjodu ta 'żmien jew żmien twil taħt ċerta rata ta' skariku. Il-metodu ta '"vultaġġ ta' ċirkwit miftuħ + integrazzjoni ta 'ħin ta' siegħa" juża l-metodu ta 'vultaġġ ta' ċirkwit miftuħ biex jistma l-kapaċità inizjali ta 'ċarġ tal-istat tal-batterija, u mbagħad juża l-metodu ta' integrazzjoni ta 'siegħa-ħin biex jikseb l-enerġija kkunsmata mill-a -metodu ta 'integrazzjoni tal-ħin. L-enerġija kkunsmata hija l-prodott tal-kurrent tal-iskarigu u l-ħin tal-iskarigu, u l-qawwa li jifdal hija ugwali għad-differenza bejn il-qawwa inizjali u l-enerġija kkunsmata. L-istima matematika SOC bejn il-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ u l-integral ta’ siegħa hija:
Fejn CN hija l-kapaċità nominali; η hija l-effiċjenza ta 'ċarġ-ħatt; T hija t-temperatura tal-użu tal-batterija; I huwa l-kurrent tal-batterija; t huwa l-ħin tal-ħruġ tal-batterija.
DOD (Depth of Discharge) huwa l-fond tal-iskarigu, miżura tal-grad tal-iskarigu, li huwa l-perċentwal tal-kapaċità tal-iskarigu għall-kapaċità totali tal-iskarigu. Il-fond tal-iskarigu għandu relazzjoni kbira mal-ħajja tal-batterija: iktar ma jkun profond il-fond tal-iskarigu, iqsar il-ħajja. Ir-relazzjoni hija kkalkulata għal SOC = 100% -DOD
4) Enerġija u enerġija speċifika
L-enerġija elettrika li l-batterija tista 'toħroġ billi tagħmel xogħol estern taħt ċerti kundizzjonijiet tissejjaħ l-enerġija tal-batterija, u l-unità hija ġeneralment espressa f'wh. Fil-kurva tal-iskarika, l-enerġija hija kkalkulata kif ġej: W = U (t) * I (t) dt. F'skarigu ta' kurrent kostanti, W = I * U (t) dt = It * u (u huwa l-vultaġġ medju ta 'skarika, t huwa l-ħin ta' skarigu)
a. Enerġija teoretika
Il-proċess ta 'kwittanza tal-batterija huwa fi stat ta' ekwilibriju, u l-vultaġġ ta 'skariku jżomm il-valur tal-forza elettromotiva (E), u r-rata ta' utilizzazzjoni tas-sustanza attiva hija 100%. Taħt din il-kundizzjoni, l-enerġija tal-ħruġ tal-batterija hija l-enerġija teoretika, jiġifieri, ix-xogħol massimu magħmul mill-batterija riversibbli taħt temperatura u pressjoni kostanti.
b. L-enerġija attwali
L-enerġija attwali tal-ħruġ tal-ħruġ tal-batterija tissejjaħ l-enerġija attwali, ir-regolamenti tal-industrija tal-vetturi elettriċi ("Rekwiżiti tal-Prestazzjoni Elettrika tal-Batterija tal-Enerġija GB / T 31486-2015 u Metodi tat-Test għal Vetturi elettriċi"), il-batterija f'temperatura tal-kamra b'1I1 (A ) kwittanza tal-kurrent, biex tilħaq l-enerġija (Wh) rilaxxata mill-vultaġġ tat-terminazzjoni, imsejħa l-enerġija ratata.
c. enerġija speċifika
L-enerġija mogħtija minn batterija għal kull unità ta 'massa u għal kull unità ta' volum tissejjaħ enerġija speċifika tal-massa jew enerġija speċifika tal-volum, imsejħa wkoll densità tal-enerġija. F'unitajiet ta' wh / kg jew wh / L.
L-aktar forma bażika tal-kurva tal-iskarigu hija l-kurva tal-ħin tal-vultaġġ u tal-ħin kurrenti. Permezz tat-trasformazzjoni tal-kalkolu tal-assi tal-ħin, il-kurva tal-iskarigu komuni għandha wkoll il-kurva tal-kapaċità tal-vultaġġ (kapaċità speċifika), kurva tal-vultaġġ-enerġija (enerġija speċifika), kurva tal-vultaġġ-SOC eċċ.
(1) Kurva tal-ħin tal-vultaġġ u tal-ħin kurrenti
Figura 9 Kurvi tal-vultaġġ tal-ħin u tal-kurrent tal-ħin
(2) Kurva tal-vultaġġ-kapaċità
Figura 10 Kurva vultaġġ-kapaċità
(3) Kurva tal-vultaġġ-enerġija
Figura Figura 11. Kurva vultaġġ-enerġija
tweġiba fi żmien 6 sigħat, kwalunkwe mistoqsija hija milqugħa!
