Iwwergräifend Guide fir Lithium-Ion Batterie Offlossquantitéit Curve Analyse

De stäerkste allgemeng benotzt Leeschtungstest vun Lithium-Ion Batterie - d'Entladungskurve Analysestrategie

Wann d'Lithium-Ion Batterie entléisst, ännert seng Aarbechtsspannung ëmmer stänneg mat der Fortsetzung vun der Zäit. D'Aarbechtsspannung vun der Batterie gëtt als Ordinat, Entladungszäit oder Kapazitéit benotzt, oder Ladungszoustand (SOC), oder Entladungsdéift (DOD) als Abscissa, an d'Kurve gezeechent gëtt d'Entladungskurve genannt. Fir d'Entladungscharakteristikkurve vun enger Batterie ze verstoen, musse mir als éischt d'Spannung vun der Batterie am Prinzip verstoen.

[Spannung vun der Batterie]

Fir d'Elektrodenreaktioun ze bilden, muss d'Batterie de folgende Bedéngungen erfëllen: de Prozess vum Verléiere vum Elektron an der chemescher Reaktioun (dh Oxidatiounsprozess) an de Prozess fir den Elektron ze kréien (dh Reduktiounsreaktiounsprozess) muss an zwee verschiddene Beräicher getrennt sinn, déi ënnerscheet vun der allgemenger Redoxreaktioun; d'Redoxreaktioun vun der aktiver Substanz vun zwou Elektroden muss vum externe Circuit iwwerdroe ginn, wat anescht ass wéi d'Mikrobattereaktioun am Metallkorrosiounsprozess. D'Spannung vun der Batterie ass de potenziellen Ënnerscheed tëscht der positiver Elektrode an der negativer Elektrode. Déi spezifesch Schlësselparameter enthalen Open Circuit Spannung, Aarbechtsspannung, Laden- an Entladungsofschnëttspannung, asw.

[Elektrodepotenzial vu Lithium-Ion Batteriematerial]

Elektrodepotenzial bezitt sech op d'Taucht vun engem festen Material an der Elektrolytléisung, déi den elektresche Effekt weist, dat heescht de Potenzialënnerscheed tëscht der Uewerfläch vum Metall an der Léisung. Dëse Potenzialdifferenz gëtt de Potenzial vum Metall an der Léisung oder de Potenzial vun der Elektrode genannt. Kuerz gesot, den Elektrodenpotenzial ass eng Tendenz fir en Ion oder Atom en Elektron ze kréien.

Dofir, fir eng gewësse positiv Elektrode oder negativ Elektrodenmaterial, wann se an en Elektrolyt mat engem Lithiumsalz plazéiert ass, gëtt säin Elektrodenpotenzial ausgedréckt wéi:

Wou φ c den Elektrodenpotenzial vun dëser Substanz ass. D'Standard Wasserstoff Elektroden Potential war op 0.0V gesat.

[Open Circuit Spannung vun der Batterie]

D'elektromotoresch Kraaft vun der Batterie ass den theoretesche Wäert berechent no der Reaktioun vun der Batterie mat der thermodynamescher Method, dat heescht den Ënnerscheed tëscht dem Gläichgewiichtelektrodepotenzial vun der Batterie an de positiven an negativen Elektroden wann de Circuit brécht ass de maximale Wäert datt d'Batterie d'Spannung kann ginn. Tatsächlech sinn déi positiv an negativ Elektroden net onbedéngt am thermodynamesche Gläichgewiichtzoustand am Elektrolyt, dat heescht, den Elektrodenpotenzial, deen duerch déi positiv an negativ Elektroden vun der Batterie an der Elektrolytléisung etabléiert ass, ass normalerweis net de Gläichgewiichtelektrodepotenzial, also Open Circuit Spannung vun der Batterie ass allgemeng méi kleng wéi seng elektromotoresch Kraaft. Fir d'Elektrodenreaktioun:

Den net-Standardzoustand vun der Reaktantkomponent an d'Aktivitéit (oder Konzentratioun) vun der aktiver Komponent iwwer Zäit berücksichtegt, gëtt déi aktuell oppe Circuitspannung vun der Zell duerch d'Energiegleichung geännert:

Wou R d'Gaskonstant ass, T ass d'Reaktiounstemperatur, an a ass d'Komponentaktivitéit oder Konzentratioun. D'Open Circuit Spannung vun der Batterie hänkt op der Eegeschafte vun der positiv an negativ Elektroden Material, der electrolyte an der Temperatur Konditiounen, an ass onofhängeg vun der Geometrie an Gréisst vun der Batterie. Lithium Ion Elektroden Material Virbereedung an de Pole, a Lithium Metal Blat a Knäppchen Halschent Batterie versammelt, kann d'Elektroden Material a verschiddene SOC Staat vun oppen Volt moossen, oppe Volt Curve ass d'Elektroden Material charge Staat Reaktioun, Batterie Stockage oppen Spannungsfall, mee net ganz grouss, wann den oppene Spannungsfall ze séier oder Amplituden anormal Phänomen ass. D'Uewerflächestaatsännerung vun de bipolare aktive Substanzen an d'Selbstaustausch vun der Batterie sinn d'Haaptgrënn fir d'Ofsenkung vun der Open Circuit Spannung an der Lagerung, och d'Verännerung vun der Maskeschicht vum positiven an negativen Elektrodenmaterial Dësch; d'potenziell Ännerung verursaacht duerch d'thermodynamesch Onstabilitéit vun der Elektrode, d'Opléisung an d'Nidderschlag vu metallen auslännesche Gëftstoffer, an de Mikrokuerzschluss verursaacht duerch d'Membran tëscht de positiven an negativen Elektroden. Wann d'Lithium-Ion Batterie alternd ass, ass d'Verännerung vum K Wäert (Spannungsfall) d'Bildung an d'Stabilitéitsprozess vum SEI Film op der Uewerfläch vum Elektrodenmaterial. Wann de Spannungsfall ze grouss ass, gëtt et e Mikro-Kuerzschluss bannen, an d'Batterie gëtt als onqualifizéiert beurteelt.

[Batterie Polariséierung]

Wann de Stroum duerch d'Elektrode passéiert, gëtt d'Phänomen datt d'Elektrode vum Gläichgewiichtelektrodepotenzial ofwäit Polariséierung genannt, an d'Polariséierung generéiert den Iwwerpotenzial. No den Ursaachen vun der Polariséierung kann d'Polariséierung opgedeelt ginn an ohmesch Polariséierung, Konzentratiounspolariséierung an elektrochemesch Polariséierung. FIG. 2 ass déi typesch Entladungskurve vun der Batterie an den Afloss vu verschiddene Polariséierung op d'Spannung.

 Figur 1. Typesch Offlossquantitéit Kurve a Polarisatioun

(1) Ohmesch Polariséierung: verursaacht duerch d'Resistenz vun all Deel vun der Batterie, den Drockfallwäert follegt dem Ohm säi Gesetz, de Stroum fällt erof, d'Polariséierung fällt direkt erof, an de Stroum verschwënnt direkt nodeems se ophält.

(2) Elektrochemesch Polariséierung: d'Polariséierung gëtt duerch déi lues elektrochemesch Reaktioun op der Elektroden Uewerfläch verursaacht. Et ass wesentlech am Mikrosekonnniveau erofgaang wéi de Stroum méi kleng gëtt.

(3) Konzentratiounspolariséierung: Wéinst der Verzögerung vum Iondiffusiounsprozess an der Léisung gëtt de Konzentratiounsdifferenz tëscht der Uewerfläch vun der Elektrode an dem Léisungskierper ënner engem gewësse Stroum polariséiert. Dës Polariséierung hëlt erof oder verschwënnt wéi den elektresche Stroum an de makroskopesche Sekonnen erofgeet (e puer Sekonnen bis zéng Sekonnen).

Déi intern Resistenz vun der Batterie erhéicht mat der Erhéijung vum Entladungsstroum vun der Batterie, wat haaptsächlech ass well de groussen Entladungsstroum de Polariséierungstrend vun der Batterie erhéicht, a wat méi grouss den Entladungsstroum ass, dest méi offensichtlech ass de Polariséierungstrend, wéi gewisen. an der Figur 2. No dem Gesetz vum Ohm: V = E0-IRT, mat der Erhéijung vun der interner Gesamtresistenz RT, ass d'Zäit déi néideg ass fir d'Batteriespannung fir d'Entladungsofschnëttspannung z'erreechen entspriechend reduzéiert, sou datt d'Verëffentlechungskapazitéit och reduzéiert.

Figur 2. Effet vun der aktueller Dicht op der Polarisatioun

Lithium Ion Batterie ass wesentlech eng Zort Lithium Ion Konzentratioun Batterie. De Laden- an Entladungsprozess vun der Lithium-Ionbatterie ass de Prozess fir d'Inbedding an d'Ofdreiwung vu Lithiumionen an de positiven an negativen Elektroden. Faktoren déi d'Polariséierung vu Lithium-Ion Batterien beaflossen enthalen:

(1) Den Afloss vum Elektrolyt: déi niddreg Konduktivitéit vum Elektrolyt ass den Haaptgrond fir d'Polariséierung vu Lithium-Ionbatterien. Am allgemengen Temperaturberäich ass d'Konduktivitéit vum Elektrolyt, deen fir Lithium-Ion-Batterien benotzt gëtt, allgemeng nëmmen 0.01 ~ 0.1S / cm, wat ee Prozent vun der wässerlecher Léisung ass. Dofir, wann d'Lithium-Ion-Batterien mat engem héije Stroum entlaaschten, ass et ze spéit fir Li + aus dem Elektrolyt z'ergänzen, an d'Polariséierungsphenomen wäert optrieden. D'Verbesserung vun der Konduktivitéit vum Elektrolyt ass de Schlësselfaktor fir d'Héichstroumentladungskapazitéit vu Lithium-Ion Batterien ze verbesseren.

(2) Den Afloss vu positiven an negativen Materialien: de méi laange Kanal vu positiven an negativen Material grouss Lithium-Ion-Partikel Diffusioun op d'Uewerfläch, déi net fir grouss Tarifentladung förderlech ass.

(3) Dirigent Agent: den Inhalt vun konduktiven Agent ass e wichtege Faktor deen d'Entladungsleistung vun engem héije Verhältnis beaflosst. Wann den Inhalt vum konduktiven Agent an der Kathodeformel net genuch ass, kënnen d'Elektronen net an der Zäit transferéiert ginn wann de grousse Stroum entlooss gëtt, an d'intern Polariséierungsresistenz erhéicht séier, sou datt d'Batteriespannung séier op d'Entladungsofschnëttspannung reduzéiert gëtt. .

(4) Den Afloss vum Poldesign: Poldicke: am Fall vun enger grousser Stroumentladung ass d'Reaktiounsgeschwindegkeet vun aktive Substanzen ganz séier, wat erfuerdert Lithium-Ion fir séier an d'Material agebonnen an ofzeschléissen. Wann d'Polplack déck ass an de Wee vun der Lithium-Ion-Diffusioun eropgeet, wäert d'Richtung vun der Poldecke e grousse Lithium-Ionkonzentratiounsgradient produzéieren.

Verdichtungsdicht: D'Verdichtungsdicht vun der Polplack ass méi grouss, d'Pore gëtt méi kleng, an de Wee vun der Lithium-Ionbewegung an der Polplackdicke Richtung ass méi laang. Ausserdeem, wann d'Verdichtungsdicht ze grouss ass, fällt de Kontaktgebitt tëscht dem Material an dem Elektrolyt erof, d'Elektrodenreaktiounsplaz gëtt reduzéiert, an d'intern Resistenz vun der Batterie wäert och eropgoen.

(5) Den Afloss vun der SEI Membran: d'Bildung vun der SEI Membran erhéicht d'Resistenz vun der Elektroden / Elektrolyt-Interface, wat zu Spannungshysterese oder Polariséierung resultéiert.

[Operatiounsspannung vun der Batterie]

Betribsspannung, och bekannt als Ennspannung, bezitt sech op de Potenzialënnerscheed tëscht de positiven an negativen Elektroden vun der Batterie wann de Stroum am Circuit am Aarbechtszoustand fléisst. Am Aarbechtszoustand vun der Batterie Entladung, wann de Stroum duerch d'Batterie fléisst, soll d'Resistenz, déi vun der interner Resistenz verursaacht gëtt, iwwerwonne ginn, wat ohmesch Drockfall an Elektrodenpolariséierung verursaacht, sou datt d'Aarbechtsspannung ëmmer méi niddereg ass wéi d'Open Circuit Spannung, a beim Laden ass d'Ennspannung ëmmer méi héich wéi d'Open Circuit Spannung. Dat ass, d'Resultat vun der Polariséierung mécht d'Ennspannung vun der Batterie Entladung méi niddereg wéi d'elektromotoresch Potenzial vun der Batterie, wat méi héich ass wéi d'elektromotoresch Potenzial vun der Batterie déi zoustänneg ass.

Wéinst der Existenz vu Polariséierungsphenomen, déi momentan Spannung an déi aktuell Spannung am Prozess vun der Ladung an der Entladung. Beim Laden ass déi momentan Spannung liicht méi héich wéi déi aktuell Spannung, d'Polariséierung verschwënnt an d'Spannung fällt wann déi momentan Spannung an déi aktuell Spannung no der Entladung erofgeet.

Fir déi uewe genannte Beschreiwung ze resuméieren, ass den Ausdrock:

E +, E- - representéieren d'Potenzial vun de positiven an negativen Elektroden, respektiv, E + 0 an E- -0 representéieren d'Gläichgewiichtelektrodepotenzial vun de positiven an negativen Elektroden, respektiv, VR representéiert d'ohmesch Polariséierungsspannung, an η + , η - - representéieren den Iwwerpotenzial vun de positiven an negativen Elektroden, respektiv.

[Basisprinzip vum Entladungstest]

No engem Basisverständnis vun der Batteriespannung hu mir ugefaang d'Entladungskurve vu Lithium-Ion Batterien ze analyséieren. D'Entladungskurve reflektéiert grondsätzlech den Zoustand vun der Elektrode, wat d'Superposition vun den Zoustandsännerunge vun de positiven an negativen Elektroden ass.

D'Spannungskurve vu Lithium-Ionbatterien am ganzen Entladungsprozess kann an dräi Etappen opgedeelt ginn

1) An der éischter Etapp vun der Batterie fällt d'Spannung séier erof, a wat méi grouss ass d'Entladungsquote, wat méi séier d'Spannung fällt;

2) D'Batteriespannung geet an eng lues Ännerungsstadium, déi de Plattformgebitt vun der Batterie genannt gëtt. Wat méi kleng ass d'Entladungsrate,

Wat méi laang d'Dauer vum Plattformgebitt ass, wat méi héich ass d'Plattformspannung, dest méi lues ass de Spannungsfall.

3) Wann d'Batteriekraaft bal fäerdeg ass, fänkt d'Batterielaaschtspannung staark erof bis d'Entladungsstoppspannung erreecht gëtt.

Wärend dem Test ginn et zwou Weeër fir Daten ze sammelen

(1) Sammelt d'Donnéeë vu Stroum, Spannung an Zäit no dem festgeluegten Zäitintervall Δ t;

(2) Sammelt d'Stroum-, Spannungs- an Zäitdaten no dem agestallte Spannungsännerungsdifferenz Δ V. D'Genauegkeet vun der Oplued- an Entladungsausrüstung enthält haaptsächlech d'Stromgenauegkeet, d'Spannungsgenauegkeet an d'Zäitpräzis. Dësch 2 weist d'Ausrüstungsparameter vun enger bestëmmter Oplued- an Entladungsmaschinn, wou% FS de Prozentsaz vun der ganzer Palette duerstellt, an 0.05% RD bezitt sech op de gemoossene Feeler am Beräich vun 0.05% vun der Liesung. Lade- an Entladungsausrüstung benotzt allgemeng CNC konstante Stroumquell amplaz vun der Belaaschtungsresistenz fir d'Laascht, sou datt d'Ausgangsspannung vun der Batterie näischt mat der Serieresistenz oder der parasitärer Resistenz am Circuit ze dinn huet, awer nëmmen mat der Spannung E an der interner Resistenz ze dinn huet. r an de Circuit Stroum I vun der idealer Spannungsquell gläichwäerteg mat der Batterie. Wann d'Resistenz fir Belaaschtung benotzt gëtt, setzt d'Spannung vun der idealer Spannungsquell vun der Batterie gläichwäerteg op E, déi intern Resistenz ass r, an d'Laaschtresistenz ass R. Mooss d'Spannung op béide Enden vun der Belaaschtungsresistenz mat der Spannung Meter, wéi an der uewe Figur an der Figur gewisen 6. Allerdéngs, an der Praxis, ginn et Lead Resistenz an fixture Kontakt Resistenz (eenheetlech parasitären Resistenz) am Circuit. D'gläichwäerteg Circuit Diagramm an Fig. 3 ass an der folgender Figur vun Fig. 3. An der Praxis gëtt d'parasitär Resistenz zwangsleefeg agefouert, sou datt d'total Lastresistenz grouss gëtt, awer déi gemoossene Spannung ass d'Spannung op béide Enden vun der Lastresistenz R, sou datt de Feeler agefouert gëtt.

 Fig. 3 De Prinzip Spär Diagramm an déi aktuell gläichwäerteg Circuit Diagramm vun der Resistenz Offlossquantitéit Method

Wann d'konstante Stroumquell mat der aktueller I1 als Belaaschtung benotzt gëtt, gëtt de schemateschen Diagramm an d'tatsächlech gläichwäerteg Circuitdiagramm an der Figur 7. E, I1 si konstante Wäerter an r ass konstant fir eng gewëssen Zäit.

Vun der uewe genannter Formel kënne mir gesinn datt déi zwou Spannungen vun A a B konstant sinn, dat heescht d'Ausgangsspannung vun der Batterie ass net mat der Gréisst vun der Serieresistenz an der Loop verbonnen, an natierlech huet et näischt ze maachen mat der parasitärer Resistenz. Zousätzlech kann de Véierterminal Messmodus eng méi genee Messung vun der Batterieausgangsspannung erreechen.

Figur 4 Equipment Spär Diagramm an aktuell gläichwäerteg Circuit Diagramm vun konstante aktuell Quell Belaaschtung

Concurrent Quell ass e Stroumversuergungsapparat dat konstante Stroum un d'Laascht liwwere kann. Et kann ëmmer nach den Ausgangsstroum konstant halen wann déi extern Energieversuergung schwankt an d'Impedanzeigenschaften änneren.

[Entladungstestmodus]

Charge- an Entladungstestausrüstung benotzt allgemeng den Halbleitergerät als Flowelement. Andeems Dir d'Kontrollsignal vum Halbleiterapparat ugepasst, kann et eng Laascht vu verschiddene Charakteristiken simuléieren wéi konstante Stroum, konstante Drock a konstante Resistenz a sou weider. D'Lithium-Ion Batterie Offlossquantitéit Test Modus ëmfaasst haaptsächlech konstante aktuell Offlossquantitéit, konstante Resistenz Offlossquantitéit, konstante Muecht Offlossquantitéit, etc. d'Intervall Entladung kann an intermittierend Entladung a Pulsaustausch opgedeelt ginn. Wärend dem Entladungstest entléisst d'Batterie no dem Set Modus, a stoppt d'Entladung nodeems se déi agestallte Konditioune erreecht hunn. D'Entladungsofschnëttsbedéngungen enthalen d'Astellungsspannungschnëtt, d'Astellungszäit, d'Kapazitéitschnëtt setzen, d'Negativ Spannungsgradient-Ofschnëtt setzen, etc. ass, d'Ännerung vun der Offlossquantitéit Curve och vun der Offlossquantitéit System beaflosst, dorënner: Offlossquantitéit aktuell, Offlossquantitéit Temperatur, Offlossquantitéit Enn Volt; intermittierend oder kontinuéierlech Entladung. Wat méi grouss den Entladungsstroum ass, wat méi séier d'Betribsspannung fällt; mat der Entladungstemperatur ännert sech d'Entladungskurve sanft.

(1) Konstant aktuell Auslaaf

Wann d'konstante Stroumentladung, gëtt den aktuelle Wäert festgeluegt, an dann gëtt den aktuelle Wäert erreecht andeems d'CNC konstant Stroumquell ugepasst gëtt, sou datt de konstante Stroumentladung vun der Batterie realiséiert gëtt. Zur selwechter Zäit gëtt d'Ennspannungsännerung vun der Batterie gesammelt fir d'Entladungseigenschaften vun der Batterie z'entdecken. Konstant Stroum Entladung ass d'Entladung vum selwechten Entladungsstroum, awer d'Batteriespannung fällt weider, sou datt d'Kraaft weider geet. Figur 5 ass d'Spannung an d'Stroumkurve vun der konstanter Stroumentladung vu Lithium-Ion Batterien. Wéinst der konstanter Stroumentladung gëtt d'Zäitachs einfach an d'Kapazitéit (d'Produkt vum Stroum an Zäit) Achs ëmgewandelt. Figure 5 weist d'Spannungskapazitéitskurve bei konstante Stroumentladung. Konstant Stroum Entladung ass déi meescht benotzt Entladungsmethod a Lithium-Ion Batterie Tester.

Figur 5 konstante aktuell konstante Volt Opluedstatiounen a konstante aktuell Offlossquantitéit Kéiren op verschiddene multiplier Tariffer

(2) Konstant Kraaft Entladung

Wann déi konstant Kraaft entléisst, gëtt de konstante Kraaftkraaftwäert P fir d'éischt gesat, an d'Ausgangsspannung U vun der Batterie gëtt gesammelt. Am Entladungsprozess ass P erfuerderlech konstant ze sinn, awer U ännert sech dauernd, also ass et néideg de Stroum I vun der CNC konstante Stroumquell kontinuéierlech unzepassen no Formel I = P / U fir den Zweck vun der konstanter Kraaftléisung z'erreechen . Halt d'Entladungskraaft onverännert, well d'Spannung vun der Batterie weider am Entladungsprozess erofgeet, sou datt de Stroum an der konstanter Stroumentladung weider eropgeet. Wéinst der konstanter Kraaftléisung gëtt d'Zäitkoordinatenachs einfach an d'Energie (d'Produkt vu Kraaft an Zäit) Koordinatenachs ëmgewandelt.

Figur 6 Konstant Muecht Opluedstatiounen an Offlossquantitéit Kéieren op verschidden Verdueblung Tariffer

Verglach tëscht konstante Stroumentladung a konstante Stroumentladung

Figur 7: (a) charge an Offlossquantitéit Muecht Diagramm bei verschiddene Verhältnisser; (b) Lade- an Entladungskurve

 Figur 7 weist d'Resultater vun verschiddene Verhältnis charge an Offlossquantitéit Tester an déi zwee Modi vun Lithium Eisenphosphatbatterie. Laut der Kapazitéitskurve an Fig. 7 (a), mat der Erhéijung vun der Ladung an der Entladungsstroum am konstante Stroummodus, reduzéiert d'tatsächlech Ladung an d'Entladungskapazitéit vun der Batterie graduell, awer d'Verännerungsberäich ass relativ kleng. D'tatsächlech Ladung an d'Entladungskapazitéit vun der Batterie fällt graduell mat der Erhéijung vun der Kraaft erof, a wat méi grouss de Multiplikator ass, dest méi séier d'Kapazitéit Zerfall. D'1 h Taux Entladungskapazitéit ass manner wéi de konstante Flowmodus. Zur selwechter Zäit, wann d'Lade-Entladungsquote méi niddereg ass wéi de 5 h Taux, ass d'Batteriekapazitéit méi héich ënner dem konstante Stroumbedéngung, während d'Batteriekapazitéit méi héich ass wéi de 5 h Taux ass méi héich ënner dem konstante Stroumbedingung.

Vun der Figur 7 (b) weist d'Kapazitéit-Spannungskurve, ënner dem Bedingung vum nidderegen Verhältnis, Lithium Eisenphosphatbatterie zwee Modus Kapazitéitspannungskurve, an d'Laascht- an Entladungsspannungsplattform änneren ass net grouss, awer ënner der Bedingung vun engem héije Verhältnis, konstante Stroum-konstante Spannungsmodus vu konstante Spannungszäit wesentlech méi laang, an d'Ladespannungsplattform ass wesentlech eropgaang, d'Entladungsspannungsplattform ass wesentlech reduzéiert.

(3) Konstant Resistenz Auslaaf

Wann konstante Resistenz Entladung, ass e konstante Resistenz Wäert R fir d'éischt gesat fir d'Ausgangsspannung vun der Batterie U ze sammelen. D'Quell soll stänneg no der Formel I = U / R ugepasst ginn fir den Zweck vun der konstanter Resistenz Entladung z'erreechen. D'Spannung vun der Batterie fällt ëmmer am Entladungsprozess erof, an d'Resistenz ass d'selwecht, sou datt den Entladungsstroum I och e ofhuelende Prozess ass.

(4) Kontinuéierlech Entladung, intermittéierend Entladung a Pulsaustausch

D'Batterie gëtt a konstante Stroum, konstanter Kraaft a konstanter Resistenz entlooss, wärend d'Timingfunktioun benotzt fir d'Kontroll vu kontinuéierlecher Entladung, intermittierender Entladung a Pulsaustausch ze realiséieren. Figur 11 weist d'Stroumkurven a Spannungskurven vun engem typesche Pulsladung / Entladungstest.

Figur 8 Stromkurven a Spannungskurven fir typesch Pulsladd-Entladungstester

[Informatioun abegraff an der Entladungskurve]

Entladungskurve bezitt sech op d'Kurve vun der Spannung, Stroum, Kapazitéit an aner Verännerunge vun der Batterie iwwer Zäit wärend dem Entladungsprozess. D'Informatioun an der Lade- an Entladungskurve ass ganz räich, dorënner d'Kapazitéit, d'Energie, d'Aarbechtsspannung an d'Spannungsplattform, d'Relatioun tëscht dem Elektrodenpotenzial an dem Ladungszoustand, asw. Evolutioun vum Stroum a Spannung. Vill Parameteren kënnen aus dëse Basisdaten kritt ginn. Déi folgend Detailer d'Parameteren déi duerch d'Entladungskurve kritt kënne ginn.

(1) Spannung

Am Entladungstest vun der Lithium-Ionbatterie enthalen d'Spannungsparameter haaptsächlech Spannungsplattform, Medianspannung, Duerchschnëttspannung, Ofschnëttspannung, asw. , déi aus dem Spëtzewäert vun dQ / dV kritt ginn. D'Median Volt ass de entspriechende Spannungswäert vun der Halschent vun der Batteriekapazitéit. Fir Materialer méi offensichtlech op der Plattform, wéi Lithium Eisenphosphat a Lithiumtitanat, ass d'Medianspannung d'Plattformspannung. D'Duerchschnëttsspannung ass dat effektiv Gebitt vun der Spannungskapazitéitskurve (dh Batterie-Entladungsenergie) gedeelt duerch d'Kapazitéitsrechnungsformel ass u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. D'Ofschnëttspannung bezitt sech op d'Mindestspannung déi erlaabt ass wann d'Batterie entléisst. Wann d'Spannung méi niddereg ass wéi d'Entladungsausschnëttspannung, wäert d'Spannung op béide Enden vun der Batterie séier falen, a bildt exzessiv Entladung. Iwwerentladung kann Schued un der aktiver Substanz vun der Elektrode verursaachen, d'Reaktiounsfäegkeet verléieren an d'Batteriedauer verkierzen. Wéi am éischten Deel beschriwwe gëtt, ass d'Spannung vun der Batterie mam Ladungszoustand vum Kathodematerial an dem Elektrodenpotenzial verbonnen.

(2) Kapazitéit a spezifesch Kapazitéit

Batteriekapazitéit bezitt sech op d'Quantitéit un Elektrizitéit, déi vun der Batterie ënner engem bestëmmten Entladungssystem fräigelooss gëtt (ënner engem bestëmmten Entladungsstroum I, Entladungstemperatur T, Entlaaschtungsspannung V), wat d'Fäegkeet vun der Batterie ugeet fir Energie an Ah oder C ze späicheren D'Kapazitéit gëtt vu villen Elementer beaflosst, wéi z.B

Theoretesch Kapazitéit: d'Kapazitéit vun der aktiver Substanz an der Reaktioun.

Tatsächlech Kapazitéit: déi aktuell Kapazitéit, déi ënner engem bestëmmten Entladungssystem fräigelooss gëtt.

Bewäert Kapazitéit: bezitt sech op de Minimum Betrag u Kraaft garantéiert vun der Batterie ënner den entworfenen Entladungsbedéngungen.

Am Entladungstest gëtt d'Kapazitéit berechent andeems de Stroum iwwer Zäit integréiert gëtt, dh C = I (t) dt, konstante Stroum an t konstanter Entladung, C = I (t) dt = I t; konstante Resistenz R Entladung, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * aus (u ass déi duerchschnëttlech Entladungsspannung, t ass d'Entladungszäit).

Spezifesch Kapazitéit: Fir déi verschidde Batterien ze vergläichen, gëtt d'Konzept vun der spezifescher Kapazitéit agefouert. Spezifesch Kapazitéit bezitt sech op d'Kapazitéit, déi vun der aktiver Substanz vun der Eenheetsmass oder der Eenheetsvolumenelektrode gëtt, déi d'Massspezifesch Kapazitéit oder d'Volumenspezifesch Kapazitéit genannt gëtt. Déi üblech Berechnungsmethod ass: spezifesch Kapazitéit = Batterie éischt Entladungskapazitéit / (aktiv Substanz Mass * Aktiv Substanz Utilisatiounsquote)

Faktoren déi d'Batteriekapazitéit beaflossen:

a. Den Entladungsstroum vun der Batterie: wat de Stroum méi grouss ass, d'Ausgabkapazitéit reduzéiert;

b. Entladungstemperatur vun der Batterie: wann d'Temperatur erofgeet, reduzéiert d'Ausgabkapazitéit;

c. D'Entladungsofschnëttspannung vun der Batterie: d'Entladungszäit, déi vum Elektrodenmaterial festgeluecht gëtt an d'Limite vun der Elektrodenreaktioun selwer ass allgemeng 3.0V oder 2.75V.

d. Laden an Entladungszäiten vun der Batterie: No multiple Laden an Entladung vun der Batterie, wéinst dem Ausfall vum Elektrodenmaterial, kann d'Batterie d'Entladungskapazitéit vun der Batterie reduzéieren.

e. D'Ladebedéngungen vun der Batterie: Ladegeschwindegkeet, Temperatur, Ofschnëttspannung beaflossen d'Kapazitéit vun der Batterie, sou datt d'Entladungskapazitéit bestëmmen.

 Methode vun der Bestëmmung vun der Batteriekapazitéit:

Verschidde Industrien hunn verschidden Testnormen no den Aarbechtsbedingunge. Fir Lithium-Ion-Batterien fir 3C Produkter, laut dem nationale Standard GB / T18287-2000 Allgemeng Spezifizéierung fir Lithium-Ion-Batterien fir Cellular Telefon, ass d'bewäertte Kapazitéitstestmethod vun der Batterie wéi follegt: a) Opluedstatioun: 0.2C5A Laden; b) Offlossquantitéit: 0.2C5A Auslaaf; c) fënnef Zyklen, vun deenen ee qualifizéiert ass.

Fir d'elektresch Gefierindustrie, laut dem nationale Standard GB / T 31486-2015 Elektresch Leeschtungsfuerderunge an Testmethoden fir Batterie fir elektresch Gefierer, bezitt d'bewäertte Kapazitéit vun der Batterie op d'Kapazitéit (Ah) déi vun der Batterie bei Raumtemperatur verëffentlecht gëtt mat 1I1 (A) Stroumentladung fir d'Kënnegungspannung z'erreechen, an deem I1 1 Stonnegeschwindegkeet Entladungsstroum ass, deem säi Wäert gläich ass wéi C1 (A). D'Testmethod ass:

A) Bei Raumtemperatur, stoppt d'konstante Spannung beim Laden mat konstante Stroumladung op d'Ladeterminatiounsspannung, déi vun der Entreprise spezifizéiert ass, a stoppt d'Lade wann de Ladeterminatiounsstroum op 0.05I1 (A) fällt, an hält d'Ladung fir 1h no charge.

Bb) Bei Raumtemperatur gëtt d'Batterie mat 1I1 (A) Stroum entlooss bis d'Entladung d'Entladungsterminatiounsspannung erreecht, déi an den technesche Bedéngungen vun der Firma spezifizéiert ass;

C) gemooss Entladungskapazitéit (gemooss duerch Ah), berechent d'Entladungsspezifesch Energie (gemooss vu Wh / kg);

3 d) Widderhuelen Schrëtt a) -) c) 5 Mol. Wann den extremen Ënnerscheed vun 3 opfolgenden Tester manner wéi 3% vun der bewäertter Kapazitéit ass, kann den Test am Viraus fäerdeg sinn an d'Resultater vun de leschten 3 Tester kënnen duerchschnëttlech ginn.

(3) Staat vun charge, SOC

SOC (State of Charge) ass e Ladungszoustand, representéiert de Verhältnis vun der verbleibender Kapazitéit vun der Batterie a sengem vollen Opluedstatioun no enger Zäit oder enger laanger Zäit ënner enger bestëmmter Entladungsquote. D'Method vun der "Open-Circuit Spannung + Stonn-Zäit Integratioun" Method benotzt d'Open-Circuit Spannungsmethod fir d'initial Staat Ladekapazitéit vun der Batterie ze schätzen, a benotzt dann d'Stonnzäit Integratiounsmethod fir d'Kraaft ze kréien, déi vun der a verbraucht gëtt. -Zäit Integratioun Method. D'Kraaft verbraucht ass d'Produkt vum Entladungsstroum an der Entladungszäit, an déi verbleiwen Kraaft ass gläich mam Ënnerscheed tëscht der initialer Kraaft an der verbrauchter Kraaft. D'SOC mathematesch Schätzung tëscht Open Circuit Volt an eng Stonn Integral ass:

Wou CN d'bewäertte Kapazitéit ass; η ass d'Laascht-Entladungseffizienz; T ass d'Batterieverbrauchstemperatur; Ech sinn d'Batteriestroum; t ass d'Batterie Entladungszäit.

DOD (Depth of Discharge) ass d'Entladungsdéift, eng Moossnam vum Entladungsgrad, dat ass de Prozentsaz vun der Entladungskapazitéit zu der Gesamtentladungskapazitéit. D'Tiefe vun der Entladung huet eng grouss Relatioun mam Liewen vun der Batterie: wat méi déif d'Entladungsdéift ass, wat d'Liewen méi kuerz ass. D'Relatioun gëtt fir SOC = 100% -DOD berechent

4) Energie a spezifesch Energie

D'elektresch Energie, déi d'Batterie kann ausginn andeems se extern Aarbecht ënner bestëmmte Konditioune maachen, gëtt d'Energie vun der Batterie genannt, an d'Eenheet gëtt allgemeng a wh ausgedréckt. An der Entladungskurve gëtt d'Energie wéi follegt berechent: W = U (t) * I (t) dt. Bei konstante Stroumentladung, W = I * U (t) dt = It * u (u ass déi duerchschnëttlech Entladungsspannung, t ass d'Entladungszäit)

a. Theoretesch Energie

Den Entladungsprozess vun der Batterie ass an engem Gläichgewiichtszoustand, an d'Entladungsspannung hält de Wäert vun der elektromotorescher Kraaft (E), an d'Notzungsquote vun der aktiver Substanz ass 100%. Ënnert dësem Zoustand ass d'Ausgangsenergie vun der Batterie déi theoretesch Energie, dat heescht déi maximal Aarbecht vun der reversibeler Batterie ënner konstanter Temperatur an Drock.

b. Déi tatsächlech Energie

Déi aktuell Ausgangsenergie vun der Batterie Entladung gëtt déi aktuell Energie genannt, d'elektresch Gefierindustrie Reglementer ("GB / T 31486-2015 Power Battery Electrical Performance Requirements and Test Methods for Electric Vehicles"), d'Batterie bei Raumtemperatur mat 1I1 (A) ) aktuell Entladung, fir d'Energie (Wh) z'erreechen, déi vun der Terminatiounsspannung fräigelooss gëtt, déi bewäert Energie genannt gëtt.

c. spezifesch Energie

D'Energie, déi vun enger Batterie pro Eenheet Mass a pro Eenheet Volumen gëtt, gëtt Massspezifesch Energie oder Volumespezifesch Energie genannt, och Energiedicht genannt. An Eenheeten vu wh / kg oder wh / L.

[Basisform vun der Entladungskurve]

Déi meescht Basisform vun der Entladungskurve ass d'Spannungszäit an d'aktuell Zäitkurve. Duerch d'Transformatioun vun der Zäitachs-Berechnung huet déi gemeinsam Entladungskurve och d'Spannungskapazitéit (spezifesch Kapazitéit) Curve, Spannungsenergie (spezifesch Energie) Curve, Spannungs-SOC-Kurve a sou weider.

(1) Spannungszäit an aktuell Zäitkurve

Figur 9 Spannung-Zäit an aktuell-Zäit Kéiren

(2) Spannungskapazitéitskurve

Figur 10 Spannung-Kapazitéit Curve

(3) Spannungsenergiekurve

Figur Figur 11. Spannung-Energie Curve

[Referenzdokumentatioun]

• Wang Chao, et al. Verglach vun charge an Offlossquantitéit Charakteristiken vun konstante Stroum a konstante Muecht an elektrochemical Energie Stockage Apparater [J]. Energielagerung Wëssenschaft an Technologie.2017(06):1313-1320.
• Eom KS, Joshi T, Bordes A, et al.
• Guo Jipeng, et al. Verglach vun de konstante Stroum a konstante Kraafttestkarakteristike vu Lithium Eisenphosphatbatterien [J].Späicherbatterie.2017(03)：109-115
• Marinaro M, Yoon D, Gabrielli G, et al Li-Ion-Batterie[J].Journal of Power Sources.2017, 357 (Supplement C): 188-197.