By hoppt
Wakati betri ya lithiamu-ioni inapotoka, voltage yake ya kufanya kazi daima hubadilika mara kwa mara na kuendelea kwa muda. Voltage ya kufanya kazi ya betri hutumika kama kiratibu, muda wa kutokwa, au uwezo, au hali ya chaji (SOC), au kina cha kutokwa (DOD) kama abscissa, na mkunjo unaochorwa huitwa kikongo cha kutokwa. Ili kuelewa curve ya tabia ya kutokwa kwa betri, kwanza tunahitaji kuelewa voltage ya betri kimsingi.
Kwa mmenyuko wa electrode kuunda betri lazima kufikia masharti yafuatayo: mchakato wa kupoteza elektroni katika mmenyuko wa kemikali (yaani mchakato wa oxidation) na mchakato wa kupata elektroni (yaani mchakato wa kupunguza majibu) lazima utenganishwe katika maeneo mawili tofauti; ambayo ni tofauti na mmenyuko wa jumla wa redox; mmenyuko wa redox wa dutu ya kazi ya electrodes mbili lazima isambazwe na mzunguko wa nje, ambayo ni tofauti na mmenyuko wa microbattery katika mchakato wa kutu ya chuma. Voltage ya betri ni tofauti inayowezekana kati ya elektrodi chanya na elektrodi hasi. Vigezo maalum muhimu ni pamoja na voltage ya mzunguko wa wazi, voltage ya kazi, malipo na kutokwa kwa voltage ya kukata, nk.
Uwezo wa electrode inahusu kuzamishwa kwa nyenzo imara katika ufumbuzi wa electrolyte, kuonyesha athari ya umeme, yaani, tofauti inayowezekana kati ya uso wa chuma na ufumbuzi. Tofauti hii inayowezekana inaitwa uwezo wa chuma katika suluhisho au uwezo wa electrode. Kwa kifupi, uwezo wa electrode ni tabia ya ion au atomi kupata elektroni.
Kwa hivyo, kwa elektroni fulani chanya au nyenzo hasi ya elektroni, inapowekwa kwenye elektroliti na chumvi ya lithiamu, uwezo wake wa elektroni unaonyeshwa kama:
Ambapo φ c ni uwezo wa elektrodi wa dutu hii. Uwezo wa kawaida wa elektrodi ya hidrojeni uliwekwa kuwa 0.0V.
Nguvu ya elektroni ya betri ni thamani ya kinadharia iliyohesabiwa kulingana na majibu ya betri kwa kutumia njia ya thermodynamic, ambayo ni, tofauti kati ya uwezo wa usawa wa elektrodi ya betri na elektrodi chanya na hasi wakati mzunguko unavunjika ndio dhamana ya juu. kwamba betri inaweza kutoa voltage. Kwa kweli, elektroni chanya na hasi sio lazima ziwe katika hali ya usawa wa thermodynamic katika elektroliti, ambayo ni, uwezo wa elektrodi ulioanzishwa na elektroni chanya na hasi za betri kwenye suluhisho la elektroliti kawaida sio uwezo wa usawa wa elektroni, kwa hivyo. voltage ya mzunguko wa wazi wa betri kwa ujumla ni ndogo kuliko nguvu yake ya kielektroniki. Kwa majibu ya electrode:
Kwa kuzingatia hali isiyo ya kawaida ya sehemu ya kiitikio na shughuli (au mkusanyiko) wa sehemu inayofanya kazi kwa muda, voltage halisi ya mzunguko wa seli hubadilishwa na equation ya nishati:
Ambapo R ni gesi isiyobadilika, T ni joto la mmenyuko, na a ni sehemu ya shughuli au mkusanyiko. Voltage ya mzunguko wa wazi wa betri inategemea mali ya nyenzo chanya na hasi ya elektroni, elektroliti na hali ya joto, na haitegemei jiometri na saizi ya betri. Lithium ion electrode nyenzo maandalizi katika pole, na lithiamu chuma karatasi wamekusanyika katika kifungo nusu betri, unaweza kupima nyenzo electrode katika hali tofauti SOC ya voltage wazi, wazi voltage Curve ni electrode nyenzo malipo hali mmenyuko, kuhifadhi betri wazi voltage tone, lakini sio kubwa sana, ikiwa kushuka kwa voltage wazi kwa kasi sana au amplitude ni jambo lisilo la kawaida. Mabadiliko ya hali ya uso wa vitu vyenye kazi vya bipolar na kutokwa kwa betri ni sababu kuu za kupungua kwa voltage ya mzunguko wa wazi katika hifadhi, ikiwa ni pamoja na mabadiliko ya safu ya mask ya meza ya vifaa vya electrode chanya na hasi; mabadiliko yanayoweza kusababishwa na kuyumba kwa thermodynamic ya elektrodi, kuyeyuka na kunyesha kwa uchafu wa kigeni wa chuma, na mzunguko mdogo wa mzunguko unaosababishwa na diaphragm kati ya elektrodi chanya na hasi. Wakati betri ya lithiamu ion inazeeka, mabadiliko ya thamani ya K (tone ya voltage) ni mchakato wa malezi na utulivu wa filamu ya SEI kwenye uso wa nyenzo za electrode. Ikiwa kushuka kwa voltage ni kubwa sana, kuna mzunguko mdogo wa mzunguko ndani, na betri inahukumiwa kuwa haifai.
Wakati sasa inapita kupitia electrode, jambo ambalo electrode inapotoka kutoka kwa uwezo wa electrode ya usawa inaitwa polarization, na polarization inazalisha overpotential. Kulingana na sababu za ubaguzi, polarization inaweza kugawanywa katika polarization ya ohmic, polarization ya ukolezi na polarization ya electrochemical. FIG. 2 ni curve ya kawaida ya kutokwa kwa betri na ushawishi wa polarization mbalimbali kwenye voltage.
Kielelezo 1. Curve ya kawaida ya kutokwa na polarization
(1) Polarization ya Ohmic: husababishwa na upinzani wa kila sehemu ya betri, thamani ya kushuka kwa shinikizo hufuata sheria ya ohm, sasa hupungua, polarization hupungua mara moja, na sasa hupotea mara moja baada ya kuacha.
(2) Uchanganuzi wa kemikali: mgawanyiko unasababishwa na mmenyuko wa polepole wa kielektroniki kwenye uso wa elektrodi. Ilipungua kwa kiasi kikubwa ndani ya kiwango cha microsecond kadiri mkondo unavyozidi kuwa mdogo.
(3) Utofautishaji wa ukolezi: kwa sababu ya kucheleweshwa kwa mchakato wa uenezaji wa ioni katika suluhisho, tofauti ya ukolezi kati ya uso wa elektrodi na mwili wa suluhisho huwekwa chini ya mkondo fulani. Ubaguzi huu hupungua au kutoweka kadiri mkondo wa umeme unavyopungua kwa sekunde kubwa (sekunde chache hadi makumi ya sekunde).
Upinzani wa ndani wa betri huongezeka kwa kuongezeka kwa mkondo wa kutokwa kwa betri, ambayo ni hasa kwa sababu mkondo mkubwa wa kutokwa huongeza mwelekeo wa polarization ya betri, na jinsi uondoaji unavyoongezeka, ndivyo mwelekeo wa ugawanyaji unavyoonekana wazi zaidi, kama inavyoonyeshwa. katika Mchoro 2. Kwa mujibu wa sheria ya Ohm: V=E0-IRT, pamoja na ongezeko la upinzani wa ndani wa RT, wakati unaohitajika kwa voltage ya betri kufikia voltage ya kutokwa kwa kutokwa hupunguzwa sawa, hivyo uwezo wa kutolewa pia hupunguzwa. kupunguzwa.
Kielelezo 2. Athari ya wiani wa sasa kwenye polarization
Betri ya ioni ya lithiamu kimsingi ni aina ya betri ya ukolezi wa ioni ya lithiamu. Mchakato wa malipo na kutokwa kwa betri ya ioni ya lithiamu ni mchakato wa kupachika na kuondoa ioni za lithiamu katika elektroni chanya na hasi. Mambo yanayoathiri mgawanyiko wa betri za lithiamu-ioni ni pamoja na:
(1) Ushawishi wa elektroliti: conductivity ya chini ya elektroliti ndiyo sababu kuu ya mgawanyiko wa betri za ioni za lithiamu. Katika anuwai ya halijoto ya jumla, upitishaji wa elektroliti inayotumiwa kwa betri za lithiamu-ioni kwa ujumla ni 0.01~0.1S/cm tu, ambayo ni asilimia moja ya myeyusho wa maji. Kwa hiyo, wakati betri za lithiamu-ioni zinapotoka kwa sasa ya juu, ni kuchelewa sana kuongeza Li + kutoka kwa electrolyte, na jambo la polarization litatokea. Kuboresha conductivity ya elektroliti ni jambo kuu la kuboresha uwezo wa juu wa kutokwa kwa betri za lithiamu-ioni.
(2) Ushawishi wa nyenzo chanya na hasi: njia ndefu ya nyenzo chanya na hasi chembe kubwa ya lithiamu ion utbredningen kwa uso, ambayo si mazuri kwa kiwango kikubwa cha kutokwa.
(3) kondakta wakala: maudhui ya wakala conductive ni jambo muhimu na kuathiri utendaji kutokwa uwiano wa juu. Ikiwa maudhui ya wakala wa conductive katika formula ya cathode haitoshi, elektroni haziwezi kuhamishwa kwa wakati ambapo sasa kubwa inatolewa, na upinzani wa ndani wa polarization huongezeka kwa kasi, ili voltage ya betri ipunguzwe haraka kwa voltage ya kutokwa. .
(4) Ushawishi wa muundo wa nguzo: unene wa nguzo: katika kesi ya kutokwa kwa sasa kwa kiasi kikubwa, kasi ya majibu ya dutu hai ni ya haraka sana, ambayo inahitaji ioni ya lithiamu kuingizwa haraka na kutengwa kwenye nyenzo. Ikiwa sahani ya nguzo ni nene na njia ya uenezaji wa ioni ya lithiamu inaongezeka, mwelekeo wa unene wa pole utazalisha gradient kubwa ya ukolezi ya ioni ya lithiamu.
Msongamano wa msongamano: msongamano wa karatasi ya nguzo ni kubwa zaidi, pore inakuwa ndogo, na njia ya harakati ya ioni ya lithiamu katika mwelekeo wa unene wa karatasi ni ndefu. Kwa kuongeza, ikiwa wiani wa kuunganishwa ni kubwa sana, eneo la mawasiliano kati ya nyenzo na electrolyte hupungua, tovuti ya mmenyuko wa electrode imepunguzwa, na upinzani wa ndani wa betri pia utaongezeka.
(5) Ushawishi wa utando wa SEI: uundaji wa membrane ya SEI huongeza upinzani wa interface ya electrode / electrolyte, na kusababisha hysteresis ya voltage au polarization.
Voltage ya uendeshaji, pia inajulikana kama voltage ya mwisho, inarejelea tofauti inayoweza kutokea kati ya elektrodi chanya na hasi za betri wakati sasa inapita kwenye saketi katika hali ya kufanya kazi. Katika hali ya kazi ya kutokwa kwa betri, wakati sasa inapita kupitia betri, upinzani unaosababishwa na upinzani wa ndani unapaswa kushinda, ambayo itasababisha kushuka kwa shinikizo la ohmic na polarization ya electrode, hivyo voltage ya kazi ni daima chini kuliko voltage ya wazi ya mzunguko, na wakati wa malipo, voltage ya mwisho daima ni ya juu kuliko voltage ya mzunguko wa wazi. Hiyo ni, matokeo ya polarization hufanya voltage ya mwisho ya kutokwa kwa betri kuwa chini kuliko uwezo wa kielektroniki wa betri, ambao ni wa juu kuliko uwezo wa kielektroniki wa betri inayosimamia.
Kutokana na kuwepo kwa uzushi wa polarization, voltage ya papo hapo na voltage halisi katika mchakato wa malipo na kutokwa. Wakati wa malipo, voltage ya papo hapo ni ya juu kidogo kuliko voltage halisi, polarization hupotea na kushuka kwa voltage wakati voltage ya papo hapo na voltage halisi hupungua baada ya kutokwa.
Kwa muhtasari wa maelezo hapo juu, usemi ni:
E +, E- -inawakilisha uwezo wa elektrodi chanya na hasi, kwa mtiririko huo, E + 0 na E- -0 inawakilisha uwezo wa usawa wa elektrodi chanya na hasi, mtawaliwa, VR inawakilisha voltage ya ohmic polarization, na η + , η - -wakilisha overpotential ya electrodes chanya na hasi, kwa mtiririko huo.
Baada ya ufahamu wa msingi wa voltage ya betri, tulianza kuchambua curve ya kutokwa kwa betri za lithiamu-ioni. Curve kutokwa kimsingi huonyesha hali ya electrode, ambayo ni superposition ya mabadiliko ya hali ya electrodes chanya na hasi.
Curve ya voltage ya betri za lithiamu-ioni katika mchakato wa kutokwa inaweza kugawanywa katika hatua tatu
1) Katika hatua ya awali ya betri, voltage hupungua kwa kasi, na kiwango kikubwa cha kutokwa, kasi ya matone ya voltage;
2) Voltage ya betri inaingia kwenye hatua ya mabadiliko ya polepole, ambayo inaitwa eneo la jukwaa la betri. Kiwango cha kutokwa ni kidogo,
Muda mrefu wa eneo la jukwaa, juu ya voltage ya jukwaa, polepole kushuka kwa voltage.
3) Wakati nguvu ya betri iko karibu kumaliza, voltage ya mzigo wa betri huanza kushuka kwa kasi mpaka voltage ya kuacha kutokwa kufikiwa.
Wakati wa majaribio, kuna njia mbili za kukusanya data
(1) Kusanya data ya sasa, voltage na wakati kulingana na muda uliowekwa Δ t;
(2) Kusanya data ya sasa, voltage na wakati kulingana na tofauti ya mabadiliko ya voltage iliyowekwa Δ V. Usahihi wa vifaa vya malipo na kutokwa hasa hujumuisha usahihi wa sasa, usahihi wa voltage na usahihi wa wakati. Jedwali la 2 linaonyesha vigezo vya vifaa vya mashine fulani ya kuchaji na kutoa, ambapo% FS inawakilisha asilimia ya masafa kamili, na 0.05%RD inarejelea hitilafu iliyopimwa ndani ya masafa ya 0.05% ya usomaji. Vifaa vya malipo na kutokwa kwa ujumla hutumia chanzo cha sasa cha CNC badala ya upinzani wa mzigo kwa mzigo, ili voltage ya pato ya betri haina uhusiano wowote na upinzani wa mfululizo au upinzani wa vimelea katika mzunguko, lakini inahusiana tu na E voltage na upinzani wa ndani. r na mzunguko wa sasa wa I wa chanzo bora cha voltage sawa na betri. Ikiwa upinzani hutumiwa kwa mzigo, weka voltage ya chanzo bora cha voltage ya betri sawa na E, upinzani wa ndani ni r, na upinzani wa mzigo ni R. Pima voltage katika ncha zote mbili za upinzani wa mzigo na voltage. mita, kama inavyoonekana katika takwimu hapo juu katika Mchoro 6. Hata hivyo, katika mazoezi, kuna upinzani wa risasi na upinzani wa mawasiliano ya fixture (upinzani wa vimelea sawa) katika mzunguko. Mchoro wa mzunguko sawa unaoonyeshwa kwenye FIG. 3 imeonyeshwa kwenye takwimu ifuatayo ya FIG. 3. Katika mazoezi, upinzani wa vimelea huletwa bila kuepukika, ili upinzani wa jumla wa mzigo uwe mkubwa, lakini voltage iliyopimwa ni voltage kwenye ncha zote za upinzani wa mzigo R, hivyo kosa huletwa.
Kielelezo 3 Mchoro wa kuzuia kanuni na mchoro halisi wa mzunguko sawa wa mbinu ya kutokwa kwa upinzani
Wakati chanzo cha sasa cha mara kwa mara kilicho na I1 ya sasa kinatumiwa kama mzigo, mchoro wa mpangilio na mchoro halisi wa mzunguko unaofanana huonyeshwa kwenye Mchoro 7. E, I1 ni maadili ya mara kwa mara na r ni ya kudumu kwa muda fulani.
Kutoka kwa formula hapo juu, tunaweza kuona kwamba voltages mbili za A na B ni mara kwa mara, yaani, voltage ya pato ya betri haihusiani na ukubwa wa upinzani wa mfululizo katika kitanzi, na bila shaka, haina chochote cha kufanya. na upinzani wa vimelea. Kwa kuongeza, hali ya kipimo cha nne-terminal inaweza kufikia kipimo sahihi zaidi cha voltage ya pato la betri.
Mchoro wa 4 Mchoro wa block equiple na mchoro halisi wa mzunguko sawa wa mzigo wa chanzo wa sasa wa mara kwa mara
Chanzo cha wakati mmoja ni kifaa cha usambazaji wa nguvu ambacho kinaweza kutoa sasa mara kwa mara kwa mzigo. Bado inaweza kuweka mkondo wa pato mara kwa mara wakati usambazaji wa nishati ya nje unapobadilika na sifa za kizuizi kubadilika.
Chaji na kutoa kifaa cha majaribio kwa ujumla hutumia kifaa cha semicondukta kama kipengele cha mtiririko. Kwa kurekebisha ishara ya udhibiti wa kifaa cha semiconductor, inaweza kuiga mzigo wa sifa tofauti kama vile sasa ya mara kwa mara, shinikizo la mara kwa mara na upinzani wa mara kwa mara na kadhalika. Hali ya mtihani wa kutokwa kwa betri ya lithiamu-ioni inajumuisha kutokwa kwa sasa mara kwa mara, kutokwa kwa upinzani mara kwa mara, kutokwa kwa nguvu mara kwa mara, nk. Katika kila hali ya kutokwa, kutokwa kwa kuendelea na kutokwa kwa muda pia kunaweza kugawanywa, ambayo kulingana na urefu wa muda. kutokwa kwa muda kunaweza kugawanywa katika kutokwa kwa vipindi na kutokwa kwa mapigo. Wakati wa jaribio la kutokwa, betri hutoka kulingana na hali iliyowekwa, na huacha kutokwa baada ya kufikia masharti yaliyowekwa. Masharti ya kukatwa kwa kutokwa ni pamoja na kuweka kukatwa kwa voltage, kuweka kukatwa kwa wakati, kukatwa kwa uwezo, kuweka kukata kwa gradient ya voltage hasi, nk. Mabadiliko ya voltage ya kutokwa kwa betri yanahusiana na mfumo wa kutokwa, ambayo ni, mabadiliko ya curve ya kutokwa pia huathiriwa na mfumo wa kutokwa, ikiwa ni pamoja na: kutokwa kwa sasa, joto la kutokwa, voltage ya kukomesha kutokwa; kutokwa kwa vipindi au mfululizo. Ukubwa wa sasa wa kutokwa, kasi ya matone ya voltage ya uendeshaji; na joto la kutokwa, curve ya kutokwa hubadilika kwa upole.
(1) Kutokwa kwa maji mara kwa mara
Wakati kutokwa kwa sasa mara kwa mara, thamani ya sasa imewekwa, na kisha thamani ya sasa inafikiwa kwa kurekebisha chanzo cha sasa cha CNC mara kwa mara, ili kutambua kutokwa kwa sasa kwa betri. Wakati huo huo, mabadiliko ya voltage ya mwisho ya betri hukusanywa ili kuchunguza sifa za kutokwa kwa betri. Utekelezaji wa sasa wa mara kwa mara ni kutokwa kwa sasa ya kutokwa sawa, lakini voltage ya betri inaendelea kushuka, hivyo nguvu inaendelea kushuka. Kielelezo cha 5 ni curve ya voltage na ya sasa ya kutokwa mara kwa mara kwa betri za lithiamu-ioni. Kutokana na kutokwa mara kwa mara kwa sasa, mhimili wa wakati unabadilishwa kwa urahisi kwa uwezo (bidhaa ya sasa na wakati) mhimili. Mchoro wa 5 unaonyesha curve ya uwezo wa voltage katika kutokwa mara kwa mara kwa sasa. Utoaji wa sasa wa mara kwa mara ndiyo njia inayotumika sana katika majaribio ya betri ya lithiamu-ioni.
Mchoro wa 5 chaji ya voltage ya sasa ya mara kwa mara na mikondo ya kutokwa kwa sasa kwa viwango tofauti vya vizidishi.
(2) Kutokwa kwa nguvu mara kwa mara
Wakati nguvu ya mara kwa mara inapotoka, thamani ya nguvu ya mara kwa mara P imewekwa kwanza, na voltage ya pato U ya betri inakusanywa. Katika mchakato wa kutokwa, P inahitajika kuwa mara kwa mara, lakini U inabadilika kila wakati, kwa hivyo ni muhimu kuendelea kurekebisha I ya sasa ya chanzo cha sasa cha CNC kulingana na formula I = P / U kufikia madhumuni ya kutokwa kwa nguvu mara kwa mara. . Weka nguvu ya kutokwa bila kubadilika, kwa sababu voltage ya betri inaendelea kushuka wakati wa mchakato wa kutokwa, hivyo sasa katika kutokwa kwa nguvu mara kwa mara huendelea kuongezeka. Kwa sababu ya kutokwa kwa nguvu mara kwa mara, mhimili wa kuratibu wakati hubadilishwa kwa urahisi kuwa nishati (bidhaa ya nguvu na wakati) kuratibu mhimili.
Mchoro 6 Kuchaji kwa nguvu kila mara na kutoa mikondo kwa viwango tofauti vya kuongeza maradufu
Ulinganisho kati ya kutokwa kwa sasa mara kwa mara na kutokwa kwa nguvu mara kwa mara
Kielelezo cha 7: (a) mchoro wa uwezo wa malipo na kutokwa kwa uwiano tofauti; (b) chaji na mkondo wa kutokeza
Kielelezo cha 7 kinaonyesha matokeo ya vipimo vya malipo ya uwiano tofauti na kutokwa katika njia mbili za betri ya lithiamu chuma phosphate. Kulingana na curve ya uwezo katika FIG. 7. Chaji halisi na uwezo wa kutokwa kwa betri hupungua polepole na ongezeko la nguvu, na kizidishi kikubwa, ndivyo uwezo wa kuoza kwa kasi unavyoongezeka. Uwezo wa kutokwa kwa kiwango cha 1 ni chini kuliko hali ya mtiririko wa kila wakati. Wakati huo huo, wakati kiwango cha kutokwa kwa malipo ni cha chini kuliko kiwango cha h 5, uwezo wa betri ni wa juu chini ya hali ya nguvu ya mara kwa mara, wakati uwezo wa betri ni wa juu kuliko kiwango cha 5 ni cha juu chini ya hali ya sasa ya mara kwa mara.
Kutoka takwimu 7 (b) inaonyesha Curve uwezo-voltage, chini ya hali ya uwiano wa chini, lithiamu chuma phosphate betri mbili mode uwezo-voltage Curve, na malipo na kutokwa mabadiliko ya jukwaa voltage si kubwa, lakini chini ya hali ya uwiano wa juu; mara kwa mara sasa-mara kwa mara voltage mode ya mara kwa mara voltage wakati kwa kiasi kikubwa tena, na malipo ya jukwaa voltage kuongezeka kwa kiasi kikubwa, kutekeleza jukwaa voltage ni kwa kiasi kikubwa.
(3) Kutokwa kwa upinzani mara kwa mara
Wakati kutokwa kwa upinzani mara kwa mara, thamani ya upinzani ya mara kwa mara R imewekwa kwanza kukusanya voltage ya pato la betri U. Wakati wa mchakato wa kutokwa, R inahitajika kuwa mara kwa mara, lakini U inabadilika mara kwa mara, hivyo thamani ya sasa ya I ya CNC ya sasa ya mara kwa mara. chanzo kinapaswa kurekebishwa kila mara kulingana na fomula I=U/R ili kufikia madhumuni ya kutokwa kwa upinzani mara kwa mara. Voltage ya betri daima hupungua katika mchakato wa kutokwa, na upinzani ni sawa, hivyo sasa kutokwa mimi pia ni mchakato wa kupungua.
(4) Kutokwa na uchafu unaoendelea, kutokwa na maji mara kwa mara na kutokwa na mapigo ya moyo
Betri hutolewa kwa sasa ya mara kwa mara, nguvu ya mara kwa mara na upinzani wa mara kwa mara, huku ukitumia kazi ya muda ili kutambua udhibiti wa kutokwa kwa kuendelea, kutokwa kwa vipindi na kutokwa kwa mapigo. Mchoro wa 11 unaonyesha mikunjo ya sasa na mikunjo ya volteji ya kipimo cha kawaida cha malipo ya mapigo / kutokwa.
Mchoro 8 Mikondo ya sasa na mikondo ya volteji kwa vipimo vya kawaida vya kutokwa kwa mipigo
Curve ya kutokwa hurejelea mkunjo wa voltage, sasa, uwezo na mabadiliko mengine ya betri baada ya muda wakati wa mchakato wa kutokwa. Taarifa zilizomo katika curve ya malipo na kutokwa ni tajiri sana, ikiwa ni pamoja na uwezo, nishati, voltage ya kazi na jukwaa la voltage, uhusiano kati ya uwezo wa electrode na hali ya malipo, nk Data kuu iliyorekodi wakati wa mtihani wa kutokwa ni wakati. mageuzi ya sasa na voltage. Vigezo vingi vinaweza kupatikana kutoka kwa data hizi za msingi. Maelezo yafuatayo vigezo vinavyoweza kupatikana kwa curve ya kutokwa.
(1) Voltage
Katika mtihani wa kutokwa kwa betri ya ioni ya lithiamu, vigezo vya voltage hasa ni pamoja na jukwaa la voltage, voltage ya wastani, wastani wa voltage, kukata-off voltage, nk. Voltage ya jukwaa ni thamani ya voltage inayolingana wakati mabadiliko ya voltage ni ya chini na mabadiliko ya uwezo ni makubwa. , ambayo inaweza kupatikana kutoka kwa thamani ya kilele cha dQ / dV. Voltage ya wastani ni thamani ya voltage inayolingana ya nusu ya uwezo wa betri. Kwa nyenzo zilizo wazi zaidi kwenye jukwaa, kama vile fosfati ya chuma ya lithiamu na titanati ya lithiamu, voltage ya wastani ni voltage ya jukwaa. Wastani wa voltage ni eneo la ufanisi la curve ya uwezo wa voltage (yaani, nishati ya kutokwa kwa betri) iliyogawanywa na fomula ya hesabu ya uwezo ni u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Voltage iliyokatwa inahusu kiwango cha chini cha voltage kinachoruhusiwa wakati betri inatoka. Ikiwa voltage ni ya chini kuliko voltage ya kukata-kutokwa, voltage kwenye ncha zote mbili za betri itashuka kwa kasi, na kutengeneza kutokwa kwa kiasi kikubwa. Kutoa maji kupita kiasi kunaweza kusababisha uharibifu wa dutu inayotumika ya elektrodi, kupoteza uwezo wa kuitikia, na kufupisha muda wa matumizi ya betri. Kama ilivyoelezwa katika sehemu ya kwanza, voltage ya betri inahusiana na hali ya malipo ya nyenzo za cathode na uwezo wa electrode.
(2) Uwezo na uwezo maalum
Uwezo wa betri unarejelea kiasi cha umeme kinachotolewa na betri chini ya mfumo fulani wa kutokwa (chini ya mkondo fulani wa kutokwa kwa I, joto la T, kutokwa kwa voltage ya V), kuonyesha uwezo wa betri kuhifadhi nishati katika Ah au C. Uwezo huathiriwa na vipengele vingi, kama vile kutokwa kwa sasa, joto la kutokwa, nk. Saizi ya uwezo imedhamiriwa na kiasi cha dutu hai katika elektroni chanya na hasi.
Uwezo wa kinadharia: uwezo unaotolewa na dutu amilifu katika mmenyuko.
Uwezo halisi: uwezo halisi uliotolewa chini ya mfumo fulani wa kutokwa.
Uwezo uliokadiriwa: inarejelea kiwango cha chini cha nishati inayohakikishwa na betri chini ya hali iliyoundwa ya kutokwa.
Katika mtihani wa kutokwa, uwezo huhesabiwa kwa kuunganisha sasa kwa muda, yaani C = I (t) dt, sasa mara kwa mara katika t kutokwa mara kwa mara, C = I (t) dt = I t; upinzani wa mara kwa mara R kutokwa, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * nje (u ni wastani wa kutokwa kwa voltage, t ni wakati wa kutokwa).
Uwezo maalum: Ili kulinganisha betri tofauti, dhana ya uwezo maalum huletwa. Uwezo mahususi unarejelea uwezo unaotolewa na dutu inayotumika ya misa ya kitengo au elektrodi ya ujazo wa kitengo, ambayo inaitwa uwezo maalum wa molekuli au uwezo maalum wa ujazo. Njia ya kawaida ya kukokotoa ni: uwezo mahususi = uwezo wa kwanza wa kutokwa kwa betri / (ukubwa wa dutu inayotumika * kiwango cha matumizi ya dutu amilifu)
Mambo yanayoathiri uwezo wa betri:
a. Utekelezaji wa sasa wa betri: kubwa ya sasa, uwezo wa pato hupungua;
b. Kutoa joto la betri: wakati joto linapungua, uwezo wa pato hupungua;
c. Voltage iliyokatwa ya betri: wakati wa kutokwa uliowekwa na nyenzo ya elektrodi na kikomo cha mmenyuko wa elektrodi yenyewe kwa ujumla ni 3.0V au 2.75V.
d. Nyakati za malipo na kutokwa kwa betri: baada ya malipo mengi na kutokwa kwa betri, kutokana na kushindwa kwa nyenzo za electrode, betri itaweza kupunguza uwezo wa kutokwa kwa betri.
e. Masharti ya malipo ya betri: kiwango cha malipo, joto, voltage iliyokatwa huathiri uwezo wa betri, na hivyo kuamua uwezo wa kutokwa.
Njia ya kuamua uwezo wa betri:
Sekta tofauti zina viwango tofauti vya mtihani kulingana na hali ya kazi. Kwa betri za lithiamu-ioni kwa bidhaa za 3C, kulingana na Vigezo vya Jumla vya GB/T18287-2000 vya Betri za Lithium-ion kwa Simu ya Mkononi, mbinu ya kupima uwezo uliokadiriwa wa betri ni kama ifuatavyo: a) kuchaji: kuchaji 0.2C5A; b) kutokwa: 0.2C5A kutokwa; c) mizunguko mitano, ambayo moja ina sifa.
Kwa tasnia ya magari ya umeme, kulingana na kiwango cha kitaifa cha GB / T 31486-2015 Mahitaji ya Utendaji wa Umeme na Mbinu za Jaribio la Betri ya Nguvu kwa Magari ya Umeme, uwezo uliokadiriwa wa betri unarejelea uwezo (Ah) iliyotolewa na betri kwenye joto la kawaida. na 1I1 (A) kutokwa kwa sasa kufikia voltage ya kukomesha, ambayo I1 ni kiwango cha saa 1 cha kutokwa kwa sasa, ambayo thamani yake ni sawa na C1 (A). Mbinu ya mtihani ni:
A) Kwa joto la kawaida, simamisha voltage ya mara kwa mara wakati wa kuchaji kwa malipo ya sasa ya mara kwa mara kwa voltage ya kusitisha malipo iliyoainishwa na biashara, na usimamishe malipo wakati sasa ya kukomesha chaji inashuka hadi 0.05I1 (A), na ushikilie chaji kwa 1h baada ya. kuchaji.
Bb) Kwa joto la kawaida, betri hutolewa na 1I1 (A) sasa hadi kutokwa kufikia voltage ya kukomesha kutokwa iliyotajwa katika hali ya kiufundi ya biashara;
C) kipimo kutokwa uwezo (kipimo kwa Ah), mahesabu ya kutokwa nishati maalum (kipimo kwa Wh / kg);
3 d) Rudia hatua a) -) c) mara 5. Wakati tofauti kubwa ya vipimo 3 mfululizo ni chini ya 3% ya uwezo uliokadiriwa, mtihani unaweza kukamilika mapema na matokeo ya majaribio 3 ya mwisho yanaweza kukadiriwa.
(3) Hali ya malipo, SOC
SOC (Hali ya Kuchaji) ni hali ya malipo, inayowakilisha uwiano wa uwezo uliobaki wa betri kwa hali yake kamili ya chaji baada ya muda au muda mrefu chini ya kiwango fulani cha kutokwa. Mbinu ya "voltage ya wazi ya mzunguko + wa muunganisho wa saa" hutumia njia ya volteji ya mzunguko wazi kukadiria uwezo wa chaji ya hali ya awali ya betri, na kisha hutumia njia ya ujumuishaji wa saa ili kupata nishati inayotumiwa na a. - Mbinu ya ujumuishaji wa wakati. Nguvu inayotumiwa ni bidhaa ya sasa ya kutokwa na wakati wa kutokwa, na nguvu iliyobaki ni sawa na tofauti kati ya nguvu ya awali na nguvu zinazotumiwa. Makadirio ya hisabati ya SOC kati ya voltage ya mzunguko wazi na muhimu ya saa ni:
Ambapo CN ni uwezo uliokadiriwa; η ni ufanisi wa kutokwa kwa malipo; T ni joto la matumizi ya betri; Mimi ni mkondo wa betri; t ni wakati wa kutokwa kwa betri.
DOD (Kina cha Utoaji) ni kina cha kutokwa, kipimo cha shahada ya kutokwa, ambayo ni asilimia ya uwezo wa kutokwa kwa uwezo wa jumla wa kutokwa. Kina cha kutokwa kina uhusiano mkubwa na maisha ya betri: kina kina cha kutokwa, maisha mafupi. Uhusiano umehesabiwa kwa SOC = 100% -DOD
4) Nishati na nishati maalum
Nishati ya umeme ambayo betri inaweza kutoa kwa kufanya kazi ya nje chini ya hali fulani inaitwa nishati ya betri, na kitengo kwa ujumla kinaonyeshwa kwa wh. Katika curve ya kutokwa, nishati huhesabiwa kama ifuatavyo: W = U (t) * I (t) dt. Kwa kutokwa mara kwa mara kwa sasa, W = I * U (t) dt = Ni * u (u ni wastani wa voltage ya kutokwa, t ni wakati wa kutokwa)
a. Nishati ya kinadharia
Mchakato wa kutokwa kwa betri uko katika hali ya usawa, na voltage ya kutokwa hudumisha thamani ya nguvu ya umeme (E), na kiwango cha utumiaji wa dutu inayotumika ni 100%. Chini ya hali hii, nishati ya pato ya betri ni nishati ya kinadharia, yaani, kazi ya juu inayofanywa na betri inayoweza kubadilishwa chini ya joto na shinikizo la mara kwa mara.
b. Nishati halisi
Nishati halisi ya pato la kutokwa kwa betri inaitwa nishati halisi, kanuni za tasnia ya gari la umeme ("GB / T 31486-2015 Mahitaji ya Utendaji wa Betri ya Nguvu ya Umeme na Mbinu za Mtihani wa Magari ya umeme"), betri kwenye joto la kawaida na 1I1 (A). ) kutokwa kwa sasa, kufikia nishati (Wh) iliyotolewa na voltage ya kusitisha, inayoitwa nishati iliyopimwa.
c. nishati maalum
Nishati inayotolewa na betri kwa kila uniti na ujazo wa kitengo inaitwa nishati mahususi ya wingi au nishati mahususi ya ujazo, pia huitwa msongamano wa nishati. Katika vitengo vya wh / kg au wh / L.
Njia ya msingi zaidi ya curve ya kutokwa ni curve ya muda wa voltage na wakati wa sasa. Kupitia mabadiliko ya hesabu ya mhimili wa wakati, curve ya kawaida ya kutokwa pia ina curve ya uwezo wa voltage (uwezo maalum), voltage-nishati (nishati maalum) Curve, voltage-SOC Curve na kadhalika.
(1) Mzunguko wa wakati wa voltage na wakati wa sasa
Mchoro wa 9 Mikondo ya muda wa voltage na ya sasa
(2) Curve ya uwezo wa voltage
Mchoro wa 10 Curve ya uwezo wa Voltage
(3) Curve ya voltage-nishati
Kielelezo cha 11. Curve ya voltage-nishati
jibu ndani ya masaa 6, maswali yoyote yanakaribishwa!
