Alhliða leiðarvísir um litíumjónarafhleðsluferilgreiningu

Algengasta frammistöðuprófið á litíumjónarafhlöðu - útskriftarferilgreiningaraðferðin

Þegar litíumjónarafhlaðan tæmist breytist vinnuspenna hennar alltaf stöðugt með tímanum. Vinnuspenna rafhlöðunnar er notuð sem ordinata, afhleðslutími eða getu, eða hleðsluástand (SOC), eða losunardýpt (DOD) sem abscissa, og ferillinn sem teiknaður er er kallaður losunarferill. Til að skilja útskriftareiginleikaferil rafhlöðu þurfum við fyrst að skilja spennu rafhlöðunnar í grundvallaratriðum.

[Spennu rafhlöðunnar]

Til þess að rafskautshvarfið myndist verður rafhlaðan að uppfylla eftirfarandi skilyrði: ferlið við að missa rafeindina í efnahvarfinu (þ.e. oxunarferli) og ferlið við að fá rafeindina (þ.e. afoxunarviðbragðsferli) verður að vera aðskilið á tveimur mismunandi sviðum, sem er frábrugðið almennu redoxviðbrögðum; afoxunarviðbrögð virka efnisins tveggja rafskauta verða að vera send með ytri hringrásinni, sem er frábrugðin örrafhlöðuhvarfinu í málmtæringarferlinu. Spenna rafhlöðunnar er mögulegur munur á jákvæðu rafskautinu og neikvæða rafskautinu. Sérstakar lykilbreytur innihalda opna hringrásarspennu, vinnuspennu, hleðslu- og útskriftarspennu osfrv.

[Rafskautsmöguleiki litíumjónar rafhlöðuefnis]

Rafskautsmöguleiki vísar til niðurdýfingar á föstu efni í raflausnina, sem sýnir rafáhrifin, það er hugsanlega munurinn á yfirborði málmsins og lausnarinnar. Þessi straummunur er kallaður möguleiki málmsins í lausninni eða straumur rafskautsins. Í stuttu máli er rafskautsgetan tilhneiging jóna eða atóms til að eignast rafeind.

Þess vegna, fyrir tiltekið jákvætt rafskaut eða neikvætt rafskautsefni, þegar það er sett í raflausn með litíumsalti, er rafskautsmöguleiki þess gefinn upp sem:

Þar sem φ c er rafskautsmöguleiki þessa efnis. Venjulegur vetnisrafskautsstyrkur var stilltur á 0.0V.

[Opið spenna rafhlöðunnar]

Rafmagn rafhlöðunnar er fræðilegt gildi sem er reiknað út í samræmi við viðbrögð rafhlöðunnar með varmafræðilegri aðferð, það er munurinn á jafnvægis rafskautsgetu rafhlöðunnar og jákvæðu og neikvæðu rafskautunum þegar hringrásin rofnar er hámarksgildi að rafhlaðan geti gefið spennuna. Reyndar eru jákvæðu og neikvæðu rafskautin ekki endilega í hitaaflfræðilegu jafnvægisástandi í raflausninni, það er rafskautsmöguleikinn sem myndaður er af jákvæðum og neikvæðum rafskautum rafhlöðunnar í raflausninni er venjulega ekki jafnvægisrafskautsmöguleikinn, þannig að opinn hringspenna rafhlöðunnar er almennt minni en raforkukraftur hennar. Fyrir rafskautsviðbrögð:

Með hliðsjón af óstöðluðu ástandi hvarfefnisþáttarins og virkni (eða styrk) virka efnisins með tímanum, er raunverulegri opnu rafrásarspennu frumunnar breytt með orkujöfnunni:

Þar sem R er gasfasti, T er hvarfhitastig og a er virkni eða styrkur íhluta. Opið rafrásarspenna rafhlöðunnar fer eftir eiginleikum jákvæða og neikvæða rafskautsefnisins, raflausninni og hitastigi og er óháð rúmfræði og stærð rafhlöðunnar. Lithium ion rafskaut efni undirbúningur í stöng, og litíum málm lak sett saman í hnapp hálf rafhlaða, getur mælt rafskaut efni í mismunandi SOC stöðu opinn spennu, opinn spennu ferill er rafskaut efni hleðslu ástand viðbrögð, rafhlaða geymsla opið spennufall, en ekki mjög stór, ef opið spennufall er of hratt eða amplitude er óeðlilegt fyrirbæri. Yfirborðsástandsbreyting tvískauta virku efnanna og sjálfsafhleðsla rafhlöðunnar eru helstu ástæður fyrir lækkun á opnu rafrásarspennu í geymslu, þar með talið breytingu á grímulaginu á jákvæðu og neikvæðu rafskautsefnistöflunni; hugsanleg breyting sem stafar af varmafræðilegum óstöðugleika rafskautsins, upplausn og útfellingu erlendra óhreininda úr málmi og örskammhlaupi sem stafar af þindinu milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna. Þegar litíumjónarafhlaðan er að eldast er breytingin á K gildi (spennufall) myndun og stöðugleikaferli SEI filmunnar á yfirborði rafskautsefnisins. Ef spennufallið er of mikið er örskammhlaup inni og rafhlaðan er dæmd óhæf.

[Rafhlaða skautun]

Þegar straumurinn fer í gegnum rafskautið er það fyrirbæri að rafskautið víkur frá jafnvægisrafskautsgetu kallað skautun og skautunin framkallar ofurmöguleikann. Samkvæmt orsökum skautunarinnar má skipta skautuninni í ohmska skautun, styrkskautun og rafefnaskautun. MYND. 2 er dæmigerð útskriftarferill rafhlöðunnar og áhrif ýmissa skautunar á spennuna.

 Mynd 1. Dæmigerð losunarferill og skautun

(1) Ómísk skautun: af völdum viðnáms hvers hluta rafhlöðunnar fylgir þrýstingsfallsgildið lögmáli ohm, straumurinn minnkar, skautunin minnkar strax og straumurinn hverfur strax eftir að hann hættir.

(2) Rafefnafræðileg pólun: skautunin stafar af hægum rafefnafræðilegum viðbrögðum á yfirborði rafskautsins. Það minnkaði verulega innan míkrósekúndnastigsins eftir því sem straumurinn verður minni.

(3) Styrkur skautun: Vegna seinkun á jónadreifingarferlinu í lausninni er styrkmismunurinn á yfirborði rafskautsins og lausnarhlutans skautaður undir ákveðnum straumi. Þessi skautun minnkar eða hverfur þegar rafstraumurinn minnkar á stórsæjum sekúndum (nokkrar sekúndur til tugir sekúndna).

Innri viðnám rafhlöðunnar eykst með aukningu á útskriftarstraumi rafhlöðunnar, sem er aðallega vegna þess að stór afhleðslustraumur eykur skautun rafhlöðunnar, og því stærri sem losunarstraumurinn er, því augljósari er skautunarstefnan, eins og sýnt er. á mynd 2. Samkvæmt lögmáli Ohms: V=E0-IRT, með aukningu innri heildarviðnáms RT, minnkar tíminn sem þarf fyrir rafhlöðuspennuna til að ná afhleðsluspennu að sama skapi, þannig að losunargetan er einnig minnkað.

Mynd 2. Áhrif straumþéttleika á skautunina

Lithium ion rafhlaða er í raun eins konar litíum jón rafhlaða. Hleðslu- og losunarferlið litíumjónarafhlöðu er ferlið við að fella inn og fjarlægja litíumjónir í jákvæðu og neikvæðu rafskautunum. Þættir sem hafa áhrif á skautun litíumjónarafhlöðu eru:

(1) Áhrif raflausnar: Lítil leiðni raflausnar er aðalástæðan fyrir pólun litíumjónarafhlöðu. Á almennu hitastigi er leiðni raflausnarinnar sem notuð er fyrir litíumjónarafhlöður yfirleitt aðeins 0.01 ~ 0.1S/cm, sem er eitt prósent af vatnslausninni. Þess vegna, þegar litíumjónarafhlöður tæmast með miklum straumi, er of seint að bæta við Li + úr raflausninni og skautunarfyrirbærið mun eiga sér stað. Að bæta leiðni raflausnarinnar er lykilatriði til að bæta hástraumshleðslugetu litíumjónarafhlöðu.

(2) Áhrif jákvæðra og neikvæðra efna: lengri rás jákvæðs og neikvæðs efnis stórar litíumjónagnir dreifist á yfirborðið, sem stuðlar ekki að miklum losun.

(3) Leiðari umboðsmaður: Innihald leiðandi efnis er mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á losunarframmistöðu í háu hlutfalli. Ef innihald leiðandi efnis í bakskautsformúlunni er ófullnægjandi, er ekki hægt að flytja rafeindirnar í tíma þegar stóri straumurinn er tæmdur og innri viðnám skautunar eykst hratt, þannig að rafhlöðuspennan minnkar fljótt í losunarspennu. .

(4) Áhrif stönghönnunar: stöngþykkt: ef um er að ræða mikla straumhleðslu er viðbragðshraði virkra efna mjög hratt, sem krefst þess að litíumjón sé fljótt fellt inn og losað í efnið. Ef stöngplatan er þykk og slóð litíumjónadreifingar eykst, mun stefna stöngþykktar framleiða stóran litíumjón styrkleikahalla.

Þjöppunarþéttleiki: Þjöppunarþéttleiki stöngplötunnar er stærri, svitaholan verður minni og leið litíumjónahreyfingar í stöngplötuþykktarstefnu er lengri. Að auki, ef þjöppunarþéttleiki er of stór, minnkar snertiflöturinn milli efnisins og raflausnarinnar, rafskautsviðbragðsstaðurinn minnkar og innri viðnám rafhlöðunnar mun einnig aukast.

(5) Áhrif SEI-himnu: myndun SEI-himnu eykur viðnám rafskauts / salta tengi, sem leiðir til spennuhysteresis eða skautunar.

[Rekstrarspenna rafhlöðunnar]

Rekstrarspenna, einnig þekkt sem endaspenna, vísar til hugsanlegs munar á jákvæðum og neikvæðum rafskautum rafhlöðunnar þegar straumurinn flæðir í hringrásinni í vinnuástandi. Í vinnuástandi rafhlöðuafhleðslu, þegar straumurinn rennur í gegnum rafhlöðuna, ætti að sigrast á viðnáminu sem stafar af innri viðnáminu, sem mun valda ohmísku þrýstingsfalli og rafskautapólun, þannig að vinnuspennan er alltaf lægri en opnu rafrásarspennan, og við hleðslu er endaspennan alltaf hærri en opnu spennan. Það er, afleiðing skautunarinnar gerir endaspennu rafhlöðunnar lægri en rafgetu rafhlöðunnar, sem er hærri en raforkugeta rafhlöðunnar í hleðslu.

Vegna tilvistar skautunarfyrirbæri er tafarlaus spenna og raunveruleg spenna í hleðslu- og útskriftarferlinu. Við hleðslu er augnabliksspennan aðeins hærri en raunspennan, skautunin hverfur og spennan lækkar þegar augnabliksspennan og raunspennan minnkar eftir útskriftina.

Til að draga saman ofangreinda lýsingu er orðatiltækið:

E +, E- - tákna möguleika jákvæðu og neikvæðu rafskautanna, í sömu röð, E + 0 og E- -0 tákna jafnvægis rafskautsgetu jákvæðu og neikvæðu rafskautanna, í sömu röð, VR táknar ohmska skautunarspennuna og η + , η - -táknar ofmöguleika jákvæðu og neikvæðu rafskautanna, í sömu röð.

[Grunnregla losunarprófunar]

Eftir grunnskilning á rafhlöðuspennunni fórum við að greina útskriftarferil litíumjónarafhlöðu. Afhleðsluferillinn endurspeglar í grundvallaratriðum ástand rafskautsins, sem er yfirbygging á ástandsbreytingum jákvæðu og neikvæðu rafskautanna.

Spennuferil litíumjónarafhlöðu í gegnum losunarferlið má skipta í þrjú stig

1) Á upphafsstigi rafhlöðunnar lækkar spennan hratt, og því meiri losunarhraði, því hraðar lækkar spennan;

2) Rafhlöðuspennan fer í hægfara breytingastig, sem kallast pallsvæði rafhlöðunnar. Því minni sem losunarhraði er,

Því lengur sem pallsvæðið er, því hærri sem pallspennan er, því hægar er spennufallið.

3) Þegar rafhlöðunni er næstum lokið, byrjar hleðsluspenna rafhlöðunnar að lækka verulega þar til stöðvunarspennu fyrir losun er náð.

Við prófun eru tvær leiðir til að safna gögnum

(1) Safnaðu gögnum um straum, spennu og tíma í samræmi við stillt tímabil Δ t;

(2) Safnaðu straum-, spennu- og tímagögnum í samræmi við stilltan spennubreytingarmun Δ V. Nákvæmni hleðslu- og afhleðslubúnaðar felur aðallega í sér núverandi nákvæmni, spennu nákvæmni og tíma nákvæmni. Tafla 2 sýnir búnaðarfæribreytur tiltekinnar hleðslu- og afhleðsluvélar, þar sem% FS táknar prósentu af öllu sviðinu og 0.05%RD vísar til mældrar skekkju á bilinu 0.05% af lestri. Hleðslu- og afhleðslubúnaður notar almennt CNC stöðugan straumgjafa í stað hleðsluviðnáms fyrir álag, þannig að úttaksspenna rafhlöðunnar hefur ekkert að gera með röð viðnám eða sníkjuviðnám í hringrásinni, heldur aðeins í tengslum við spennuna E og innri viðnám. r og hringrásarstraumur I á kjörspennugjafa sem jafngildir rafhlöðunni. Ef viðnám er notað fyrir álag, stilltu spennu kjörspennugjafa rafhlöðunnar jafngildi á E, innra viðnám er r og álagsviðnám er R. Mældu spennuna á báðum endum álagsviðnámsins með spennunni metra, eins og sýnt er á myndinni hér að ofan á mynd 6. Hins vegar, í reynd, eru blýviðnám og snertiviðnám festingar (samræmt sníkjuviðnám) í hringrásinni. Samsvarandi hringrásarmynd sem sýnd er á mynd. 3 er sýnd á eftirfarandi mynd af mynd. 3. Í reynd er sníkjuviðnámið óhjákvæmilega kynnt, þannig að heildarálagsviðnámið verður stórt, en mæld spenna er spennan í báðum endum álagsviðnámsins R, þannig að villan er kynnt.

 Mynd 3 Meginregluritið og raunverulegt samsvarandi hringrásarmynd af viðnámslosunaraðferðinni

Þegar stöðugur straumgjafi með straumnum I1 er notaður sem álag, er skýringarmyndin og raunverulegt jafngildi hringrásarmyndarinnar sýnd á mynd 7. E, I1 eru fast gildi og r er stöðug í ákveðinn tíma.

Af ofangreindri formúlu getum við séð að spennurnar tvær A og B eru stöðugar, það er að úttaksspenna rafhlöðunnar er ótengd stærð raðviðnáms í lykkjunni og hefur auðvitað ekkert að gera með sníkjuþolnum. Að auki getur fjögurra skauta mælingarstillingin náð nákvæmari mælingu á úttaksspennu rafhlöðunnar.

Mynd 4 Equiple blokkarmynd og raunverulegt samsvarandi hringrásarmynd af stöðugu straumgjafaálagi

Samhliða uppspretta er aflgjafabúnaður sem getur veitt stöðugan straum til álagsins. Það getur samt haldið útgangsstraumnum stöðugum þegar ytri aflgjafinn sveiflast og viðnámseiginleikar breytast.

[Útskriftarprófunarhamur]

Hleðslu- og losunarprófunarbúnaður notar venjulega hálfleiðarabúnaðinn sem flæðishluta. Með því að stilla stýrimerki hálfleiðarabúnaðarins getur það líkt eftir álagi af mismunandi eiginleikum eins og stöðugum straumi, stöðugum þrýstingi og stöðugri viðnám og svo framvegis. Lithium-ion rafhlaðan afhleðslu prófunarhamurinn felur aðallega í sér stöðuga straumhleðslu, stöðuga viðnámslosun, stöðuga aflhleðslu osfrv. Í hverri losunarham er einnig hægt að skipta stöðugri losun og millibilslosun, þar sem í samræmi við tímalengd, millibilslosun má skipta í hléalosun og púlslosun. Meðan á afhleðsluprófinu stendur tæmist rafhlaðan í samræmi við stilltan ham og hættir að losna eftir að settum skilyrðum er náð. Skilyrði fyrir losunarskerðingu fela í sér að stilla spennustöðvun, stilla tímafrest, stilla afkastagetu, stilla neikvæða spennuhalla, o.s.frv. Breyting á afhleðsluspennu rafgeyma tengist afhleðslukerfinu, að er, breytingin á útskriftarferlinum hefur einnig áhrif á losunarkerfið, þar á meðal: útskriftarstraumur, losunarhitastig, útskriftarlokaspenna; hlé eða samfelld útskrift. Því stærri sem losunarstraumurinn er, því hraðar lækkar rekstrarspennan; með losunarhitastiginu breytist losunarferillinn varlega.

(1) Stöðug straumhleðsla

Þegar stöðugt straumhleðsla er stillt er núverandi gildi stillt og þá er núverandi gildi náð með því að stilla CNC stöðugan straumgjafa til að átta sig á stöðugri straumhleðslu rafhlöðunnar. Á sama tíma er lokaspennubreytingu rafhlöðunnar safnað til að greina útskriftareiginleika rafhlöðunnar. Stöðug straumhleðsla er losun sama afhleðslustraums, en rafhlöðuspennan heldur áfram að lækka, þannig að krafturinn heldur áfram að lækka. Mynd 5 er spennu- og straumferill stöðugrar straumhleðslu litíumjónarafhlöðu. Vegna stöðugrar straumhleðslu er tímaásnum auðveldlega breytt í afkastagetu (afurð straums og tíma) áss. Mynd 5 sýnir spennu-getu ferilinn við stöðuga straumhleðslu. Stöðug straumhleðsla er algengasta losunaraðferðin í litíumjónarafhlöðuprófum.

Mynd 5 stöðugur straumur stöðug spennuhleðsla og stöðugur straumhleðsluferlar við mismunandi margföldunarhraða

(2) Stöðug afhleðsla

Þegar stöðugt afl tæmist er stöðugt aflgildi P stillt fyrst og útgangsspenna U rafhlöðunnar er safnað. Í losunarferlinu þarf P að vera stöðugt, en U er stöðugt að breytast, þannig að það er nauðsynlegt að stilla stöðugt straum I á CNC stöðugum straumgjafa í samræmi við formúlu I = P / U til að ná tilgangi stöðugrar rafhleðslu. . Haltu útskriftarafli óbreyttu, vegna þess að spenna rafhlöðunnar heldur áfram að lækka meðan á losunarferlinu stendur, þannig að straumurinn í stöðugri aflútskrift heldur áfram að hækka. Vegna stöðugrar afllosunar er tímahnitaásnum auðveldlega breytt í orkuhnitaás (afurð krafts og tíma).

Mynd 6 Stöðugar hleðslu- og afhleðsluferlar við mismunandi tvöföldunarhraða

Samanburður á milli stöðugrar straumhleðslu og stöðugrar aflhleðslu

Mynd 7: (a) skýringarmynd hleðslu og losunargetu í mismunandi hlutföllum; (b) hleðslu- og losunarferill

 Mynd 7 sýnir niðurstöður mismunandi hlutfallshleðslu- og losunarprófa í tveimur stillingum litíum járn fosfat rafhlaða. Samkvæmt afkastagetuferlinum á mynd. 7 (a), með aukningu á hleðslu- og afhleðslustraumi í stöðugum straumham, minnkar raunveruleg hleðsla og losunargeta rafhlöðunnar smám saman, en breytingasviðið er tiltölulega lítið. Raunveruleg hleðslu- og afhleðslugeta rafhlöðunnar minnkar smám saman með aukningu aflsins og því stærri sem margfaldarinn er, því hraðar rýrnar afkastagetan. 1 klst. losunargeta er lægri en stöðug flæðisstilling. Á sama tíma, þegar hleðsluhraði er lægri en 5 klst hraði, er rafgeymirinn meiri við stöðugt aflástand, en rafhlaðan er hærri en 5 klst hraði er hærri við stöðugt núverandi ástand.

Frá mynd 7 (b) sýnir afkastagetu-spennuferilinn, við lágt hlutfall, litíum járnfosfat rafhlöðu tveggja stillinga afkastagetu-spennuferli, og hleðslu- og afhleðsluspennubreyting er ekki mikil, en við ástandið hátt hlutfall, stöðug straum-stöðug spennu háttur stöðugri spennu tíma verulega lengri, og hleðslu spennu pallur jókst verulega, útskrift spenna pallur er verulega minnkað.

(3) Stöðug viðnámslosun

Þegar stöðugt viðnám er losað er stöðugt viðnámsgildi R stillt fyrst til að safna útgangsspennu rafhlöðunnar U. Í losunarferlinu þarf R að vera stöðugt, en U er stöðugt að breytast, þannig að núverandi I gildi CNC stöðugra straums uppspretta ætti að vera stöðugt stillt í samræmi við formúlu I=U / R til að ná tilgangi stöðugrar viðnámslosunar. Spenna rafhlöðunnar er alltaf að lækka í losunarferlinu og viðnámið er það sama, þannig að útskriftarstraumurinn I er líka minnkandi ferli.

(4) Stöðug útskrift, hlélaus útskrift og púlslosun

Rafhlaðan er tæmd í stöðugum straumi, stöðugu afli og stöðugri viðnám, en notar tímasetningaraðgerðina til að átta sig á stjórn á stöðugri útskrift, hléum útskrift og púlsútskrift. Mynd 11 sýnir straumferla og spennuferla dæmigerðrar púlshleðslu/hleðsluprófunar.

Mynd 8 Straumferlar og spennuferfur fyrir dæmigerð púlshleðslu-útskriftarpróf

[Upplýsingar innifaldar í losunarferlinu]

Afhleðsluferill vísar til ferils spennu, straums, getu og annarra breytinga á rafhlöðunni með tímanum meðan á losunarferlinu stendur. Upplýsingarnar í hleðslu- og afhleðsluferlinum eru mjög ríkar, þar á meðal afkastageta, orka, vinnuspenna og spennuvettvangur, sambandið milli rafskautsgetu og hleðsluástands osfrv. Helstu gögnin sem skráð eru við losunarprófið eru tíminn. þróun straums og spennu. Hægt er að fá margar breytur úr þessum grunngögnum. Eftirfarandi sýnir færibreyturnar sem hægt er að fá með losunarferilnum.

(1) Spenna

Í útskriftarprófun á litíumjónarafhlöðu innihalda spennubreyturnar aðallega spennuvettvang, miðgildi, meðalspennu, stöðvunarspennu osfrv. Spennan á pallinum er samsvarandi spennugildi þegar spennubreytingin er lágmark og afkastagetubreytingin er mikil. , sem hægt er að fá út frá hámarksgildi dQ / dV. Miðgildi spennu er samsvarandi spennugildi sem nemur helmingi rafhlöðunnar. Fyrir efni sem eru augljósari á pallinum, svo sem litíumjárnfosfat og litíumtítanat, er miðgildi spennan pallspennan. Meðalspenna er virkt svæði spennu-afkastagetu ferilsins (þ.e. afhleðsluorku rafhlöðunnar) deilt með útreikningsformúlunni fyrir afkastagetu er u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Skurðspenna vísar til lágmarksspennu sem leyfilegt er þegar rafhlaðan tæmist. Ef spennan er lægri en útskriftarspennan mun spennan í báðum endum rafhlöðunnar lækka hratt og mynda óhóflega afhleðslu. Ofhleðsla getur valdið skemmdum á virka efni rafskautsins, tapað viðbragðsgetu og stytt líftíma rafhlöðunnar. Eins og lýst er í fyrsta hluta er spenna rafhlöðunnar tengd hleðsluástandi bakskautsefnisins og rafskautsgetu.

(2) Stærð og tiltekin getu

Rafhlaða getu vísar til magns raforku sem rafhlaðan losar við tiltekið afhleðslukerfi (undir ákveðnum afhleðslustraumi I, afhleðsluhitastigi T, afhleðsluspennu V), sem gefur til kynna getu rafhlöðunnar til að geyma orku í Ah eða C Afkastageta er fyrir áhrifum af mörgum þáttum, svo sem afhleðslustraumi, losunarhitastigi osfrv. Stærð afkastagetu er ákvörðuð af magni virkra efna í jákvæðu og neikvæðu rafskautunum.

Fræðileg getu: getu sem virka efnið gefur í hvarfinu.

Raunveruleg afkastageta: Raunveruleg afkastageta sem losuð er undir ákveðnu losunarkerfi.

Málgeta: vísar til lágmarksafls sem rafhlaðan tryggir við hönnuð afhleðsluskilyrði.

Í losunarprófinu er afkastagetan reiknuð út með því að samþætta strauminn yfir tíma, þ.e. C = I (t) dt, stöðugur straumur í t stöðug losun, C = I (t) dt = I t; stöðug viðnám R losun, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * út (u er meðalhleðsluspenna, t er losunartími).

Sérstök afkastageta: Til þess að bera saman mismunandi rafhlöður er hugmyndin um sérstaka afkastagetu kynnt. Sérstök rúmtak vísar til getu sem gefin er af virka efninu í massaeiningunni eða rúmmálseiningu rafskautsins, sem er kallað massasérhæfð rúmtak eða rúmmálssérhæfð rúmtak. Venjuleg útreikningsaðferð er: tiltekin afköst = rafhlaða fyrstu losunargeta / (massi virks efnis * nýtingarhlutfall virks efnis)

Þættir sem hafa áhrif á getu rafhlöðunnar:

a. Afhleðslustraumur rafhlöðunnar: því stærri sem straumurinn er, framleiðslugetan minnkar;

b. Afhleðsluhitastig rafhlöðunnar: þegar hitastigið lækkar minnkar framleiðslugetan;

c. Afhleðsluspenna rafhlöðunnar: losunartíminn sem rafskautsefnið stillir og takmörk rafskautsviðbragðsins sjálfs eru yfirleitt 3.0V eða 2.75V.

d. Hleðslu- og afhleðslutími rafhlöðunnar: eftir margfalda hleðslu og afhleðslu rafhlöðunnar, vegna bilunar á rafskautsefninu, mun rafhlaðan geta dregið úr afhleðslugetu rafhlöðunnar.

e. Hleðsluskilyrði rafhlöðunnar: hleðsluhraði, hitastig, stöðvunarspenna hefur áhrif á afkastagetu rafhlöðunnar og ákvarðar þannig losunargetu.

 Aðferð til að ákvarða getu rafhlöðunnar:

Mismunandi atvinnugreinar hafa mismunandi prófunarstaðla í samræmi við vinnuskilyrði. Fyrir litíumjónarafhlöður fyrir 3C vörur, samkvæmt landsstaðlinum GB / T18287-2000 Almenn forskrift fyrir litíumjónarafhlöður fyrir farsíma, er prófunaraðferð rafhlöðunnar sem hér segir: a) hleðsla: 0.2C5A hleðsla; b) losun: 0.2C5A losun; c) fimm lotur, þar af ein hæfur.

Fyrir rafbílaiðnaðinn, samkvæmt landsstaðlinum GB / T 31486-2015 Rafmagnskröfur og prófunaraðferðir fyrir rafhlöðu fyrir rafknúin farartæki, vísar hlutfall rafhlöðunnar til getu (Ah) sem rafhlaðan losar við stofuhita með 1I1 (A) straumafhleðslu til að ná lúkningarspennu, þar sem I1 er 1 klst. hraða losunarstraumur, sem gildir jafnt og C1 (A). Prófunaraðferðin er:

A) Við stofuhita skaltu stöðva stöðuga spennu við hleðslu með stöðugri hleðslu að hleðslustöðvunarspennu sem fyrirtækið tilgreinir og stöðva hleðsluna þegar hleðslustöðvunarstraumur fellur niður í 0.05I1 (A), og haltu hleðslunni í 1 klst. hleðslu.

Bb) Við stofuhita er rafhlaðan tæmd með 1I1 (A) straumi þar til afhleðslan nær þeirri útskriftarspennu sem tilgreind er í tæknilegum skilyrðum fyrirtækisins;

C) mæld losunargeta (mæld með Ah), reiknaðu úthleðslu sérstaka orku (mæld með Wh / kg);

3 d) Endurtaktu skref a) -) c) 5 sinnum. Þegar mikill munur á 3 prófunum í röð er minni en 3% af metinni afkastagetu er hægt að klára prófið fyrirfram og hægt er að miða niðurstöður síðustu 3 prófana.

(3) Ákæruríki, SOC

SOC (State of Charge) er hleðsluástand, sem táknar hlutfall eftir af afkastagetu rafhlöðunnar og fullri hleðslu eftir nokkurn tíma eða langan tíma undir ákveðnum losunarhraða. Aðferðin við "opna hringrásarspennu + klukkustundar samþættingu" aðferð notar opinn hringspennu aðferðina til að áætla upphafshleðslugetu rafhlöðunnar og notar síðan klukkutíma samþættingaraðferðina til að fá orku sem neysla á a -tíma samþættingaraðferð. Aflið sem neytt er er afurð afhleðslustraumsins og losunartímans og aflið sem eftir er er jafnt og mismuninum á upphafsafli og orku sem neytt er. SOC stærðfræðilega áætlunin á milli opinnar spennu og klukkutíma heild er:

Þar sem CN er nafngeta; η er hleðslu-losun skilvirkni; T er hitastig rafhlöðunnar; I er rafhlöðustraumurinn; t er afhleðslutími rafhlöðunnar.

DOD (Depth of Discharge) er losunardýpt, mælikvarði á losunarstig, sem er hlutfall losunargetu af heildar losunargetu. Afhleðsludýpt hefur mikil tengsl við endingu rafhlöðunnar: því dýpri sem losunardýptin er, því styttri endingartíminn. Sambandið er reiknað fyrir SOC = 100% -DOD

4) Orka og sérorka

Raforkan sem rafhlaðan getur framleitt með ytri vinnu við ákveðnar aðstæður er kölluð orka rafhlöðunnar og er einingin almennt gefin upp í wh. Í losunarferlinum er orkan reiknuð þannig: W = U (t) * I (t) dt. Við stöðuga straumhleðslu, W = I * U (t) dt = It * u (u er meðalhleðsluspenna, t er losunartími)

a. Fræðileg orka

Afhleðsluferli rafhlöðunnar er í jafnvægisástandi og losunarspennan heldur gildi raforkukrafts (E) og nýtingarhlutfall virka efnisins er 100%. Undir þessu ástandi er úttaksorka rafhlöðunnar fræðileg orka, það er hámarksvinna sem afturkræf rafhlaðan gerir við stöðugan hita og þrýsting.

b. Raunveruleg orka

Raunveruleg úttaksorka rafhlöðuafhleðslunnar er kölluð raunveruleg orka, reglugerðir rafbílaiðnaðarins ("GB / T 31486-2015 Power Battery Electrical Performance Requirements and Test Methods for Electric Vehicles"), rafhlaðan við stofuhita með 1I1 (A) ) straumhleðslu, til að ná orkunni (Wh) sem losnar við stöðvunarspennuna, sem kallast málorka.

c. ákveðin orka

Orkan sem rafhlaða gefur á hverja massaeiningu og rúmmálseiningu er kölluð massasértæk orka eða rúmmálssértæk orka, einnig kölluð orkuþéttleiki. Í einingum wh / kg eða wh / L.

[Grunnform losunarferilsins]

Grunnform útskriftarferilsins er spennutíma og núverandi tímaferill. Með umbreytingu á útreikningi tímaássins hefur sameiginlega losunarferillinn einnig spennu-getu (sérstök getu) feril, spennu-orku (sérstök orka) ferill, spennu-SOC ferill og svo framvegis.

(1) Spennutíma og núverandi tímaferill

Mynd 9 Spennu-tíma og straum-tíma ferlar

(2) Spenna-getu ferill

Mynd 10 Spenna-getu ferill

(3) Spennu-orkuferill

Mynd Mynd 11. Spennu-orkuferill

[tilvísunarskjöl]

• Wang Chao, o.fl. Samanburður á hleðslu- og afhleðslueinkennum stöðugs straums og stöðugs afls í rafefnafræðilegum orkugeymslutækjum [J]. Orkugeymslu vísindi og tækni.2017(06)：1313-1320.
• Eom KS，Joshi T，Bordes A， o.fl. Hönnun á Li-ion fullri rafhlöðu sem notar nanó sílikon og nanó marglaga grafen samsett rafskaut[J]
• Guo Jipeng, o.fl. Samanburður á einkennum stöðugra straums og stöðugs aflprófunar litíum járnfosfat rafhlöður [J].geymslurafhlaða.2017(03)：109-115
• Marinaro M，Yoon D，Gabrielli G， et al.High performance 1.2 Ah Si-álfelgur/Graphite|LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 frumgerð Li-jón rafhlaða[J].Journal of Power Sources.2017，357(Viðauki C)：188-197.