By hoppt
Ko se litij-ionska baterija izprazni, se njena delovna napetost s časom vedno nenehno spreminja. Delovna napetost akumulatorja se uporablja kot ordinata, čas praznjenja ali zmogljivost ali stanje napolnjenosti (SOC) ali globina praznjenja (DOD) kot abscisa, narisana krivulja pa se imenuje krivulja praznjenja. Da bi razumeli karakteristično krivuljo praznjenja baterije, moramo najprej razumeti načelno napetost baterije.
Da elektrodna reakcija tvori baterijo, mora izpolnjevati naslednje pogoje: proces izgube elektrona v kemijski reakciji (tj. oksidacijski proces) in proces pridobivanja elektrona (tj. redukcijski reakcijski proces) morata biti ločena na dveh različnih področjih, ki se razlikuje od splošne redoks reakcije; redoks reakcijo aktivne snovi dveh elektrod mora prenesti zunanji tokokrog, kar se razlikuje od reakcije mikrobaterije v procesu korozije kovine. Napetost baterije je potencialna razlika med pozitivno in negativno elektrodo. Posebni ključni parametri vključujejo napetost odprtega tokokroga, delovno napetost, izklopno napetost polnjenja in praznjenja itd.
Potencial elektrode se nanaša na potopitev trdnega materiala v raztopino elektrolita, ki kaže električni učinek, to je potencialno razliko med površino kovine in raztopino. To potencialno razliko imenujemo potencial kovine v raztopini ali potencial elektrode. Skratka, potencial elektrode je težnja, da ion ali atom pridobi elektron.
Zato je za določen material pozitivne elektrode ali negativne elektrode, ko ga damo v elektrolit z litijevo soljo, njegov elektrodni potencial izražen kot:
Kjer je φ c potencial elektrode te snovi. Standardni potencial vodikove elektrode je bil nastavljen na 0.0 V.
Elektromotorna sila baterije je teoretična vrednost, izračunana glede na reakcijo baterije s termodinamično metodo, to je razlika med ravnotežnim elektrodnim potencialom baterije ter pozitivno in negativno elektrodo, ko se tokokrog prekine, je največja vrednost da lahko baterija daje napetost. Pravzaprav pozitivne in negativne elektrode niso nujno v termodinamičnem ravnotežnem stanju v elektrolitu, kar pomeni, da elektrodni potencial, ki ga vzpostavita pozitivna in negativna elektroda akumulatorja v raztopini elektrolita, običajno ni ravnovesni elektrodni potencial, tako da Napetost odprtega tokokroga akumulatorja je na splošno manjša od njegove elektromotorne sile. Za elektrodno reakcijo:
Glede na nestandardno stanje komponente reaktanta in aktivnost (ali koncentracijo) aktivne komponente skozi čas se dejanska napetost odprtega tokokroga celice spremeni z energijsko enačbo:
Kjer je R plinska konstanta, T reakcijska temperatura in a aktivnost ali koncentracija komponente. Napetost odprtega tokokroga baterije je odvisna od lastnosti materiala pozitivne in negativne elektrode, elektrolita in temperaturnih pogojev ter je neodvisna od geometrije in velikosti baterije. Priprava materiala litij-ionske elektrode v drog in litijeva kovinska pločevina, sestavljena v gumbno polovično baterijo, lahko meri material elektrode v različnih SOC stanju odprte napetosti, krivulja odprte napetosti je reakcija stanja napolnjenosti materiala elektrode, padec odprte napetosti za shranjevanje baterije, vendar ni zelo velik, če odprta napetost pade prehitro ali je amplituda nenormalen pojav. Sprememba površinskega stanja bipolarnih aktivnih snovi in samopraznjenje baterije sta glavna razloga za zmanjšanje napetosti odprtega tokokroga pri shranjevanju, vključno s spremembo maske plasti mize materiala pozitivne in negativne elektrode; sprememba potenciala, ki jo povzroča termodinamična nestabilnost elektrode, raztapljanje in obarjanje kovinskih tujih nečistoč ter mikro kratek stik, ki ga povzroča diafragma med pozitivno in negativno elektrodo. Ko se litij-ionska baterija stara, je sprememba vrednosti K (padec napetosti) proces tvorbe in stabilnosti filma SEI na površini materiala elektrode. Če je padec napetosti prevelik, je v notranjosti mikrokratek stik in baterija se oceni kot nekvalificirana.
Ko tok teče skozi elektrodo, se pojav, da elektroda odstopa od ravnotežnega potenciala elektrode, imenuje polarizacija, polarizacija pa povzroči prenapetost. Glede na vzroke polarizacije lahko polarizacijo razdelimo na ohmsko polarizacijo, koncentracijsko polarizacijo in elektrokemijsko polarizacijo. FIG. 2 je značilna krivulja praznjenja baterije in vpliv različnih polarizacij na napetost.
Slika 1. Tipična krivulja praznjenja in polarizacija
(1) Ohmska polarizacija: zaradi upora vsakega dela baterije vrednost padca tlaka sledi ohmovemu zakonu, tok se zmanjša, polarizacija se takoj zmanjša in tok izgine takoj, ko se ustavi.
(2) Elektrokemična polarizacija: polarizacijo povzroči počasna elektrokemična reakcija na površini elektrode. Znatno se je zmanjšal znotraj ravni mikrosekunde, ko je tok manjši.
(3) Koncentracijska polarizacija: zaradi upočasnitve procesa difuzije ionov v raztopini se koncentracijska razlika med površino elektrode in telesom raztopine polarizira pod določenim tokom. Ta polarizacija se zmanjša ali izgine, ko se električni tok zmanjša v makroskopskih sekundah (od nekaj sekund do deset sekund).
Notranji upor baterije se poveča s povečanjem toka praznjenja baterije, kar je predvsem zato, ker velik tok praznjenja poveča trend polarizacije baterije in večji kot je tok praznjenja, bolj očiten je trend polarizacije, kot je prikazano na sliki 2. Po Ohmovem zakonu: V=E0-IRT se s povečanjem notranjega celotnega upora RT čas, potreben, da napetost akumulatorja doseže mejno napetost praznjenja, ustrezno zmanjša, zato je tudi sprostitvena zmogljivost zmanjšano.
Slika 2. Vpliv gostote toka na polarizacijo
Litij-ionska baterija je v bistvu vrsta litij-ionske koncentrirane baterije. Postopek polnjenja in praznjenja litij-ionske baterije je postopek vdelave in odstranjevanja litijevih ionov v pozitivne in negativne elektrode. Dejavniki, ki vplivajo na polarizacijo litij-ionskih baterij, vključujejo:
(1) Vpliv elektrolita: nizka prevodnost elektrolita je glavni razlog za polarizacijo litij-ionskih baterij. V splošnem temperaturnem območju je prevodnost elektrolita, ki se uporablja za litij-ionske baterije, na splošno le 0.01~0.1S/cm, kar je en odstotek vodne raztopine. Zato je, ko se litij-ionske baterije izpraznijo pri visokem toku, prepozno za dodajanje Li + iz elektrolita in pojavi se pojav polarizacije. Izboljšanje prevodnosti elektrolita je ključni dejavnik za izboljšanje zmogljivosti praznjenja pri visokih tokovih litij-ionskih baterij.
(2) Vpliv pozitivnih in negativnih materialov: daljši kanal pozitivnih in negativnih materialov, veliki delci litijevega iona difuzijo na površino, kar ne vodi do velike hitrosti praznjenja.
(3) Prevodni agent: vsebnost prevodnega sredstva je pomemben dejavnik, ki vpliva na zmogljivost praznjenja visokega razmerja. Če je vsebnost prevodnega sredstva v katodni formuli nezadostna, se elektroni ne morejo pravočasno prenesti, ko se velik tok izprazni, in polarizacijski notranji upor se hitro poveča, tako da se napetost baterije hitro zmanjša na napetost izklopa praznjenja .
(4) Vpliv zasnove pola: debelina pola: v primeru praznjenja velikega toka je hitrost reakcije aktivnih snovi zelo visoka, kar zahteva, da se litijev ion hitro vgradi in loči od materiala. Če je polna plošča debela in se pot difuzije litijevega iona poveča, bo smer debeline pola povzročila velik gradient koncentracije litijevega iona.
Gostota stiskanja: gostota stiskanja polne pločevine je večja, pore postanejo manjše, pot gibanja litijevih ionov v smeri debeline polne pločevine pa je daljša. Poleg tega, če je gostota stiskanja prevelika, se stična površina med materialom in elektrolitom zmanjša, mesto reakcije elektrode se zmanjša, poveča pa se tudi notranji upor baterije.
(5) Vpliv membrane SEI: nastanek membrane SEI poveča upor vmesnika elektroda/elektrolit, kar ima za posledico napetostno histerezo ali polarizacijo.
Delovna napetost, znana tudi kot končna napetost, se nanaša na potencialno razliko med pozitivnimi in negativnimi elektrodami baterije, ko tok teče v vezju v delovnem stanju. V delovnem stanju praznjenja akumulatorja, ko tok teče skozi akumulator, je treba premagati upor, ki ga povzroča notranji upor, kar bo povzročilo ohmski padec tlaka in polarizacijo elektrod, tako da je delovna napetost vedno nižja od napetosti odprtega tokokroga, in pri polnjenju je končna napetost vedno višja od napetosti odprtega tokokroga. To pomeni, da zaradi polarizacije končna napetost praznjenja baterije nižja od elektromotornega potenciala baterije, ki je višji od elektromotornega potenciala polnjene baterije.
Zaradi obstoja polarizacijskega pojava sta trenutna napetost in dejanska napetost v procesu polnjenja in praznjenja. Pri polnjenju je trenutna napetost nekoliko višja od dejanske napetosti, polarizacija izgine in napetost pade, ko se trenutna napetost in dejanska napetost po izpraznitvi zmanjšata.
Če povzamemo zgornji opis, je izraz:
E +, E- -predstavljata potenciale pozitivne in negativne elektrode, E + 0 in E- -0 predstavljata ravnotežni elektrodni potencial pozitivne in negativne elektrode, VR predstavlja ohmsko polarizacijsko napetost in η + , η - -predstavljajo prenapetost pozitivne oziroma negativne elektrode.
Po osnovnem razumevanju napetosti baterije smo začeli analizirati krivuljo praznjenja litij-ionskih baterij. Razelektritvena krivulja v bistvu odraža stanje elektrode, ki je superpozicija sprememb stanja pozitivne in negativne elektrode.
Napetostno krivuljo litij-ionskih baterij skozi proces praznjenja lahko razdelimo na tri stopnje
1) V začetni fazi akumulatorja napetost hitro pade in večja kot je stopnja praznjenja, hitreje pade napetost;
2) Napetost akumulatorja preide v stopnjo počasnega spreminjanja, ki se imenuje ploščad akumulatorja. Manjša kot je stopnja praznjenja,
Čim daljše je trajanje območja ploščadi, večja je napetost ploščadi, počasnejši je padec napetosti.
3) Ko je napajanje baterije skoraj končano, napetost obremenitve baterije začne strmo padati, dokler ni dosežena končna napetost praznjenja.
Med testiranjem obstajata dva načina zbiranja podatkov
(1) Zberite podatke o toku, napetosti in času v skladu z nastavljenim časovnim intervalom Δ t;
(2) Zberite podatke o toku, napetosti in času glede na nastavljeno razliko v spremembi napetosti Δ V. Natančnost opreme za polnjenje in praznjenje vključuje predvsem tokovno natančnost, natančnost napetosti in časovno natančnost. Tabela 2 prikazuje parametre opreme določenega polnilnega in praznilnega stroja, kjer % FS predstavlja odstotek celotnega obsega, 0.05 %RD pa se nanaša na izmerjeno napako v območju 0.05 % odčitka. Oprema za polnjenje in praznjenje na splošno uporablja vir CNC konstantnega toka namesto obremenitvenega upora za obremenitev, tako da izhodna napetost akumulatorja nima nič skupnega s serijskim uporom ali parazitskim uporom v tokokrogu, ampak je povezana le z napetostjo E in notranjim uporom r in vezni tok I idealnega napetostnega vira, enakovrednega bateriji. Če se za obremenitev uporablja upor, nastavite napetost idealnega vira napetosti ekvivalenta baterije na E, notranji upor je r, upor obremenitve pa R. Izmerite napetost na obeh koncih upora obremenitve z napetostjo meter, kot je prikazano na zgornji sliki na sliki 6. Vendar pa v praksi obstajata upornost svinca in kontaktni upor vpenjala (enoten parazitski upor) v vezju. Diagram enakovrednega vezja, prikazan na sl. 3 je prikazano na naslednji sliki sl. 3. V praksi se parazitski upor neizogibno uvede, tako da skupni upor obremenitve postane velik, vendar je izmerjena napetost napetost na obeh koncih upora obremenitve R, tako da pride do napake.
Slika 3 Načelni blokovni diagram in dejanski ekvivalentni diagram vezja metode uporne razelektritve
Ko se kot obremenitev uporablja vir konstantnega toka s tokom I1, sta shematski diagram in dejanski diagram ekvivalentnega vezja prikazana na sliki 7. E, I1 sta konstantni vrednosti in r je konstanten za določen čas.
Iz zgornje formule lahko vidimo, da sta napetosti A in B konstantni, kar pomeni, da izhodna napetost akumulatorja ni povezana z velikostjo serijskega upora v zanki in seveda nima nobene zveze s parazitsko odpornostjo. Poleg tega lahko način merjenja s štirimi sponkami doseže natančnejšo meritev izhodne napetosti baterije.
Slika 4 Equiple blok diagram in dejanski ekvivalentni diagram vezja obremenitve vira s konstantnim tokom
Sočasni vir je naprava za napajanje, ki lahko zagotavlja konstanten tok bremenu. Še vedno lahko ohranja konstanten izhodni tok, ko zunanji napajalnik niha in se lastnosti impedance spreminjajo.
Oprema za testiranje polnjenja in praznjenja na splošno uporablja polprevodniško napravo kot pretočni element. S prilagoditvijo krmilnega signala polprevodniške naprave lahko simulira obremenitev različnih karakteristik, kot so konstanten tok, konstanten tlak in konstanten upor itd. Preizkusni način praznjenja litij-ionske baterije vključuje predvsem praznjenje s konstantnim tokom, praznjenje s konstantnim uporom, praznjenje s konstantno močjo itd. V vsakem načinu praznjenja lahko razdelimo tudi neprekinjeno praznjenje in intervalno praznjenje, v katerem glede na dolžino časa, intervalno praznjenje lahko razdelimo na intermitentno praznjenje in impulzno praznjenje. Med testom praznjenja se baterija prazni v skladu z nastavljenim načinom in se preneha prazniti, ko doseže nastavljene pogoje. Pogoji izklopa praznjenja vključujejo nastavitev izklopa napetosti, nastavitev časovnega izklopa, nastavitev izklopa zmogljivosti, nastavitev izklopa negativnega gradienta napetosti itd. Sprememba napetosti praznjenja akumulatorja je povezana s sistemom praznjenja, ki na spremembo krivulje praznjenja vpliva tudi sistem praznjenja, vključno z: tok praznjenja, temperatura praznjenja, zaključna napetost praznjenja; občasno ali neprekinjeno praznjenje. Večji kot je razelektritveni tok, hitreje pade delovna napetost; s temperaturo praznjenja se krivulja praznjenja rahlo spreminja.
(1) Razelektritev s konstantnim tokom
Pri praznjenju konstantnega toka se nastavi trenutna vrednost, nato pa se trenutna vrednost doseže s prilagajanjem vira konstantnega toka CNC, da se doseže konstantno praznjenje baterije. Istočasno se zbira sprememba končne napetosti baterije, da se zaznajo značilnosti praznjenja baterije. Praznjenje s konstantnim tokom je praznjenje istega toka praznjenja, vendar napetost akumulatorja še naprej pada, zato moč še naprej pada. Slika 5 je napetostna in tokovna krivulja praznjenja s konstantnim tokom litij-ionskih baterij. Zaradi konstantnega praznjenja toka se časovna os zlahka pretvori v kapacitetno (zmnožek toka in časa) os. Slika 5 prikazuje krivuljo napetost-zmogljivost pri praznjenju s konstantnim tokom. Praznjenje s konstantnim tokom je najpogosteje uporabljena metoda praznjenja pri preskusih litij-ionskih baterij.
Slika 5 krivulje polnjenja s konstantno napetostjo in praznjenja s konstantnim tokom pri različnih množilnih stopnjah
(2) Konstantna električna razelektritev
Ko se konstantna moč izprazni, se najprej nastavi vrednost moči konstantne moči P in zbere se izhodna napetost U baterije. V procesu praznjenja mora biti P konstanten, vendar se U nenehno spreminja, zato je treba nenehno prilagajati tok I vira konstantnega toka CNC v skladu s formulo I = P / U, da dosežemo namen praznjenja konstantne moči . Moč praznjenja naj bo nespremenjena, ker napetost baterije med procesom praznjenja še naprej pada, zato tok pri praznjenju s konstantno močjo še narašča. Zaradi stalnega praznjenja moči se časovna koordinatna os zlahka pretvori v energijsko (zmnožek moči in časa) koordinatno os.
Slika 6 Krivulje polnjenja in praznjenja s konstantno močjo pri različnih stopnjah podvajanja
Primerjava med praznjenjem s konstantnim tokom in praznjenjem s konstantno močjo
Slika 7: (a) diagram zmogljivosti polnjenja in praznjenja pri različnih razmerjih; (b) krivulja polnjenja in praznjenja
Slika 7 prikazuje rezultate preskusov različnih razmerij napolnjenosti in praznjenja v obeh načinih litij-železo-fosfatna baterija. Glede na krivuljo zmogljivosti na sl. Kot je prikazano na sliki 7 (a), se s povečanjem polnilnega in praznilnega toka v načinu konstantnega toka dejanska zmogljivost polnjenja in praznjenja baterije postopoma zmanjšuje, vendar je obseg spremembe razmeroma majhen. Dejanska zmogljivost polnjenja in praznjenja baterije postopoma upada s povečanjem moči in večji kot je množitelj, hitreje upada zmogljivost. 1-urna zmogljivost praznjenja je nižja od načina konstantnega pretoka. Hkrati, ko je stopnja polnjenja in praznjenja nižja od hitrosti 5 ur, je zmogljivost baterije višja v pogojih konstantne moči, medtem ko je zmogljivost baterije višja od hitrosti 5 ur, ki je višja v pogojih konstantnega toka.
Na sliki 7 (b) je prikazana krivulja zmogljivost-napetost, pod pogojem nizkega razmerja, litij-železo-fosfatna baterija v dveh načinih, krivulja zmogljivost-napetost, in sprememba platforme napetosti polnjenja in praznjenja ni velika, vendar pod pogojem visokega razmerja, konstantni tok-konstantna napetost način konstantne napetosti čas bistveno daljši, in polnilna napetost platforme se je znatno povečala, praznjenje napetost platforma je znatno zmanjšana.
(3) Razelektritev s stalnim uporom
Pri praznjenju s konstantnim uporom je najprej nastavljena vrednost konstantnega upora R za zbiranje izhodne napetosti akumulatorja U. Med postopkom praznjenja mora biti R konstanten, vendar se U nenehno spreminja, tako da je trenutna vrednost I konstantnega toka CNC vir je treba nenehno prilagajati v skladu s formulo I=U / R, da se doseže namen praznjenja s konstantnim uporom. Napetost baterije se v procesu praznjenja vedno zmanjšuje, upor pa je enak, zato je tudi praznilni tok I padajoč proces.
(4) Neprekinjeno praznjenje, občasno praznjenje in impulzno praznjenje
Baterija se prazni s konstantnim tokom, konstantno močjo in konstantnim uporom, medtem ko se uporablja časovna funkcija za uresničitev nadzora neprekinjenega praznjenja, občasnega praznjenja in impulznega praznjenja. Slika 11 prikazuje tokovne krivulje in napetostne krivulje tipičnega preskusa polnjenja/praznjenja impulza.
Slika 8 Tokovne krivulje in napetostne krivulje za tipične impulzne preskuse polnjenja in praznjenja
Krivulja praznjenja se nanaša na krivuljo napetosti, toka, kapacitete in drugih sprememb baterije skozi čas med procesom praznjenja. Informacije, ki jih vsebuje krivulja polnjenja in praznjenja, so zelo bogate, vključno z zmogljivostjo, energijo, delovno napetostjo in napetostno platformo, razmerjem med potencialom elektrode in stanjem napolnjenosti itd. Glavni podatki, zabeleženi med preskusom praznjenja, so čas razvoj toka in napetosti. Iz teh osnovnih podatkov je mogoče pridobiti veliko parametrov. V nadaljevanju so podrobno opisani parametri, ki jih je mogoče pridobiti s krivuljo praznjenja.
(1) Napetost
Pri preskusu praznjenja litij-ionske baterije parametri napetosti vključujejo predvsem napetostno platformo, srednjo napetost, povprečno napetost, izklopno napetost itd. Napetost platforme je ustrezna vrednost napetosti, ko je sprememba napetosti minimalna in sprememba zmogljivosti velika , ki se lahko dobi iz najvišje vrednosti dQ / dV. Srednja napetost je ustrezna vrednost napetosti polovice kapacitete baterije. Za materiale, ki so bolj očitni na ploščadi, kot sta litijev železov fosfat in litijev titanat, je srednja napetost napetost platforme. Povprečna napetost je efektivna površina krivulje napetost-zmogljivost (tj. energija praznjenja baterije), deljena s formulo za izračun zmogljivosti je u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Izklopna napetost se nanaša na najmanjšo dovoljeno napetost, ko se baterija izprazni. Če je napetost nižja od mejne napetosti praznjenja, bo napetost na obeh koncih baterije hitro padla, kar bo povzročilo prekomerno praznjenje. Prekomerna izpraznjenost lahko poškoduje aktivno snov elektrode, izgubi reakcijsko sposobnost in skrajša življenjsko dobo baterije. Kot je opisano v prvem delu, je napetost baterije povezana s stanjem napolnjenosti materiala katode in potencialom elektrode.
(2) Zmogljivost in posebna zmogljivost
Kapaciteta baterije se nanaša na količino električne energije, ki jo sprosti baterija pod določenim sistemom praznjenja (pod določenim tokom praznjenja I, temperaturo praznjenja T, mejno napetostjo praznjenja V), kar kaže na sposobnost baterije za shranjevanje energije v Ah ali C Na kapaciteto vpliva veliko elementov, kot so razelektritveni tok, temperatura praznjenja itd. Velikost kapacitete je določena s količino aktivnih snovi v pozitivni in negativni elektrodi.
Teoretična kapaciteta: kapaciteta, ki jo daje aktivna snov v reakciji.
Dejanska zmogljivost: dejanska zmogljivost, sproščena v določenem sistemu praznjenja.
Nazivna zmogljivost: nanaša se na najmanjšo količino energije, ki jo zagotavlja baterija pod načrtovanimi pogoji praznjenja.
Pri preskusu praznjenja se zmogljivost izračuna z integracijo toka skozi čas, tj. C = I (t) dt, konstantni tok v t konstantne razelektritve, C = I (t) dt = I t; konstanten upor R praznjenje, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * izhod (u je povprečna napetost praznjenja, t je čas praznjenja).
Specifična kapaciteta: Za primerjavo različnih baterij je uveden koncept specifične kapacitete. Specifična kapaciteta se nanaša na kapaciteto, ki jo daje aktivna snov elektrode enote mase ali prostornine, ki se imenuje masna specifična kapaciteta ali prostorninska specifična kapaciteta. Običajna metoda izračuna je: specifična kapaciteta = kapaciteta prve izpraznitve baterije / (masa učinkovine * stopnja izkoriščenosti učinkovine)
Dejavniki, ki vplivajo na zmogljivost baterije:
a. Tok praznjenja akumulatorja: večji kot je tok, zmanjša se izhodna zmogljivost;
b. Temperatura praznjenja baterije: ko se temperatura zniža, se izhodna zmogljivost zmanjša;
c. Mejna napetost praznjenja baterije: čas praznjenja, ki ga določata material elektrode in meja same reakcije elektrode, je običajno 3.0 V ali 2.75 V.
d. Časi polnjenja in praznjenja baterije: po večkratnem polnjenju in praznjenju baterije bo zaradi okvare materiala elektrode baterija lahko zmanjšala kapaciteto praznjenja baterije.
e. Pogoji polnjenja akumulatorja: hitrost polnjenja, temperatura, izklopna napetost vplivajo na kapaciteto akumulatorja in tako določajo kapaciteto praznjenja.
Metoda določanja kapacitete baterije:
Različne industrije imajo različne testne standarde glede na delovne pogoje. Za litij-ionske baterije za izdelke 3C je v skladu z nacionalnim standardom GB / T18287-2000 Splošna specifikacija za litij-ionske baterije za mobilne telefone metoda testiranja nazivne zmogljivosti baterije naslednja: a) polnjenje: polnjenje 0.2C5A; b) praznjenje: 0.2C5A praznjenje; c) pet ciklov, od katerih je eden kvalificiran.
Za industrijo električnih vozil se v skladu z nacionalnim standardom GB / T 31486-2015 Zahteve glede električne učinkovitosti in preskusne metode za napajalno baterijo za električna vozila nazivna zmogljivost baterije nanaša na kapaciteto (Ah), ki jo sprosti baterija pri sobni temperaturi z 1I1 (A) tokovno razelektritvijo, da dosežete zaključno napetost, pri kateri je I1 1-urni razelektritveni tok, katerega vrednost je enaka C1 (A). Preskusna metoda je:
A) Pri sobni temperaturi zaustavite konstantno napetost pri polnjenju s konstantnim tokom polnjenja do končne napetosti polnjenja, ki jo določi podjetje, in ustavite polnjenje, ko zaključni tok polnjenja pade na 0.05I1 (A), in zadržite polnjenje 1 uro po polnjenje.
Bb) Pri sobni temperaturi se baterija prazni s tokom 1I1 (A), dokler praznjenje ne doseže končne napetosti praznjenja, določene v tehničnih pogojih podjetja;
C) izmerjena zmogljivost praznjenja (merjeno z Ah), izračunajte specifično energijo praznjenja (merjeno z Wh / kg);
3 d) Ponovite korake a) -) c) 5-krat. Ko je skrajna razlika 3 zaporednih preskusov manjša od 3 % nazivne zmogljivosti, se lahko preskus zaključi vnaprej in rezultati zadnjih 3 preskusov se lahko povprečijo.
(3) Stanje obremenitve, SOC
SOC (stanje napolnjenosti) je stanje napolnjenosti, ki predstavlja razmerje med preostalo zmogljivostjo baterije in njenim stanjem polne napolnjenosti po določenem času ali daljšem času pod določeno stopnjo praznjenja. Metoda "napetost odprtega tokokroga + integracija urnega časa" uporablja metodo napetosti odprtega tokokroga za oceno začetne napolnjenosti baterije, nato pa uporabi metodo integracije urnega časa za pridobitev moči, ki jo porabi a - metoda časovne integracije. Porabljena moč je zmnožek toka praznjenja in časa praznjenja, preostala moč pa je enaka razliki med začetno močjo in porabljeno močjo. Matematična ocena SOC med napetostjo odprtega tokokroga in enournim integralom je:
kjer je CN nazivna zmogljivost; η je učinkovitost med polnjenjem in praznjenjem; T je temperatura uporabe baterije; I je tok baterije; t je čas praznjenja baterije.
DOD (globina praznjenja) je globina praznjenja, merilo stopnje praznjenja, ki je odstotek zmogljivosti praznjenja glede na celotno kapaciteto praznjenja. Globina praznjenja je močno povezana z življenjsko dobo baterije: večja kot je globina praznjenja, krajša je življenjska doba. Razmerje je izračunano za SOC = 100 % -DOD
4) Energija in specifična energija
Električna energija, ki jo lahko oddaja baterija z zunanjim delom pod določenimi pogoji, se imenuje energija baterije, enota pa je na splošno izražena v wh. V krivulji praznjenja se energija izračuna na naslednji način: W = U (t) * I (t) dt. Pri praznjenju s konstantnim tokom je W = I * U (t) dt = It * u (u je povprečna napetost praznjenja, t je čas praznjenja)
a. Teoretična energija
Proces praznjenja baterije je v ravnotežnem stanju, napetost praznjenja pa ohranja vrednost elektromotorne sile (E), stopnja izkoriščenosti aktivne snovi pa je 100-odstotna. Pod tem pogojem je izhodna energija baterije teoretična energija, to je največje delo, ki ga opravi reverzibilna baterija pri stalni temperaturi in tlaku.
b. Dejanska energija
Dejanska izhodna energija praznjenja baterije se imenuje dejanska energija, predpisi industrije električnih vozil ("GB / T 31486-2015 Power Battery Electrical Performance Requirements and Test Methods for Electric Vehicles"), baterija pri sobni temperaturi z 1I1 (A ) praznjenje toka, da se doseže energija (Wh), ki jo sprosti zaključna napetost, imenovana nazivna energija.
c. specifično energijo
Energija, ki jo daje baterija na enoto mase in na enoto prostornine, se imenuje masna specifična energija ali prostorninska specifična energija, imenovana tudi energijska gostota. V enotah wh/kg ali wh/l.
Najosnovnejša oblika krivulje praznjenja je krivulja napetost-čas in tok-čas. S transformacijo izračuna časovne osi ima skupna krivulja praznjenja tudi krivuljo napetost-zmogljivost (specifična zmogljivost), krivuljo napetost-energija (specifična energija), krivuljo napetost-SOC in tako naprej.
(1) Krivulja napetost-čas in tok-čas
Slika 9 Krivulji napetost-čas in tok-čas
(2) Krivulja napetost-zmogljivost
Slika 10 Krivulja napetost-zmogljivost
(3) Krivulja napetost-energija
Slika Slika 11. Krivulja napetost-energija
odgovorite v 6 urah, vsa vprašanja so dobrodošla!
