Дастури ҳамаҷониба оид ба таҳлили каҷи разряди батареяи литий-ион

Санҷиши самаранокии батареяи литий-ион - стратегияи таҳлили хатти разряд

Вақте ки батареяи литий-ион холӣ мешавад, шиддати кории он ҳамеша бо идомаи вақт мунтазам тағир меёбад. Шиддати кории батарея ҳамчун ордината, вақти разряд ё иқтидор ё ҳолати заряд (SOC) ё умқи разряд (DOD) ҳамчун абсцисса истифода мешавад ва каҷи кашидашударо каҷи разряд меноманд. Барои фаҳмидани каҷи хоси разряди батарея, мо аввал бояд шиддати батареяро дарк кунем.

[Шаддати батарея]

Барои ба вуҷуд омадани реаксияи электрод батарея бояд ба шартҳои зерин ҷавобгӯ бошад: раванди аз даст додани электрон дар реаксияи химиявӣ (яъне раванди оксидшавӣ) ва раванди ба даст овардани электрон (яъне раванди реаксияи редуксия) бояд дар ду минтақаи гуногун ҷудо карда шавад, ки аз реак-цияи умумии ислодот фарк мекунад; реаксияи оксидшавии моддаи фаъоли ду электрод бояд тавассути занҷири беруна интиқол дода шавад, ки он аз реаксияи микробатарея дар раванди зангзании металл фарқ мекунад. Шиддати батарея фарқияти потенсиалии электроди мусбат ва электроди манфӣ мебошад. Параметрҳои калидии мушаххас шиддати занҷири кушода, шиддати корӣ, шиддати қатъи барқ ​​​​ва разряд ва ғайраро дар бар мегиранд.

[Иқтидори электроди маводи батареяи литий-ион]

Потенсиали электрод ба ғарқ шудани маводи сахт ба маҳлули электролитӣ дахл дорад, ки таъсири электрикиро нишон медиҳад, яъне фарқияти потенсиалии сатҳи металл ва маҳлул. Ин фарќияти потенсиалї потенсиали металли мањлул ё потенсиали электрод номида мешавад. Хулоса, потенсиали электрод тамоюли ба даст овардани электрони ион ё атом мебошад.

Аз ин рӯ, барои электроди муайяни мусбат ё маводи электроди манфӣ, вақте ки дар электролит бо намаки литий ҷойгир карда мешавад, потенсиали электроди он чунин ифода карда мешавад:

Дар куҷо φ c потенсиали электроди ин модда аст. Потенсиали электроди гидрогени стандартӣ 0.0В муқаррар карда шуд.

[Шилдати ноқили кушодаи батарея]

Қувваи электрикии батарея ин арзиши назариявӣ мебошад, ки мувофиқи реаксияи батарея бо усули термодинамикӣ ҳисоб карда мешавад, яъне фарқияти байни потенсиали электроди мувозинати батарея ва электродҳои мусбат ва манфӣ ҳангоми шикастани занҷир арзиши максималӣ мебошад ки аккумулятор шиддат дода метавонад. Дар асл, электродҳои мусбат ва манфӣ ҳатман дар ҳолати мувозинати термодинамикӣ дар электролит нестанд, яъне потенсиали электроди бо электродҳои мусбат ва манфии батарея дар маҳлули электролит муқарраршуда одатан потенсиали электроди мувозинатӣ нест, бинобар ин шиддати ноқили кушодаи батарея умуман аз қувваи барқи он хурдтар аст. Барои реаксияи электрод:

Бо дарназардошти ҳолати ғайристандартии компоненти реактивӣ ва фаъолият (ё консентратсияи) ҷузъи фаъол бо мурури замон, шиддати воқеии занҷири кушодаи ҳуҷайра бо муодилаи энергетикӣ тағир дода мешавад:

Дар он ҷое, ки R доимии газ аст, T ҳарорати реаксия ва а фаъол ё консентратсияи ҷузъҳо мебошад. Шиддати занҷири кушодаи батарея аз хосиятҳои маводи электроди мусбат ва манфӣ, электролит ва шароити ҳарорат вобаста буда, аз геометрия ва андозаи батарея вобаста нест. Омода кардани маводи электроди литий ба қутб ва варақи металлии литий ба батареяи ними тугма ҷамъ карда мешавад, метавонад маводи электродро дар ҳолати гуногуни SOC шиддати кушод чен кунад, каҷи шиддати кушод реаксияи ҳолати заряди электрод мебошад, коҳиши шиддати кушодаи батарея, аммо он қадар калон нест, агар шиддати кушода хеле зуд паст шавад ё амплитуда як падидаи ғайримуқаррарӣ бошад. Тагьир ёфтани холати сатхии моддахои фаъоли биполярй ва худидоракунии аккумулятор сабабхои асосии паст шудани шиддати контури кушод дар анбор, аз чумла тагйир додани кабати маскаи чадвали материалхои электроди мусбат ва манфи мебошанд; таѓйирёбии потенсиалие, ки дар натиљаи ноустувории термодинамикии электрод ба вуљуд меояд, обшавї ва боришоти ифлосњои бегонаи металлї ва микрорасќиќи кўтоње, ки дар натиљаи диафрагма байни электродњои мусбї ва манфї ба амал меояд. Вақте ки батареяи литий ион пир мешавад, тағирёбии арзиши K (тарки шиддат) раванди ташаккул ва устувории филми SEI дар рӯи маводи электрод мебошад. Агар пастшавии шиддат аз ҳад зиёд калон бошад, дар дохили он ноқилҳои кӯтоҳи кӯтоҳ мавҷуд аст ва аккумулятор беихтисос ҳисобида мешавад.

[Поляризатсияи батарея]

Њангоме ки љараён аз электрод мегузарад, ходисае, ки электрод аз потенсиали мувозинати электрод дур мешавад, поляризатсия номида мешавад ва поляризатсия потенсиали зиёдатиро ба вуљуд меорад. Аз рӯи сабабҳои поляризатсия поляризатсияро ба поляризатсияи омӣ, поляризатсияи консентратсия ва поляризатсияи электрохимиявӣ тақсим кардан мумкин аст. АНҶИР. 2 хатти разряди маъмулии батарея ва таъсири поляризатсияи гуногун ба шиддат аст.

 Расми 1. Хатти маъмулии разряд ва поляризатсия

(1) Поляризатсияи ом: аз муқовимати ҳар як қисми батарея ба вуҷуд омадааст, арзиши пастшавии фишор аз рӯи қонуни Ом амал мекунад, ҷараён коҳиш меёбад, поляризатсия фавран коҳиш меёбад ва ҷараён фавран пас аз қатъ шуданаш нопадид мешавад.

(2) Поляризатсияи электрохимиявӣ: поляризатсия аз реаксияи сусти электрохимиявӣ дар сатҳи электрод ба вуҷуд меояд. Он дар дохили сатҳи микросония ба таври назаррас коҳиш ёфт, зеро ҷараён хурдтар мешавад.

(3) Поляризатсияи консентратсионї: аз сабаби акиб мондани раванди диффузияи ионњо дар мањлул, фарќи консентратсияи байни сатњи электрод ва љисми мањлул дар зери љараёни муайян поляризатсия мешавад. Ин поляризатсия кам мешавад ё нопадид мешавад, ки ҷараёни электрикӣ дар сонияҳои макроскопӣ (якчанд сония то даҳҳо сония) кам мешавад.

Муқовимати дохилии батарея бо афзоиши ҷараёни разряди батарея зиёд мешавад, ки ин асосан аз он сабаб аст, ки ҷараёни бузурги разряд тамоюли поляризатсияи батареяро зиёд мекунад ва ҷараёни разряд ҳар қадар зиёдтар бошад, тамоюли поляризатсия, тавре ки нишон дода шудааст, равшантар мегардад. дар расми 2. Тибқи қонуни Ом: V=E0-IRT, бо зиёд шудани муқовимати умумии дохилии RT вақти ба шиддат расидани шиддати батарея ба шиддати қатъи разряд кам мешавад, аз ин рӯ иқтидори озодкунӣ низ кам карда шудааст.

Расми 2. Таъсири зичии чараён ба поляризатсия

Батареяи литий ион аслан як навъ батареяи консентратсияи литий ион аст. Раванди пур кардан ва холӣ кардани батареяи литий ион ин раванди дохил кардан ва канда кардани ионҳои литий дар электродҳои мусбат ва манфӣ мебошад. Омилҳое, ки ба поляризатсияи батареяҳои литий-ион таъсир мерасонанд, инҳоянд:

(1) Таъсири электролит: ноқилияти пасти электролит сабаби асосии поляризатсияи батареяҳои литий-ион мебошад. Дар диапазони умумии ҳарорат, гузариши электролит, ки барои батареяҳои литий-ион истифода мешавад, одатан танҳо 0.01 ~ 0.1S / см аст, ки як фоизи маҳлули обӣ аст. Аз ин рӯ, вақте ки батареяҳои литий-ионӣ бо ҷараёни баланд холӣ мешаванд, барои пурра кардани Li+ аз электролит хеле дер шудааст ва падидаи поляризатсия ба амал меояд. Баланд бардоштани гузаронандагии электролит омили асосии беҳтар кардани иқтидори разряди баланди батареяҳои литий-ионӣ мебошад.

(2) Таъсири маводи мусбӣ ва манфӣ: канали дарозтари маводи мусбат ва манфии паҳншавии зарраҳои ионҳои литий ба рӯи замин, ки ба разряди калон мусоидат намекунад.

(3) Агенти ноқилӣ: мундариҷаи агенти интиқолдиҳанда як омили муҳимест, ки ба иҷрои разряди таносуби баланд таъсир мерасонад. Агар миқдори агенти ноқилӣ дар формулаи катод нокифоя бошад, дар вақти холӣ шудани ҷараёни калон электронҳо интиқол дода намешаванд ва муқовимати дохилии поляризатсия босуръат меафзояд, то шиддати батарея зуд ба шиддати қатъи разряд кам шавад. .

(4) Таъсири тарроҳии қутб: ғафсии қутб: дар ҳолати разряди бузурги ҷараён, суръати реаксияи моддаҳои фаъол хеле зуд аст, ки иони литийро талаб мекунад, ки ба мавод зуд дохил карда шавад ва ҷудо карда шавад. Агар лавҳаи қутб ғафс бошад ва роҳи паҳншавии ионҳои литий зиёд шавад, самти ғафсии қутб градиенти бузурги консентратсияи ионҳои литийро ба вуҷуд меорад.

Зичии фишурда: зичии фишурдани варақи қутб калонтар аст, сӯрох хурдтар мешавад ва роҳи ҳаракати ионҳои литий дар самти ғафсии варақи қутб дарозтар аст. Илова бар ин, агар зичии фишурда хеле калон бошад, майдони тамос байни мавод ва электролит кам мешавад, макони реаксияи электрод кам мешавад ва муқовимати дохилии батарея низ меафзояд.

(5) Таъсири мембранаи SEI: ташаккули мембранаи SEI муқовимати интерфейси электрод / электролитро зиёд мекунад, ки дар натиҷа гистерезиси шиддат ё поляризатсия мешавад.

[Шилдати кории батарея]

Шиддати корӣ, ки ҳамчун шиддати ниҳоӣ маълум аст, ба фарқияти потенсиалии электродҳои мусбат ва манфии батарея ҳангоми ҷараёнҳои ҷараён дар занҷир дар ҳолати корӣ ишора мекунад. Дар ҳолати кории холӣ кардани батарея, вақте ки ҷараён аз батарея мегузарад, муқовимате, ки аз муқовимати дохилӣ ба вуҷуд омадааст, бояд бартараф карда шавад, ки боиси паст шудани фишори ohmic ва поляризатсияи электрод мегардад, бинобар ин шиддати корӣ ҳамеша аз шиддати занҷири кушода пасттар аст, ва ҳангоми пур кардани барқ, шиддати ниҳоӣ ҳамеша аз шиддати занҷири кушод баландтар аст. Яъне, натиљаи поляризатсия шиддати нињоии разряди батареяро аз потенсиали электромотории батарея пасттар мекунад, ки аз потенсиали электромотории батареяи пуркунанда баландтар аст.

Аз сабаби мављудияти њодисаи поляризатсия, шиддати лањзаї ва шиддати воќеї дар раванди заряд ва разряд. Ҳангоми барқгирӣ, шиддати яквақта аз шиддати воқеӣ каме баландтар аст, қутбшавӣ аз байн меравад ва ҳангоми паст шудани шиддати фаврӣ ва шиддати воқеӣ пас аз разряд паст мешавад.

Барои ҷамъбасти тавсифи дар боло зикршуда, ифода чунин аст:

E +, E- -потенсиалҳои электродҳои мусбат ва манфиро ифода мекунанд, мутаносибан E + 0 ва E- -0 потенсиали электроди мувозинати электродҳои мусбат ва манфиро, VR мутаносибан шиддати поляризатсияи омиро ва η + , η - -потенсиали зиёдатии электродҳои мусбат ва манфиро мутаносибан ифода мекунад.

[Принсипи асосии санҷиши разряд]

Пас аз фаҳмиши асосӣ дар бораи шиддати батарея, мо ба таҳлили хатти разряди батареяҳои литий-ион шурӯъ кардем. Хатти каљи разряд асосан њолати электродро инъикос мекунад, ки ин суперпозицияи таѓйирёбии њолати электродњои мусбат ва манфї мебошад.

Каҷи шиддати батареяҳои литий-ионӣ дар тамоми раванди холӣ метавонад ба се марҳила тақсим карда шавад

1) Дар марњилаи ибтидоии батарея шиддат зуд паст мешавад ва њар ќадар суръати разряд зиёд бошад, шиддат њамон ќадар тезтар паст мешавад;

2) Шиддати батарея ба марҳилаи тағирёбии суст ворид мешавад, ки онро майдони платформаи батарея меноманд. Чӣ қадаре ки суръати партов камтар бошад,

Давомнокии майдони платформа хар кадар зиёд бошад, шиддати платформа хамон кадар баланд бошад, пастшавии шиддат хамон кадар сусттар мешавад.

3) Вақте ки қувваи батарея қариб ба охир мерасад, шиддати сарбории батарея якбора паст мешавад, то он даме, ки шиддати қатъи разряд мерасад.

Ҳангоми санҷиш ду роҳи ҷамъоварии маълумот вуҷуд дорад

(1) Ҷамъоварии маълумоти ҷараён, шиддат ва вақт мувофиқи фосилаи вақти муқарраршуда Δ t;

(2) Ҷамъоварии маълумотҳои ҷараён, шиддат ва вақтро мувофиқи фарқияти тағирёбии шиддати муқарраршуда Δ V. Аниқии таҷҳизоти барқгиранда ва холӣ асосан дақиқии ҷорӣ, дақиқии шиддат ва дақиқии вақтро дар бар мегирад. Љадвали 2 параметрњои таљњизоти мошини муайяни пуркунанда ва разрядкуниро нишон медињад, ки дар он% FS фоизи диапазони пурраро ифода мекунад ва 0.05% РД ба хатои ченшуда дар доираи 0.05% хониш ишора мекунад. Таҷҳизоти барқгиранда ва холӣ одатан ба ҷои муқовимати сарборӣ манбаи доимии ҷараёни CNC-ро истифода мебаранд, то шиддати баромади батарея бо муқовимати силсилавӣ ё муқовимати паразитӣ дар занҷир ҳеҷ иртиботе надошта бошад, балки танҳо бо шиддати E ва муқовимати дохилӣ алоқаманд аст. r ва љараёни занљирї I манбаи идеалии шиддати эквиваленти батарея. Агар муқовимат барои сарборӣ истифода шавад, шиддати манбаи шиддати идеалии батареяро ба E, муқовимати дохилӣ r ва муқовимати сарборӣ R муқаррар кунед. Шиддати ҳар ду канори муқовимати сарборро бо шиддат чен кунед. метр, тавре ки дар расми боло дар расми 6 нишон дода шудааст. Аммо, дар амал, муқовимати сурб ва муқовимати тамос арматура (муқовимати якхелаи паразитӣ) дар занҷир мавҷуданд. Диаграммаи схемаи эквивалентӣ дар расми нишон дода шудааст. 3 дар расми зерин нишон дода шудааст. 3. Дар амал муќовимати паразитї ногузир љорї карда мешавад, ки муќовимати умумии сарборї калон мешавад, вале шиддати ченшуда шиддати њар ду канори муќовимати сарбории R мебошад, бинобар ин хатогї ворид мешавад.

 Расми 3 Диаграммаи блоки принципӣ ва схемаи реаксияи эквивалентии усули разряди муқовимат

Њангоми ба сифати сарборї манбаи љараёни доимии дорои љараёни I1 истифода мешавад, диаграммаи схематикї ва схемаи реалии эквивалентї дар расми 7 нишон дода шудааст. E, I1 киматњои доимї ва r барои як ваќти муайян доимї мебошанд.

Аз формулаи дар боло овардашуда мо мебинем, ки ду шиддати А ва В доимӣ мебошанд, яъне шиддати баромади батарея ба андозаи муқовимати силсилавӣ дар ҳалқа иртибот надорад ва албатта, ҳеҷ коре надорад. бо муқовимати паразитӣ. Илова бар ин, режими ченкунии чор терминал метавонад ченкунии дақиқи шиддати баромади батареяро ба даст орад.

Расми 4 Диаграммаи блоки таҷҳизот ва диаграммаи воқеии эквиваленти сарбории доимии манбаи ҷорӣ

Сарчашмаи ҳамзамон як дастгоҳи таъминкунандаи барқ ​​аст, ки метавонад ҷараёни доимиро ба сарборӣ таъмин кунад. Он то ҳол метавонад ҷараёни баромадро доимӣ нигоҳ дорад, вақте ки қувваи беруна тағйир меёбад ва хусусиятҳои импеданс тағир меёбад.

[Ҳолати санҷиши разряд]

Таҷҳизоти санҷишии пуркунии барқ ​​ва холӣ одатан дастгоҳи нимноқилро ҳамчун унсури ҷараён истифода мебарад. Бо танзими сигнали идоракунии дастгоҳи нимноқил, он метавонад як бори хусусиятҳои гуногун, аз қабили ҷараёни доимӣ, фишори доимӣ ва муқовимати доимӣ ва ғайраро тақлид кунад. Реҷаи санҷиши разряди батареяи литий-ион асосан разряди доимии ҷорӣ, разряди муқовимати доимӣ, разряди доимии барқ ​​ва ғайраро дар бар мегирад. Дар ҳар як ҳолати разряд, разряди доимӣ ва фосилавӣ низ метавонад тақсим карда шавад, ки дар он мувофиқи дарозии вақт, разряди фосилавӣ метавонад ба разряди фосилавӣ ва разряди набзӣ тақсим карда шавад. Ҳангоми санҷиши разряд, батарея мувофиқи режими муқарраршуда холӣ мешавад ва пас аз расидан ба шароити муқарраршуда барқро қатъ мекунад. Шартҳои қатъи разряд муқаррар кардани қатъи шиддат, муқаррар кардани вақт, қатъ кардани иқтидор, муқаррар кардани градиенти манфии шиддат ва ғайраро дар бар мегирад. Тағйир додани шиддати разряди батарея ба системаи разряд алоқаманд аст, ки аст, ки ба тагйири хатти разряд низ системаи разряд таъсир мерасонад, аз чумла: чараёни разряд, харорати разряд, шиддати хатми разряд; фосилавӣ ё доимӣ разряд. Ҷараёни разряд ҳар қадар зиёд бошад, шиддати корӣ ҳамон қадар тезтар паст мешавад; бо ҳарорати разряд, хатти разряд мулоим тағйир меёбад.

(1) Баровардани ҷорӣ доимӣ

Вақте ки разряди доимии ҷорӣ, арзиши ҷорӣ муқаррар карда мешавад, ва он гоҳ арзиши ҷорӣ тавассути танзими манбаи ҷорӣ доимии CNC мерасад, то дарк разряди ҷорӣ доимии батарея. Дар айни замон, тағирёбии шиддати ниҳоии батарея барои муайян кардани хусусиятҳои разряди батарея ҷамъоварӣ карда мешавад. Равиши доимии љараён ин разряди љараёни разряди якхела аст, аммо шиддати батарея пастшавиро идома медињад, бинобарин ќувваи барќ паст мешавад. Дар расми 5 каљи шиддат ва љараёни разряди доимии батареяњои литий-ионї оварда шудааст. Аз сабаби разряди доимии ҷараён, меҳвари вақт ба осонӣ ба меҳвари иқтидор (ҳосили ҷараён ва вақт) табдил меёбад. Дар расми 5 хатти каљи шиддат-иќтидор дар разряди доимии љараён нишон дода шудааст. Пардохти ҷорӣи доимӣ усули аз ҳама маъмултарин дар озмоишҳои батареяи литий-ион истифодашаванда мебошад.

Тасвири 5. Баркунии шиддати доимии ҷорӣ ва хатҳои разряди доимии ҷорӣ бо суръати гуногуни мултипликатор

(2) Барқияи доимии барқ

Вақте ки қувваи доимӣ холӣ мешавад, аввал арзиши доимии қувваи барқ ​​P муқаррар карда мешавад ва шиддати баромади U батарея ҷамъ карда мешавад. Дар раванди разряд, Р доимӣ будан лозим аст, аммо U пайваста тағир меёбад, аз ин рӯ барои ноил шудан ба ҳадафи разряди доимии қувваи барқ ​​​​пайваст бояд ҷараёни I манбаи доимии CNC мувофиқи формулаи I = P / U танзим карда шавад. . Қувваи разрядро бетағйир нигоҳ доред, зеро шиддати батарея дар ҷараёни разряд паст шуданро идома медиҳад, аз ин рӯ, ҷараён дар разряди доимии барқ ​​афзоиш меёбад. Аз сабаби разряди доимии қувва, меҳвари координатаи вақт ба осонӣ ба меҳвари координатавии энергия (ҳосили қувва ва вақт) табдил меёбад.

Тасвири 6 Хатҳои пуркунии барқи доимӣ ва холӣ бо суръати гуногуни дучандон

Муқоиса байни разряди доимии ҷорӣ ва разряди доимии барқ

Расми 7: (а) диаграммаи иктидори заряд ва разряд дар таносуби гуногун; (б) хатти каљи заряд ва разряд

 Дар расми 7 натиҷаҳои санҷишҳои таносуби гуногуни заряд ва разряд дар ду режими батареяи литий фосфати оҳан. Мувофиқи хатти иқтидор дар расми. 7 (а), бо афзоиши ҷараёни барқ ​​​​ва разряд дар режими ҷорӣ доимӣ, иқтидори воқеии барқ ​​​​ва разряди батарея тадриҷан кам мешавад, аммо диапазони тағирот нисбатан хурд аст. Иқтидори воқеии барқ ​​​​ва разряди батарея бо афзоиши қувват тадриҷан кам мешавад ва мултипликатор ҳар қадар калонтар бошад, ҳамон қадар фаношавии иқтидор тезтар мешавад. Иқтидори разряди 1 соат аз режими ҷараёни доимӣ камтар аст. Дар айни замон, вақте ки суръати барқ ​​​​аз суръати 5 соат пасттар аст, иқтидори батарея дар ҳолати доимии қувваи барқ ​​баландтар аст, дар ҳоле ки иқтидори батарея аз суръати 5 соат баландтар аст, дар ҳолати доимии ҷорӣ баландтар аст.

Аз расми 7 (б) хати каҷи иқтидор-вольтро дар ҳолати таносуби паст нишон медиҳад, ки батареяи литий фосфати оҳани ду хати каҷи иқтидор-шиддати шиддат ва тағирёбии платформаи шиддати заряд ва разряд калон нест, аммо дар ҳолати таносуби баланд, режими доимии ҷараёни доимии шиддати доимии вақти шиддати доимӣ ба таври назаррас дарозтар ва платформаи шиддати барқ ​​​​ба таври назаррас афзоиш ёфтааст, платформаи шиддати разряд ба таври назаррас коҳиш ёфтааст.

(3) разряди муқовимати доимӣ

Ҳангоми разряди муқовимати доимӣ, аввал арзиши муқовимати доимии R муқаррар карда мешавад, то шиддати баромади батареяи U ҷамъоварӣ карда шавад. Дар ҷараёни разряд R доимӣ бошад, аммо U доимо тағйир меёбад, аз ин рӯ арзиши кунунии I ҷараёни доимии CNC Манбаъ бояд пайваста мувофиқи формулаи I = U / R танзим карда шавад, то ба ҳадафи разряди муқовимати доимӣ ноил шавад. Шиддати батарея дар ҷараёни разряд ҳамеша кам мешавад ва муқовимат як хел аст, аз ин рӯ ҷараёни разряд I низ раванди коҳишёбанда мебошад.

(4) Баровардани доимӣ, разряди фосилавӣ ва разряди набзи

Батарея дар ҷараёни доимӣ, қувваи доимӣ ва муқовимати доимӣ холӣ карда мешавад, ҳангоми истифодаи функсияи вақт барои амалӣ кардани назорати разряди доимӣ, разряди фосилавӣ ва разряди набз. Дар расми 11 каҷҳои ҷорӣ ва хатҳои шиддати санҷиши маъмулии импулс/разряд нишон дода шудаанд.

Расми 8 Каҷҳои ҷараён ва хатҳои шиддат барои санҷишҳои маъмулии заряди импулс

[Маълумоте, ки ба хатти разряд дохил карда шудааст]

Каҷи разряд ба каҷи шиддат, ҷараён, иқтидор ва дигар тағйироти батарея бо мурури замон дар ҷараёни разряд ишора мекунад. Маълумоте, ки дар каљи заряд ва разряд мављуд аст, хеле бой аст, аз љумла иќтидор, энергия, шиддати корї ва платформаи шиддат, таносуби байни потенсиали электрод ва њолати заряд ва ѓайра. Маълумоти асосии дар рафти озмоиши разряд сабтшуда ваќт мебошад. эволютсияи ҷараён ва шиддат. Аз ин маълумотҳои асосӣ бисёр параметрҳоро гирифтан мумкин аст. Дар зер параметрҳое, ки тавассути хатти разряд ба даст оварда мешаванд, тафсилот медиҳанд.

(1) Шиддат

Дар озмоиши разряди батареяи литий ион, параметрҳои шиддат асосан платформаи шиддат, шиддати миёна, шиддати миёна, шиддати қатъӣ ва ғайраро дар бар мегиранд. Шиддати платформа арзиши шиддати мувофиқ аст, вақте ки тағирёбии шиддат ҳадди аққал аст ва тағирёбии иқтидор калон аст , ки онро аз арзиши қуллаи dQ / dV ба даст овардан мумкин аст. Шиддати медианӣ арзиши мувофиқи шиддати нисфи иқтидори батарея мебошад. Барои маводҳое, ки дар платформа равшантаранд, ба монанди фосфати оҳани литий ва титанати литий, шиддати медианӣ шиддати платформа мебошад. Шиддати миёна майдони самараноки хатти шиддат-иқтидор (яъне энергияи разряди батарея) мебошад, ки ба формулаи ҳисобкунии иқтидор тақсим карда мешавад u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Шиддати қатъкунӣ ба шиддати ҳадди ақали иҷозатдодашуда ҳангоми холӣ шудани батарея ишора мекунад. Агар шиддат аз шиддати қатъи разряд паст бошад, шиддат дар ҳар ду канори батарея зуд паст шуда, разряди аз ҳад зиёдро ба вуҷуд меорад. Аз ҳад зиёд разряд метавонад ба моддаи фаъоли электрод зарар расонад, қобилияти реаксияро гум кунад ва мӯҳлати хизмати батареяро кӯтоҳ кунад. Тавре ки дар қисми аввал тавсиф шудааст, шиддати батарея ба ҳолати заряди маводи катод ва потенсиали электрод алоқаманд аст.

(2) Иқтидор ва иқтидори мушаххас

Иқтидори батарея ба миқдори қувваи барқе, ки батареяро дар зери системаи муайяни разряд (дар ҷараёни муайяни разряд I, ҳарорати разряд T, шиддати қатъи разряд V) ҷудо мекунад, ишора мекунад, ки қобилияти нигоҳ доштани энергияро дар Ah ё C нишон медиҳад. Ба иқтидор бисёр элементҳо, аз қабили ҷараёни разряд, ҳарорати разряд ва ғайра таъсир мерасонанд.

Қобилияти назариявӣ: иқтидоре, ки моддаи фаъол дар реаксия дода мешавад.

Иқтидори воқеӣ: иқтидори воқеие, ки дар зери системаи муайяни разряд бароварда мешавад.

Иқтидори номиналӣ: ба ҳадди ақали қувваи барқ, ки аз ҷониби батарея дар шароити разряди пешбинишуда кафолат дода мешавад, ишора мекунад.

Дар санҷиши разряд иқтидор бо роҳи интегратсияи ҷараёни ҷараёни вақт ҳисоб карда мешавад, яъне C = I (t) dt, ҷараёни доимӣ дар t разряди доимӣ, C = I (t) dt = I t; муқовимати доимии R разряд, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * берун (u - шиддати миёнаи разряд, t - вақти разряд).

Иқтидори махсус: Барои муқоисаи батареяҳои гуногун, мафҳуми иқтидори мушаххас ҷорӣ карда мешавад. Иқтидори хос ба иқтидоре дахл дорад, ки аз ҷониби моддаи фаъоли массаи воҳид ё электроди ҳаҷми воҳид дода мешавад, ки онро иқтидори хоси масса ё қобилияти хоси ҳаҷм меноманд. Усули муқаррарии ҳисоб ин аст: иқтидори мушаххас = иқтидори разряди аввалини батарея / (массаи моддаи фаъол * меъёри истифодаи моддаи фаъол)

Омилҳое, ки ба иқтидори батарея таъсир мерасонанд:

а. Ҷараёни разряди батарея: чӣ қадаре ки ҷараён зиёд бошад, иқтидори баромад кам мешавад;

б. Ҳарорати разряди батарея: ҳангоми паст шудани ҳарорат иқтидори баромад кам мешавад;

в. Шиддати қатъи разряди батарея: вақти холӣ аз ҷониби маводи электрод муқарраршуда ва маҳдудияти худи реаксияи электрод умуман 3.0V ё 2.75V аст.

г. Вақти пур кардан ва холӣ кардани батарея: пас аз чанд маротиба пур кардан ва холӣ кардани батарея, аз сабаби корношоямии маводи электрод, батарея метавонад қобилияти холӣ кардани батареяро кам кунад.

д. Шароитҳои пуркунии батарея: суръати барқ, ҳарорат, шиддати қатъшавӣ ба иқтидори батарея таъсир мерасонанд ва ҳамин тавр иқтидори разрядро муайян мекунанд.

 Усули муайян кардани иқтидори батарея:

Соҳаҳои гуногун вобаста ба шароити корӣ стандартҳои гуногуни санҷиш доранд. Барои батареяҳои литий-ионӣ барои маҳсулоти 3C, мувофиқи стандарти миллии GB / T18287-2000 Мушаххасоти умумии батареяҳои литий-ион барои телефони мобилӣ, усули санҷиши иқтидори номиналии батарея чунин аст: а) пур кардан: пур кардани 0.2C5A; б) разряд: разряди 0.2С5А; в) панҷ давра, ки яке аз онҳо соҳибихтисос аст.

Барои саноати мошинҳои барқӣ, тибқи стандарти миллии GB / T 31486-2015 Талабот оид ба иҷрои барқ ​​ва усулҳои санҷиш барои батареяи барқ ​​​​барои мошинҳои барқӣ, иқтидори номиналии батарея ба иқтидори (Ah) аз ҷониби батарея дар ҳарорати хонагӣ баровардашуда ишора мекунад. бо разряди љараёни 1I1 (A) барои расидан ба шиддати хотима, ки дар он I1 суръати разряди љараёни 1 соат аст, ки ќимати он ба С1 (А) баробар аст. Усули санҷиш ин аст:

A) Дар ҳарорати хонагӣ, шиддати доимиро ҳангоми пур кардани барқ ​​бо ҷараёни доимӣ ба шиддати қатъи барқ, ки корхона муқаррар кардааст, қатъ кунед ва ҳангоми ба 0.05I1 (A) паст шудани ҷараёни барқгиркунӣ барқро қатъ кунед ва пас аз 1 соат барқро нигоҳ доред. пур кардан.

Bb) Дар ҳарорати хонагӣ батарея бо ҷараёни 1I1 (А) холӣ карда мешавад, то он даме, ки разряд ба шиддати қатъи разряд, ки дар шартҳои техникии корхона муқаррар шудааст, мерасад;

В) иктидори разряди ченшуда (бо Ах чен карда мешавад), энергияи хоси разрядро хисоб кунед (Вт/кг чен карда мешавад);

3 г) Қадамҳои а) -) в) 5 маротиба такрор кунед. Вақте ки фарқияти шадиди 3 санҷиши пайдарпай аз 3% иқтидори номиналӣ камтар аст, санҷишро пешакӣ анҷом додан мумкин аст ва натиҷаҳои 3 санҷиши охир ба ҳисоби миёна ҳисоб карда мешавад.

(3) Ҳолати пардохт, SOC

SOC (State of Charge) ҳолати барқест, ки таносуби иқтидори боқимондаи батареяро ба ҳолати пурраи пуркунии он пас аз муддате ё муддати тӯлонӣ таҳти суръати муайяни разряд ифода мекунад. Усули "шиддати ноқилҳои кушод + интегратсияи вақти соат" усули шиддати ноқили кушодро барои ҳисоб кардани иқтидори ибтидоии заряди батарея истифода мебарад ва сипас усули интегратсияи соатро барои ба даст овардани қувваи аз ҷониби a - усули ҳамгироии вақт. Қувваи истеъмолшуда ҳосили ҷараёни разряд ва вақти разряд мебошад ва қувваи боқимонда ба фарқияти қувваи ибтидоӣ ва қувваи истеъмолшуда баробар аст. Ҳисоботи математикии SOC байни шиддати занҷири кушода ва интеграли яксоат ин аст:

Дар куҷо CN иқтидори номиналӣ аст; η - самаранокии заряд ва разряд; T - ҳарорати истифодаи батарея; I - ҷараёни батарея; t - вақти холӣ кардани батарея.

DOD (Depth of Discharge) умқи разряд, ченаки дараҷаи разряд мебошад, ки фоизи иқтидори разряд ба иқтидори умумии разряд мебошад. Амиқии разряд бо мӯҳлати батарея робитаи бузург дорад: умқи разряд ҳар қадар амиқтар бошад, умри он ҳамон қадар кӯтоҳтар мешавад. Муносибат барои SOC = 100% -DOD ҳисоб карда мешавад

4) Энергия ва энергияи хос

Энергияи электрикие, ки аккумулятор тавассути иҷрои кори берунӣ дар шароити муайян истеҳсол карда метавонад, энергияи батарея номида мешавад ва воҳид умуман бо wh ифода карда мешавад. Дар хатти разряд энергия ба таври зерин њисоб карда мешавад: W = U (t) * I (t) dt. Ҳангоми разряди доимии ҷорӣ, W = I * U (t) dt = It * u (u - шиддати миёнаи разряд, t - вақти разряд)

а. Энергияи назариявӣ

Раванди разряди батарея дар ҳолати мувозинат қарор дорад ва шиддати разряд арзиши қувваи барқро (E) нигоҳ медорад ва коэффитсиенти истифодаи моддаи фаъол 100% аст. Дар ин шароит энергияи баромади аккумулятор энергияи назарияви мебошад, яъне кори максималии аккумулятори баръакс дар зери харорат ва фишори доими ичрошаванда мебошад.

б. Энергияи воқеӣ

Энергияи воқеии баромади разряди батарея энергияи воқеӣ номида мешавад, қоидаҳои саноати автомобилии барқӣ ("GB / T 31486-2015 Талабот оид ба иҷроишҳои барқии батареяи барқ ​​​​ва усулҳои санҷиш барои мошинҳои барқӣ"), батарея дар ҳарорати хонагӣ бо 1I1 (A) ) разряди ҷорӣ, барои расидан ба энергия (Вт), ки аз шиддати хотимавӣ бароварда мешавад, энергияи номиналӣ номида мешавад.

в. энергияи мушаххас

Энергияе, ки батарея ба як воҳиди масса ва як воҳиди ҳаҷм дода мешавад, энергияи хоси масса ё энергияи хоси ҳаҷм номида мешавад, ки онро зичии энергия низ меноманд. Дар воҳидҳои wh / кг ё wh / L.

[Шакли асосии хатти разряд]

Шакли асосии каҷи разряд каҷи вақти шиддат ва вақти ҷорӣ мебошад. Тавассути табдили ҳисобкунии меҳвари вақт, каҷи умумии разряд инчунин каҷи иқтидори барқ ​​(иқтидори хос), каҷи шиддат-энергия (энергияи хос), каҷи шиддат-SOC ва ғайра дорад.

(1) Каҷи вақти шиддат ва вақти ҷорӣ

Расми 9 Каҷҳои шиддати вақт ва вақти ҷорӣ

(2) Каҷи иқтидори шиддат

Расми 10 Каҷи иқтидори шиддат

(3) Каљи шиддат-энергетика

Расми 11. Хатти каљи шиддат-энергетика

[ҳуҷҷатҳои истинод]

• Ван Чао ва дигарон. Муқоисаи характеристикаҳои заряд ва разряди ҷараёни доимӣ ва қувваи доимӣ дар дастгоҳҳои нигоҳдории энергияи электрохимиявӣ [J]. Илм ва технологияи нигоҳдории энергия. 2017 (06): 1313-1320.
• Eom KS，Joshi T，Bordes A， ва дигарон. Тарҳрезии батареяи пурраи ҳуҷайраи Li-ion бо истифода аз нано кремний ва наноқабатаи графен аноди таркибии [J]
• Гуо Жипенг ва дигарон. Муқоисаи хусусиятҳои санҷиши ҷорӣ ва қувваи доимии батареяҳои фосфати оҳании литий [J].батареяи нигоҳдорӣ.2017(03):109-115
• Маринаро М, Юн Д, Габриэлли Г, ва дигарон. Иҷрои баланд 1.2 Ah Si-alloy/Graphite|LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 прототипи Батареяи Li-ion[J].Journal of Sources.2017，357(Иловаи C): 188-197.