Rêbernameya Berfireh ji bo Analîzkirina Kûra Daxistina Pîlê Lithium-Ion

Testa performansê ya herî gelemperî ya battera lîtium-ion- -stratejiya analîzkirina keviya dakêşanê

Dema ku battera lîtium-ion dadixe, voltaja xebata wê her gav bi berdewamiya demê re bi domdarî diguhere. Voltaja xebitandinê ya pîlê wekî ordinate, dema dakêşanê, an kapasîteyê, an rewşa barkirinê (SOC), an kûrahiya dakêşanê (DOD) wekî abscissa tê bikar anîn, û kêşeya ku hatî kişandin jê re kêşeya dakêşanê tê gotin. Ji bo têgihîştina kêşeya taybetmendiya dakêşanê ya pîlê, em pêşî hewce ne ku di prensîbê de voltaja pîlê fam bikin.

[Voltaja pîlê]

Ji bo ku reaksiyona elektrodê çêbibe, pêdivî ye ku pîlê şertên jêrîn bicîh bîne: Pêvajoya windakirina elektronê di reaksiyona kîmyayî de (ango pêvajoya oksîdasyonê) û pêvajoya bidestxistina elektronê (ango pêvajoya reaksiyona kêmkirinê) divê li du deverên cûda bêne veqetandin. ku ji reaksiyona redoksa giştî cuda ye; divê reaksiyona redoxê ya maddeya çalak a du elektrodê ji hêla çerxa derveyî ve were veguheztin, ku ji reaksiyona mîkrobatteryayê di pêvajoya korozyona metal de cûda ye. Voltaja pîlê ferqa potansiyela di navbera elektroda erênî û elektroda neyînî de ye. Parametreyên sereke yên taybetî voltaja dora vekirî, voltaja xebatê, voltaja qutkirina barkirin û dakêşanê, hwd.

[Potansiyela elektrodê ya materyalê pîlê lithium-ion]

Potansiyela elektrodê tê wateya daxistina materyalek zexm di nav çareseriya elektrolîtê de, ku bandora elektrîkê nîşan dide, ango cûdahiya potansiyelê di navbera rûyê metal û çareseriyê de. Ji vê cûdahiya potansiyelê re potansiyela metalê ya di çareseriyê de an jî potansiyela elektrodê tê gotin. Bi kurtasî, potansiyela elektrodê meylek e ku îyonek an atomek elektronek bidest bixe.

Ji ber vê yekê, ji bo hin elektrodek erênî an materyalek elektrodê neyînî, dema ku di elektrolîtek bi xwêya lîtiumê de tê danîn, potansiyela elektrodê ya wê wekî:

Li ku derê φ c potansiyela elektrodê ya vê madeyê ye. Potansiyela elektroda hîdrojenê ya standard wekî 0.0V hate danîn.

[Voltaja dorhêla vekirî ya pîlê]

Hêza elektrîkê ya pîlê nirxa teorîkî ye ku li gorî reaksiyona pîlê bi karanîna rêbaza termodinamîk tê hesibandin, ango cûdahiya di navbera potansiyela elektroda hevsengiya pîlê û elektrodên erênî û neyînî dema ku çerx diqete nirxa herî zêde ye. ku pîlê dikare voltaja bide. Di rastiyê de, elektrodên erênî û neyînî ne hewce ne di rewşa hevsengiya termodînamîk a di elektrolîtê de ne, ango potansiyela elektrodê ku ji hêla elektrodên erênî û neyînî yên pîlê di çareseriya elektrolîtê de hatî damezrandin bi gelemperî ne potansiyela elektrodê ya hevsengiyê ye, ji ber vê yekê voltaja dorhêla vekirî ya pîlê bi gelemperî ji hêza wê ya elektromotîv piçûktir e. Ji bo reaksiyona elektrodê:

Bi berçavgirtina rewşa ne-standard a pêkhateya reaktant û çalakiya (an kombûna) pêkhateya çalak bi demê re, voltaja dorhêla vekirî ya hucreyê ji hêla hevkêşeya enerjiyê ve tê guheztin:

Li ku derê R domdariya gazê ye, T germahiya reaksiyonê ye, û a çalakiya pêkhatî an konsantre ye. Voltaja dora vekirî ya pîlê bi taybetmendiyên materyalê elektrodê erênî û neyînî, elektrolît û mercên germahiyê ve girêdayî ye, û ji geometrî û mezinahiya pîlê serbixwe ye. Amadekirina materyalê elektrodê îyona lîtiumê di nav polê de, û pelê metalê ya lîtiumê ku di nav bişkojka nîv pîlê de hatî berhev kirin, dikare materyalê elektrodê di rewşek SOC-ya cihêreng a voltaja vekirî de bipîve, kembera voltaja vekirî reaksiyona rewşa barkirina materyalê elektrodê ye, daketina voltaja vekirî ya hilanîna pîlê ye, lê ne pir mezin e, ger daketina voltaja vekirî pir zû an jî amplitude diyardeyek ne normal e. Guherîna rewşa rûkal a madeyên çalak ên bipolar û xwe-derxistina pîlê sedemên sereke yên kêmbûna voltaja dorhêla vekirî ya di hilanînê de ne, di nav de guheztina tebeqeya maskê ya tabloya materyalê ya elektrodê erênî û neyînî; guherîna potansiyela ku ji ber bêîstîqrariya termodnamîk a elektrodê, hilweşandin û barîna nepaqijiyên biyanî yên metal, û kurtecivîna mîkro ya ku ji hêla diafragmaya di navbera elektrodên erênî û neyînî de pêk tê. Dema ku pîlê îyona lîtiumê pîr dibe, guheztina nirxa K (hilweşîna voltajê) pêkhatin û pêvajoya aramiya fîlima SEI-yê li ser rûyê materyalê elektrodê ye. Ger daketina voltajê pir mezin be, di hundurê de pêvekek mîkro-kurt heye, û pîlê wekî bêkalîte tê hesibandin.

[Polarîzasyona Pîl]

Dema ku herik di elektrodê re derbas dibe, diyardeya ku elektrod ji potansiyela elektrodê ya hevsengiyê vediqetîne jê re polarîzasyon tê gotin, û polarîzasyon potansiyelê zêde çêdike. Li gorî sedemên polarîzasyonê, polarîzasyon dikare li polarîzasyona ohmîk, polarîzasyona giran û polarîzasyona elektrokîmyayî were dabeş kirin. KEMAN. 2 kêşa dakêşana tîpîk a pîlê û bandora polarîzasyona cihêreng li ser voltaja ye.

 Xiflteya 1. Kûçika dakêşanê ya tîpîk û polarîzasyon

(1) Polarîzasyona ohmîk: ji ber berxwedana her perçeyek pîlê çêdibe, nirxa daketina zextê li gorî zagona ohmê dişopîne, niha kêm dibe, polarîzasyon tavilê kêm dibe, û niha tavilê piştî ku raweste winda dibe.

(2) Polarîzasyona elektrokîmyayî: polarîzasyon ji ber reaksiyona elektrokîmyayî ya hêdî ya li ser rûyê elektrodê pêk tê. Ew di asta mîkro-saniyeyê de bi girîngî kêm bû her ku niha piçûktir dibe.

(3) Polarîzasyona berhevkirinê: ji ber paşveçûna pêvajoya belavkirina îyonê di çareseriyê de, cûdahiya hûrgelê di navbera rûbera elektrodê û laşê çareseriyê de di bin hindek heyamekê de polarîze dibe. Ev polarîzasyon kêm dibe an jî winda dibe her ku di saniyeyên makroskopî de (çend saniyeyan heta bi dehan çirkeyan) herikîna elektrîkê kêm dibe.

Berxwedana navxweyî ya pîlê bi zêdebûna herika dakêşanê ya pîlê re zêde dibe, ku bi taybetî ji ber ku herikîna mezin a dakêşanê meyla polarîzasyona pîlê zêde dike, û her ku hêjahiya dakêşanê mezintir be, meyla polarîzasyonê diyartir e, wekî ku tê xuyang kirin. di jimar 2 de. Li gorî zagona Ohm: V=E0-IRT, bi zêdebûna berxwedana giştî ya hundirîn RT re, dema ku hewce dike ku voltaja pîlê bigihîje voltaja qutkirina dakêşanê, bi vî rengî kêm dibe, lewra kapasîteya berdanê jî tê kêm kirin. kêm kirin.

Figure 2. Bandora dendika niha li ser polarîzasyonê

Pîlê îyona lîtium bi bingehîn celebek bataryaya lîtium ion e. Pêvajoya barkirin û dakêşana bataryaya îyona lîtiumê pêvajoyek pêvekirin û rakirina îyonên lîtiumê di elektrodên erênî û neyînî de ye. Faktorên ku bandor li polarîzasyona bataryayên lîtium-ion dikin ev in:

(1) Bandora elektrolîtê: guheztina kêm a elektrolîtê sedema bingehîn a polarîzasyona bataryayên lîtium ion e. Di nav rêza germahiya gelemperî de, rêgirtina elektrolîtê ya ku ji bo bataryayên lîtium-ion tê bikar anîn bi gelemperî tenê 0.01 ~ 0.1S / cm ye, ku ji sedî yek ji çareseriya avî ye. Ji ber vê yekê, dema ku bataryayên lîtium-ion bi herikînek bilind dadiqurtînin, pir dereng e ku Li + ji elektrolîtê were zêdekirin, û diyardeya polarîzasyonê dê çêbibe. Başkirina guheztina elektrolîtê faktora sereke ye ku ji bo baştirkirina kapasîteya dakêşana bilind a bataryayên lîtium-ionê ye.

(2) Bandora materyalên erênî û neyînî: kanala dirêjtir a materyalê erênî û neyînî perçeyên mezin ên îyona lîtiumê ber bi rûxê ve belav dibin, ku ji bo dakêşana rêjeya mezin ne alîkar e.

(3) Karkerê rêvebir: naveroka kargêrê rêveker faktorek girîng e ku bandorê li performansa dakêşanê ya rêjeya bilind dike. Heke di formula katodê de naveroka kargêriya guhêrbar têrê nake, dema ku tîrêjek mezin tê dakêşandin, elektron nekarin di wextê de werin veguheztin, û berxwedana navxweyî ya polarîzasyonê bi lez zêde dibe, ji ber vê yekê voltaja pîlê zû bi voltaja qutkirina dakêşanê kêm dibe. .

(4) Bandora sêwirana polê: stûrbûna polê: Di doza vekêşana mezin a niha de, leza reaksiyonê ya maddeyên çalak pir zû ye, ku hewce dike ku îyona lîtium zû di nav materyalê de were bicîh kirin û veqetandin. Ger plakaya polê qalind be û riya belavbûna îyona lîtiumê zêde bibe, arastekirina stûrbûna polê dê gradientek mezin a îyona lîtiumê çêbike.

Tîrêjiya berhevkirinê: Tîrêjiya berhevkirina pelika polê mezintir e, pore piçûktir dibe, û riya tevgera îyona lîtiumê di rêça stûrahiya pelika polê de dirêjtir e. Wekî din, heke dendika berhevkirinê pir mezin be, qada pêwendiya di navbera materyal û elektrolîtê de kêm dibe, cîhê reaksiyona elektrodê kêm dibe, û dê berxwedana hundurîn a pîlê jî zêde bibe.

(5) Bandora membrana SEI: damezrandina membrana SEI berxwedana navbera elektrod / elektrolîtê zêde dike, ku di encamê de hîsteresis an polarîzasyona voltajê çêdike.

[Voltaja xebitandinê ya pîlê]

Voltaya xebitandinê, ku wekî voltaja paşîn jî tê zanîn, ferqa potansiyela di navbera elektrodên erênî û neyînî yên pîlê de dema ku di rewşa xebatê de di çerxê de diherike, vedibêje. Di rewşa xebatê ya dakêşana batterê de, dema ku niha di nav pîlê de diherike, divê berxwedana ku ji ber berxwedana hundurîn ve hatî çêkirin were derbas kirin, ku dê bibe sedema daketina zexta ohmîkî û polarîzasyona elektrodê, ji ber vê yekê voltaja xebatê her gav ji voltaja dorhêla vekirî kêmtir e. û dema barkirinê, voltaja dawiyê her gav ji voltaja dorhêla vekirî bilindtir e. Ango, encama polarîzasyonê voltaja dawî ya dakêşana pîlê ji potansiyela elektromotîv a pîlê kêmtir dike, ku ji potansiyela elektromotîv a pîlê barkirî bilindtir e.

Ji ber hebûna fenomena polarîzasyonê, voltaja tavilê û voltaja rastîn di pêvajoya barkirin û dakêşanê de. Dema barkirinê, voltaja tavilê ji voltaja rastîn hinekî bilindtir e, polarîzasyon wenda dibe û voltaj dadikeve dema ku voltaja tavilê û voltaja rastîn piştî dakêşanê kêm dibe.

Ji bo kurteya ravekirina jorîn, îfade ev e:

E +, E- bi rêzê potansiyelên elektrodên erênî û neyînî temsîl dikin, E + 0 û E--0 bi rêzê potansiyela elektroda hevsengiyê ya elektrodên erênî û neyînî temsîl dikin, VR voltaja polarîzasyona ohmîk, û η + , η - -bi rêzê ve potansiyela zêde ya elektrodên erênî û neyînî temsîl dike.

[prensîba bingehîn a testa dakêşanê]

Piştî têgihiştinek bingehîn a voltaja pîlê, me dest bi analîzkirina kêşeya dakêşana bataryayên lîtium-ion kir. Kûçika dakêşanê bi bingehîn rewşa elektrodê nîşan dide, ku serpêhatiya guhertinên rewşa elektrodên erênî û neyînî ye.

Kevirê voltaja bataryayên lîtium-ion li seranserê pêvajoya dakêşanê dikare li sê qonaxan were dabeş kirin

1) Di qonaxa destpêkê ya pîlê de, voltaj bi lez dadikeve, û rêjeya dakêşanê her ku mezintir be, voltaj zûtir dadikeve;

2) Voltaja pîlê dikeve qonaxek guhartina hêdî, ku jê re qada platformê ya pîlê tê gotin. Rêjeya dakêşanê çiqas piçûktir be,

Her ku dirêjahiya qada platformê dirêjtir dibe, voltaja platformê ew qas bilind dibe, daketina voltaja hêdîtir dibe.

3) Dema ku hêza pîlê hema hema qediya, voltaja barkirina batterê dest pê dike ku bi tundî dakeve heya ku voltaja rawestandina dakêşanê bigihîje.

Di dema ceribandinê de, du awayên berhevkirina daneyan hene

(1) Daneyên niha, voltaj û demê li gorî navberê dema destnîşankirî Δ t;

(2) Daneyên niha, voltaj û demê li gorî cihêrengiya guherîna voltaja diyarkirî Δ V. Rastiya alavên barkirin û dakêşandinê bi giranî rastbûna niha, rastbûna voltajê û rastbûna demê vedihewîne. Tablo 2 pîvanên amûrê yên hin makîneyek barkirin û dakêşanê nîşan dide, ku% FS ji sedî rêjeyek tevahî nîşan dide, û 0.05% RD di nav rêza 0.05% ya xwendinê de xeletiya pîvandinê vedibêje. Amûrên barkirin û dakêşandinê bi gelemperî li şûna berxwedana barkirinê ji bo barkirinê çavkaniya niha ya domdar CNC bikar tînin, ji ber vê yekê voltaja derketinê ya pîlê bi berxwedana rêzê an berxwedana parazît a di çerxê de tune ye, lê tenê bi voltaja E û berxwedana hundurîn ve girêdayî ye. r û kaniya dorhêla I ya çavkaniya voltaja îdeal a ku bi pîlê re wekhev e. Ger berxwedan ji bo barkirinê were bikar anîn, voltaja çavkaniya voltaja îdeal a bataryayê wekî E destnîşan bikin, berxwedana hundurîn r ye, û berxwedana barkirinê R ye. Voltaja li her du dawiya berxwedana barkirinê bi voltaja bipîve. metre, wek ku di jimareya jorîn de di Xiflteya 6-ê de tê nîşandan. Lêbelê, di pratîkê de, di çerçoveyê de berxwedana pêşeng û berxwedana pêwendiya rastgir (berxwedana parazît a yekreng) hene. Diyagrama çerxa wekhev a ku di Fig. 3 di wêneya jêrîn ya FIG de tê nîşandan. 3. Di pratîkê de, berxwedana parazît bi neçarî tête destnîşan kirin, ji ber vê yekê berxwedana barkirina tevahî mezin dibe, lê voltaja pîvandî voltaja li her du dawiya berxwedana barkirinê R ye, ji ber vê yekê xeletî tê destnîşan kirin.

 Xiflteya 3 Diyagrama blokê ya prensîbê û diyagrama hevseng a rastîn a rêbaza derxistina berxwedanê

Dema ku çavkaniya niha ya domdar bi I1-a niha re wekî barkêş tê bikar anîn, diyagrama şematîkî û diyagrama çerxa rastîn a hevwate di jimar 7 de têne xuyang kirin. E, I1 nirxên domdar in û r ji bo demek diyar domdar e.

Ji formula jorîn, em dikarin bibînin ku du voltaja A û B domdar in, ango voltaja deranîna pîlê bi mezinahiya berxwedana rêzê ya di lûkê de ne têkildar e, û bê guman, ti têkiliya wê tune. bi berxwedana parazît. Digel vê yekê, moda pîvana çar-termînalê dikare pîvanek rasttir a voltaja derketina batterê bi dest bixe.

Figure 4 Diyagrama blokê ya hevkêş û diyagrama dorhêlê ya rastîn a barkirina çavkaniya niha ya domdar

Çavkaniya hevdem amûrek dabînkirina hêzê ye ku dikare heyama domdar bide barkirinê. Dema ku dabînkirina hêza derveyî diguhezîne û taybetmendiyên impedansê diguhezin hîn jî dikare heyama derketinê domdar bihêle.

[Moda testa dakêşanê]

Amûrên ceribandina barkirin û dakêşanê bi gelemperî amûra nîvconductor wekî hêmana herikê bikar tîne. Bi eyarkirina sînyala kontrolê ya cîhaza nîvconductor, ew dikare barek taybetmendiyên cihêreng ên wekî niha domdar, zexta domdar û berxwedana domdar û hwd simule bike. Moda ceribandina dakêşana bataryayê ya lîtium-ion bi giranî vekêşana heyama domdar, vekêşana berxwedana domdar, vekêşana hêza domdar, hwd pêk tîne. vekêşana navberê dikare di nav dakêşana navber û dakêşana nebzê de were dabeş kirin. Di dema ceribandina dakêşanê de, pîlê li gorî moda sazkirî dadiqurtîne, û piştî ku bigihîje şert û mercên destnîşankirî veqetandinê disekine. Di şert û mercên qutkirina dakêşanê de danîna qutkirina voltaja, danîna dema qutbûnê, danîna qutkirina kapasîteyê, danîna qutkirina pilana voltaja neyînî, hwd. e, guherandina kevroşka dakêşanê jî ji hêla pergala dakêşanê ve tê bandor kirin, di nav de: niha vekêşanê, germahiya dakêşanê, voltaja qedandina dakêşanê; vekêşana navber an berdewam. Her ku mezinbûna tîrêjê, voltaja xebitandinê zûtir dadikeve; bi germahiya dakêşanê re, kêşeya dakêşanê bi nermî diguhere.

(1) Daxistina heyî ya domdar

Dema ku dakêşana niha ya domdar, nirxa heyî tê danîn, û dûv re nirxa heyî bi eyarkirina çavkaniya niha ya domdar a CNC-ê tê gihîştin, da ku hûn guheztina heyama domdar a pîlê fêm bikin. Di heman demê de, guheztina voltaja dawî ya pîlê tê berhev kirin da ku taybetmendiyên dakêşana pîlê were tespît kirin. Daxistina niha ya domdar derxistina heman herika dakêşanê ye, lê voltaja pîlê berdewam dike ku dakeve, ji ber vê yekê hêz daketinê berdewam dike. Xiflteya 5 voltaja voltajê û tîrêjê ya herikîna domdar a bataryayên lîtium-ion e. Ji ber vekêşana domdar a niha, tebeqeya demê bi hêsanî vediguhere kapasîteya (hilberîna niha û demê). Xiflteya 5-ya voltaj-kapasîteyê di vekêşana domdar de nîşan dide. Di ceribandinên baterî yên lîtium-ion de vekêşana domdar awayê dakêşanê ya herî gelemperî ye.

Figure 5 Barkirina voltaja domdar a niha ya domdar û kêşeyên dakêşana domdar bi rêjeyên pirjimarker ên cihêreng

(2) Daxistina hêza domdar

Dema ku hêza domdar dakêşe, pêşî nirxa hêza hêza domdar P tête danîn, û voltaja deranê U ya pîlê tê berhev kirin. Di pêvajoya dakêşanê de, pêdivî ye ku P domdar be, lê U bi domdarî diguhere, ji ber vê yekê pêdivî ye ku bi berdewamî I-ya çavkaniya niha ya domdar a CNC-ê li gorî formula I = P / U were sererast kirin da ku bigihîje armanca dakêşana hêza domdar. . Hêza dakêşanê neguherî bihêle, ji ber ku voltaja pîlê di dema pêvajoya dakêşandinê de berdewam dike dakeve, ji ber vê yekê herikîna di vekêşana hêza domdar de her ku diçe zêde dibe. Ji ber vekêşana hêzê ya domdar, eksê hevrêziya demê bi hêsanî vediguhere enerjiyê (hilberîna hêz û demê).

Figure 6 Bi rêjeyên ducarî yên cihêreng kêşên barkirin û dakêşana hêzê ya domdar

Berawirdkirina di navbera dakêşana niha ya domdar û dakêşana hêza domdar de

Wêne 7: (a) diagrama kapasîteya barkirin û dakêşanê bi rêjeyên cûda; (b) kêşa barkirin û dakêşanê

 Xiflteya 7 encamên ceribandinên rêjeyên cûda yên barkirin û dakêşanê di her du awayan de nîşan dide pîlê fosfatê hesin lîtium. Li gorî kapasîteya li FIG. 7 (a), bi zêdebûna barkirin û dakêşanê ya di moda niha ya domdar de, kapasîteya barkirin û dakêşana rastîn ya pîlê hêdî hêdî kêm dibe, lê rêjeya guherînê bi rengek piçûktir e. Kapasîteya barkirin û dakêşana rastîn a pîlê bi zêdebûna hêzê re hêdî hêdî kêm dibe, û her ku pirjimar mezin bibe, kapasîteya wê zûtir dibe. Kapasîteya dakêşana rêjeya 1 demjimêr ji moda herikîna domdar kêmtir e. Di heman demê de, dema ku rêjeya barkirin-dakêşandinê ji rêjeya 5 demjimêran kêmtir e, kapasîteya pîlê di bin rewşa hêza domdar de bilindtir e, dema ku kapasîteya batterê ji rêjeya 5 demjimêran bilindtir e di bin rewşa niha ya domdar de.

Ji jimar 7 (b) xêza kapasîteyê-voltaja nîşan dide, di bin şerta rêjeya kêm de, bataryaya fosfata hesinê lîtiumê ya du moda kapasîteya-voltajê, û guherîna platforma voltaja barkirin û dakêşanê ne mezin e, lê di bin şerta rêjeya bilind de, Moda voltaja domdar-berdewam a dema voltaja domdar bi girîngî dirêjtir dibe, û platforma voltaja barkirinê pir zêde bûye, platforma voltaja dakêşanê bi girîngî kêm dibe.

(3) Daxistina berxwedanê ya domdar

Dema ku dakêşana berxwedana domdar, pêşî nirxek berxwedanek R-ya domdar tê danîn da ku voltaja hilberînê ya pîlê U berhev bike. Di pêvajoya dakêşanê de, R hewce ye ku domdar be, lê U bi berdewamî diguhere, ji ber vê yekê nirxa I ya niha ya domdar a CNC Pêdivî ye ku çavkanî bi domdarî li gorî formula I=U / R were sererast kirin da ku bigihîje armanca dakêşana berxwedana domdar. Di pêvajoya dakêşanê de voltaja pîlê her gav kêm dibe, û berxwedan jî yek e, ji ber vê yekê herika dakêşanê I jî pêvajoyek kêmbûnê ye.

(4) Daxistina domdar, vekêşana navbirî û vekêşana pulsê

Baterî di herikîna domdar, hêza domdar û berxwedana domdar de tê dakêşandin, dema ku fonksiyona demjimêrê bikar tîne da ku kontrolkirina dakêşana domdar, dakêşana navbirî û dakêşana nebzê bikar bîne. Wêneyê 11 kevçîyên heyî û kelûpelên voltaja ceribandinek barkêş / dakêşanê ya tîpîk nîşan dide.

Figure 8 Ji bo ceribandinên bargiran-dakêşana nebza tîpîk kevroşkên niha û kelûpelên voltajê

[Agahiyên ku di kêşeya dakêşanê de hene]

Kûçika dakêşandinê li ser tîrêjê voltaj, niha, kapasîteyê û guhertinên din ên pîlê bi demê re di dema pêvajoya dakêşandinê de vedibêje. Agahiyên ku di çerxa barkirin û dakêşanê de cih digirin pir dewlemend e, di nav de kapasîteya, enerjî, voltaja xebatê û platforma voltaja, têkiliya di navbera potansiyela elektrodê û rewşa barkirinê de, hwd. Daneyên sereke yên ku di dema ceribandina dakêşanê de têne tomar kirin dem e. pêşveçûna niha û voltaja. Gelek pîvan dikarin ji van daneyên bingehîn werin wergirtin. Li jêr hûrguliyên pîvanên ku ji hêla kêşeya dakêşanê ve têne peyda kirin.

(1) Voltage

Di ceribandina dakêşanê ya pîlê îyona lîtium de, pîvanên voltajê bi giranî platforma voltajê, voltaja navîn, voltaja navîn, voltaja qutkirinê, hwd vedihewîne. Voltaya platformê nirxa voltaja têkildar e dema ku voltaja herî kêm be û guheztina kapasîteyê mezin be. , ku dikare ji nirxa lûtkeya dQ / dV were wergirtin. Voltaja navîn nirxa voltaja têkildar a nîvê kapasîteya pîlê ye. Ji bo materyalên ku li ser platformê diyartir in, wek fosfatê hesin lîtium û lîtium titanate, voltaja navîn voltaja platformê ye. Voltaja navîn qada bibandor a tîrêjê voltaj-kapasîteyê ye (ango, enerjiya dakêşana pîlê) ku bi formula hesabkirina kapasîteyê ve tê dabeş kirin u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Voltaja qutkirinê voltaja herî kêm a ku dema ku pîlê vediqetîne tê destnîşan kirin. Ger voltaja ji voltaja qutkirina dakêşanê kêmtir be, dê voltaja li her du dawiya pîlê zû dakeve, û vekêşana zêde çêbike. Daxistina zêde dibe ku zirarê bide maddeya çalak a elektrodê, şiyana reaksiyonê winda bike, û jiyana bateriyê kurt bike. Wekî ku di beşa yekem de tête diyar kirin, voltaja pîlê bi rewşa barkirinê ya materyalê katodê û potansiyela elektrodê ve girêdayî ye.

(2) Kapasîteya û kapasîteya taybetî

Kapasîteya pîlê tê wateya mîqdara elektrîka ku ji hêla pîlê ve di bin pergalek dakêşanê de tê berdan (di binê hin heyama dakêşanê I, germahiya dakêşanê T, voltaja qutkirina dakêşanê V), ku şiyana pîlê destnîşan dike ku enerjiyê di Ah an C de hilîne. Kapasîte ji hêla gelek hêmanan ve tê bandor kirin, wek mînak herika dakêşanê, germahiya dakêşanê û hwd.. Mezinahiya kapasîteyê ji hêla hêjmara madeyên çalak ên elektrodên erênî û neyînî ve tê destnîşankirin.

Kapasîteya teorîk: kapasîteya ku di reaksiyonê de ji hêla maddeya çalak ve tê dayîn.

Kapasîteya rastîn: kapasîteya rastîn a ku di bin pergalek dakêşanê de hatî berdan.

Kapasîteya binavkirî: di bin şert û mercên dakêşanê yên sêwirandî de mîqdara kêmtirîn hêza ku ji hêla pîlê ve hatî garantî kirin vedibêje.

Di îmtîhana dakêşanê de, kapasîte bi entegrekirina niha ya bi demê re tê hesibandin, ango C = I (t) dt, herikîna domdar di t dakêşana domdar de, C = I (t) dt = I t; berxwedana domdar R dakêşin, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * der (u voltaja dakêşanê ya navîn e, t dema dakêşanê ye).

Kapasîteya taybetî: Ji bo berhevkirina bataryayên cihêreng, têgeha kapasîteya taybetî tête destnîşan kirin. Kapasîteya taybetî tê wateya kapasîteya ku ji hêla maddeya çalak a girseya yekîneyê an elektrodê yekîneya qebareyê ve tê dayîn, ku jê re kapasîteya girseyî an kapasîteya taybetî ya qebareyê tê gotin. Rêbaza hesabkirinê ya asayî ev e: kapasîteya taybetî = kapasîteya dakêşana yekem a pîlê / (girsa maddeya çalak * rêjeya karanîna maddeya çalak)

Faktorên ku li ser kapasîteya batterê bandor dikin:

yek. Hêza dakêşana pîlê: her ku mezin be, kapasîteya derketinê kêm dibe;

b. Germahiya dakêşana pîlê: dema ku germ kêm dibe, kapasîteya derketinê kêm dibe;

c. Voltaja qutkirina dakêşanê ya pîlê: dema dakêşanê ya ku ji hêla materyalê elektrodê ve hatî destnîşan kirin û sînorê reaksiyona elektrodê bixwe bi gelemperî 3.0V an 2.75V e.

d. Demên şarjkirin û daxistina pîlê: piştî çendîn barkirin û daxistina pîlê, ji ber têkçûna materyalê elektrodê, pîlê dê bikaribe kapasîteya dakêşana pîlê kêm bike.

e. Mercên barkirinê yên pîlê: rêjeya barkirinê, germahî, voltaja qutkirinê bandorê li ser kapasîteya pîlê dike, bi vî rengî kapasîteya dakêşanê diyar dike.

 Rêbaza destnîşankirina kapasîteya pîlê:

Pîşesaziyên cihêreng li gorî şert û mercên xebatê standardên ceribandinê yên cûda hene. Ji bo bataryayên lîtium-ionê yên ji bo hilberên 3C, li gorî standarda neteweyî ya GB / T18287-2000 Taybetmendiya Giştî ya Pîlên Lithium-ion ji bo Têlefonên Destakî, rêbaza ceribandina kapasîteya binavkirî ya pîlê wiha ye: a) barkirin: Barkirina 0.2C5A; b) dakêşandin: 0.2C5A derxistin; c) pênc çerx, ji wan yek jêhatî ye.

Ji bo pîşesaziya wesayîta elektrîkê, li gorî standarda neteweyî GB / T 31486-2015 Pêdiviyên Performansa Elektrîkî û Rêbazên Testê ji bo Pîlê Hêzdar ji bo Wesayîtên Elektrîkî, kapasîteya binavkirî ya pîlê bi kapasîteya (Ah) ve tê berdan ku ji hêla pîlê di germahiya odeyê de tê berdan. bi 1I1 (A) vekêşana niha ve ji bo gihîştina voltaja bidawîbûnê, ku tê de I1 1 demjimêra rêjeya dakêşanê ye, ku nirxa wê bi C1 (A) re wekhev e. Rêbaza testê ev e:

A) Di germahiya odeyê de, dema ku bi voltaja dawîkirina barkirinê ya ku ji hêla pargîdaniyê ve hatî destnîşan kirin dakêşin voltaja domdar rawestînin, û dema ku heyama bidawîkirina barkirinê dakeve 0.05I1 (A), û barkirinê 1h piştî şarjkirin.

Bb) Di germahiya jûreyê de, pîlê bi 1I1 (A) niha tê dakêşandin heya ku dakêşîn digihîje voltaja bidawîbûna dakêşanê ya ku di şert û mercên teknîkî yên pargîdaniyê de hatî destnîşan kirin;

C) kapasîteya dakêşanê ya pîvandî (bi Ah tê pîvandin), enerjiya taybetî ya dakêşanê hesab bike (bi Wh / kg tê pîvandin);

3 d) Gavên dubare bikin a) -) c) 5 caran. Dema ku cûdahiya tund a 3 ceribandinên li pey hev ji% 3 ji kapasîteya binavkirî kêmtir be, ceribandin dikare pêşwext were qedandin û encamên 3 ceribandinên paşîn dikare were navîn.

(3) Dewleta berpirsiyar, SOC

SOC (State of Charge) rewşek barkirinê ye, ku rêjeya kapasîteya mayî ya pîlê bi rewşa wê ya tije barkirinê re piştî demek an demek dirêj di binê rêjeyek dakêşanê de destnîşan dike. Rêbaza "voltaja dorbera vekirî + entegrasyona demjimêr-demjimêrê" rêbaza voltaja dorbera vekirî bikar tîne da ku kapasîteya barkirina rewşa destpêkê ya pîlê texmîn bike, û dûv re rêbaza entegrasyona demjimêr-saetê bikar tîne da ku hêza ku ji hêla a vexwarî ve tê vexwarin bi dest bixe. -rêbaza entegrasyona demê. Hêza ku tê xerckirin hilbera heyama dakêşanê û dema dakêşanê ye, û hêza mayî bi cûdahiya di navbera hêza destpêkê û hêza ku tê vexwarin de ye. Texmîna matematîkî ya SOC ya di navbera voltaja dorhêla vekirî û entegreya saetekê de ev e:

Ku CN kapasîteya binavkirî ye; η karîgeriya barkirin-dakêşandinê ye; T germahiya bikaranîna pîlê ye; Ez herikîna pîlê ye; t dema daxistina pîlê ye.

DOD (Kûrahiya dakêşanê) kûrahiya dakêşanê ye, pîvana pileya dakêşanê ye, ku ji sedî kapasîteya dakêşanê bi tevahî kapasîteya dakêşanê ye. Kûrahiya dakêşanê têkiliyek mezin bi jiyana pîlê re heye: kûrahiya dakêşanê çiqas kûrtir be, jiyan jî kurttir dibe. Têkilî ji bo SOC = 100% -DOD tê hesibandin

4) Enerjî û enerjiya taybetî

Enerjiya elektrîkê ya ku pîlê dikare bi kirina xebata derveyî di bin hin mercan de derxe, jê re enerjiya pîlê tê gotin, û yekîne bi gelemperî bi wh tête diyar kirin. Di qertafa dakêşanê de enerjî bi vî rengî tê hesibandin: W = U (t) * I (t) dt. Di vekêşana niha ya domdar de, W = I * U (t) dt = Ew * u (u voltaja dakêşanê ya navîn e, t dema dakêşanê ye)

yek. Enerjiya teorîk

Pêvajoya dakêşana pîlê di rewşek hevsengiyê de ye, û voltaja dakêşanê nirxa hêza elektromotîv (E) diparêze, û rêjeya karanîna maddeya çalak %100 e. Di bin vê rewşê de, enerjiya hilberîna pîlê enerjiya teorîk e, ango xebata herî zêde ya ku ji hêla pîlê vegerê ve di bin germahî û zexta domdar de tê kirin.

b. Enerjiya rastîn

Enerjiya hilberîna rastîn a dakêşana pîlê jê re tê gotin enerjiya rastîn, rêzikên pîşesaziya wesayîta elektrîkê ("GB / T 31486-2015 Pêdiviyên Performansa Elektrîkî ya Pîlê Hêzdar û Rêbazên Testê ji bo Wesayîtên elektrîkî"), pîlê li germahiya odeyê bi 1I1 (A ) vekêşana niha, ji bo ku bigihîje enerjiya (Wh) ku ji hêla voltaja bidawîbûnê ve tê berdan, jê re enerjiya binavkirî tê gotin.

c. enerjiya taybetî

Ji enerjiya ku ji hêla pîlê ve li ser yekîneya girseyê û ji bo yekîneya volmê tê dayîn, jê re enerjiya taybetî ya girseyê an enerjiya taybetî ya qebareyê tê gotin, ku jê re tansiyona enerjiyê jî tê gotin. Bi yekîneyên wh / kg an wh / L.

[Forma bingehîn ya kêşeya dakêşanê]

Forma herî bingehîn ya kêşeya dakêşanê voltaj-dem û dema niha ye. Bi veguheztina hesabê axeya demê re, kêşeya dakêşana hevpar jî xwedan kembera voltaj-kapasîteyê (kapasîteya taybetî), tîrêjê voltaj-enerjiyê (enerjiya taybetî), kembera voltaj-SOC û hwd.

(1) Kûreya voltaj-dem û dema niha

Xiflteya 9 Xalên voltaj-dem û niha-dem

(2) Kûreya voltaj-kapasîteyê

Xiflteya 10 Kûreya voltaj-kapasîteyê

(3) Kûra voltaj-enerjiyê

Wêne Figure 11. Kûreya voltaj-enerjiyê

[belgekirina referansê]

• Wang Chao, et al. Berawirdkirina taybetmendiyên barkirin û dakêşanê yên niha û hêza domdar di cîhazên hilanîna enerjiya elektrokîmyayî de [J]. Zanist û teknolojiyê hilanîna enerjiyê.2017(06)：1313-1320.
• Eom KS, Joshi T, Bordes A, û ​​yên din. Sêwirana pîlê şaneyek tije Li-ion ku nano silicon û nano anoda pêkhatî ya grafene pir-tebeq bikar tîne[J]
• Guo Jipeng, et al. Berawirdkirina taybetmendiyên testa hêza domdar û domdar a bataryayên fosfatê yên hesinê lîtium [J].batarya hilanînê.2017(03)：109-115
• Marinaro M，Yoon D，Gabrielli G，High Performance 1.2 Ah Si-alloy/Graphite|LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 prototîpa Li-ion battery[J].Journal of Power Sources.2017，357(Pêvek C)：188-197.