By hoppt
Amikor a lítium-ion akkumulátor lemerül, az üzemi feszültsége mindig folyamatosan változik az idő múlásával. Az akkumulátor üzemi feszültsége az ordináta, a kisülési idő vagy a kapacitás, vagy a töltöttségi állapot (SOC), vagy a kisülési mélység (DOD), mint abszcissza, és a megrajzolt görbét kisütési görbének nevezzük. Az akkumulátor kisülési jelleggörbéjének megértéséhez először meg kell értenünk az akkumulátor feszültségét elvileg.
Ahhoz, hogy az elektród reakció során az akkumulátor keletkezzen, a következő feltételeknek kell megfelelnie: a kémiai reakcióban az elektron elvesztésének folyamatát (azaz oxidációs folyamatot) és az elektronszerzés folyamatát (azaz redukciós reakció folyamatát) két különböző területen kell elválasztani, amely különbözik az általános redoxreakciótól; két elektróda hatóanyagának redox reakcióját a külső áramkörnek kell továbbítania, ami eltér a fémkorróziós folyamatban a mikroelemes reakciótól. Az akkumulátor feszültsége a pozitív és a negatív elektróda közötti potenciálkülönbség. A specifikus kulcsparaméterek közé tartozik a nyitott áramköri feszültség, az üzemi feszültség, a töltési és kisütési megszakítási feszültség stb.
Az elektródpotenciál egy szilárd anyagnak az elektrolit oldatba való bemerülését jelenti, amely megmutatja az elektromos hatást, vagyis a fém felülete és az oldat közötti potenciálkülönbséget. Ezt a potenciálkülönbséget az oldatban lévő fém potenciáljának vagy az elektróda potenciáljának nevezzük. Röviden, az elektródpotenciál az a tendencia, hogy egy ion vagy atom elektront szerezzen.
Ezért egy bizonyos pozitív elektród vagy negatív elektród anyag esetén, ha lítiumsót tartalmazó elektrolitba helyezzük, az elektródpotenciálját a következőképpen fejezzük ki:
ahol φ c ennek az anyagnak az elektródpotenciálja. A standard hidrogénelektród potenciált 0.0 V-ra állítottuk be.
Az akkumulátor elektromotoros ereje a termodinamikai módszerrel az akkumulátor reakciója alapján kiszámított elméleti érték, vagyis az akkumulátor egyensúlyi elektródpotenciálja és a pozitív és negatív elektródák közötti különbség az áramkör megszakadása esetén a maximális érték. hogy az akkumulátor tudja adni a feszültséget. Valójában a pozitív és negatív elektródák nem feltétlenül vannak termodinamikai egyensúlyi állapotban az elektrolitban, vagyis az elektrolitoldatban lévő akkumulátor pozitív és negatív elektródái által létrehozott elektródpotenciál általában nem az egyensúlyi elektródpotenciál, így a Az akkumulátor nyitott áramköri feszültsége általában kisebb, mint az elektromotoros ereje. Az elektród reakcióhoz:
Figyelembe véve a reaktáns komponens nem szabványos állapotát és az aktív komponens időbeli aktivitását (vagy koncentrációját), a cella tényleges nyitott áramköri feszültségét az energiaegyenlet módosítja:
Ahol R a gázállandó, T a reakció hőmérséklete, a pedig a komponens aktivitása vagy koncentrációja. Az akkumulátor nyitott áramköri feszültsége a pozitív és negatív elektróda anyagának tulajdonságaitól, az elektrolittól és a hőmérsékleti viszonyoktól függ, és független az akkumulátor geometriájától és méretétől. A lítium-ion elektróda anyagának előkészítése a pólusba, és a lítium fémlemez fél gombelembe szerelve mérheti az elektróda anyagát a nyitott feszültség különböző SOC állapotában, a nyitott feszültséggörbe az elektróda anyagának töltési állapotának reakciója, az akkumulátor tárolására nyitott feszültségesés, de nem túl nagy, ha a túl gyors nyitott feszültségesés vagy amplitúdó kóros jelenség. A kétpólusú hatóanyagok felületi állapotváltozása és az akkumulátor önkisülése a fő oka a tároló nyitott áramköri feszültségének csökkenésének, beleértve a pozitív és negatív elektróda anyagtáblázatának maszkrétegének megváltozását is; az elektróda termodinamikai instabilitása, a fémidegen szennyeződések feloldódása és kiválása, valamint a pozitív és negatív elektródák közötti membrán okozta mikrozárlat okozta potenciálváltozás. Amikor a lítium-ion akkumulátor öregszik, a K érték változása (feszültségesés) az SEI film kialakulásának és stabilitásának folyamata az elektróda anyagának felületén. Ha a feszültségesés túl nagy, akkor mikrozárlat van benne, és az akkumulátor minősíthetetlennek minősül.
Amikor az áram áthalad az elektródán, azt a jelenséget, hogy az elektróda eltér az egyensúlyi elektródpotenciáltól, polarizációnak nevezzük, és a polarizáció generálja a túlpotenciált. A polarizáció okai szerint a polarizáció ohmos polarizációra, koncentrációs polarizációra és elektrokémiai polarizációra osztható. ÁBRA. A 2. ábra az akkumulátor tipikus kisülési görbéje és a különböző polarizációk hatása a feszültségre.
1. ábra Tipikus kisülési görbe és polarizáció
(1) Ohmos polarizáció: az akkumulátor egyes részeinek ellenállása okozza, a nyomásesés értéke az ohm törvényét követi, az áram csökken, a polarizáció azonnal csökken, az áram pedig azonnal megszűnik, miután megállt.
(2) Elektrokémiai polarizáció: a polarizációt az elektróda felületén lezajló lassú elektrokémiai reakció okozza. A mikroszekundumos szinten belül jelentősen csökkent az áramerősség csökkenésével.
(3) Koncentrációs polarizáció: az iondiffúziós folyamat késleltetése miatt az oldatban az elektróda felülete és az oldattest közötti koncentrációkülönbség bizonyos áram alatt polarizálódik. Ez a polarizáció csökken vagy eltűnik, ahogy az elektromos áram csökken a makroszkopikus másodpercekben (néhány másodperctől tíz másodpercig).
Az akkumulátor belső ellenállása az akkumulátor kisülési áramának növekedésével növekszik, ami főként azért van, mert a nagy kisülési áram növeli az akkumulátor polarizációs trendjét, és minél nagyobb a kisülési áram, annál nyilvánvalóbb a polarizációs trend, amint az látható. A 2. ábrán az Ohm-törvény szerint: V=E0-IRT, az RT belső összellenállás növekedésével az akkumulátor feszültségének a kisülési lekapcsolási feszültség eléréséig szükséges idő ennek megfelelően csökken, így a kioldási kapacitás is csökken. csökkent.
2. ábra: Az áramsűrűség hatása a polarizációra
A lítium-ion akkumulátor lényegében egyfajta lítium-ion-koncentrációs akkumulátor. A lítium-ion akkumulátor töltési és kisütési folyamata a lítium-ionok pozitív és negatív elektródákba való beágyazásának és eltávolításának folyamata. A lítium-ion akkumulátorok polarizációját befolyásoló tényezők a következők:
(1) Az elektrolit hatása: az elektrolit alacsony vezetőképessége a fő oka a lítium-ion akkumulátorok polarizációjának. Az általános hőmérsékleti tartományban a lítium-ion akkumulátorokhoz használt elektrolit vezetőképessége általában csak 0.01-0.1 S/cm, ami a vizes oldat egy százaléka. Ezért, amikor a lítium-ion akkumulátorok nagy áramerősséggel kisülnek, már túl késő Li +-ot pótolni az elektrolitból, és a polarizációs jelenség bekövetkezik. Az elektrolit vezetőképességének javítása a kulcstényező a lítium-ion akkumulátorok nagyáramú kisülési kapacitásának javításában.
(2) Pozitív és negatív anyagok hatása: a pozitív és negatív anyagok hosszabb csatornája nagy lítium-ion részecskék diffúziója a felületre, ami nem kedvez a nagy sebességű kisülésnek.
(3) Vezetőanyag: a vezetőanyag-tartalom fontos tényező, amely befolyásolja a nagy arányú kisülési teljesítményt. Ha a katódképletben a vezetőanyag-tartalom nem elegendő, akkor a nagy áram kisütésekor az elektronok nem tudnak időben átadni, és a polarizációs belső ellenállás gyorsan növekszik, így az akkumulátor feszültsége gyorsan lecsökken a kisülési feszültségre. .
(4) A pólus kialakításának hatása: pólusvastagság: nagy áramkisülés esetén a hatóanyagok reakciósebessége nagyon gyors, amihez a lítium-ion gyors beágyazódása és leválasztása szükséges az anyagban. Ha a póluslemez vastag, és a lítium-ion diffúzió útja növekszik, a pólusvastagság iránya nagy lítium-ion koncentráció gradienst eredményez.
Tömörítési sűrűség: a póluslemez tömörítési sűrűsége nagyobb, a pórusok kisebbek, és a lítium-ion mozgásának útja a póluslap vastagság irányában hosszabb. Ezen túlmenően, ha a tömörítési sűrűség túl nagy, az anyag és az elektrolit érintkezési felülete csökken, az elektród reakcióhelye csökken, és az akkumulátor belső ellenállása is nő.
(5) A SEI membrán hatása: a SEI membrán kialakulása növeli az elektróda/elektrolit interfész ellenállását, ami feszültség hiszterézist vagy polarizációt eredményez.
Az üzemi feszültség, más néven végfeszültség, az akkumulátor pozitív és negatív elektródái közötti potenciálkülönbségre utal, amikor az áramkör üzemállapotban folyik. Az akkumulátor kisülésének üzemállapotában, amikor az áram átfolyik az akkumulátoron, le kell győzni a belső ellenállás okozta ellenállást, ami ohmos nyomásesést és elektróda polarizációt okoz, így az üzemi feszültség mindig alacsonyabb, mint a nyitott áramköri feszültség, és töltéskor a végfeszültség mindig nagyobb, mint a nyitott áramköri feszültség. Vagyis a polarizáció eredményeként az akkumulátor kisülési végfeszültsége alacsonyabb, mint az akkumulátor elektromotoros potenciálja, ami magasabb, mint a töltő akkumulátor elektromotoros potenciálja.
A polarizációs jelenség fennállása miatt a pillanatnyi feszültség és a tényleges feszültség a töltés és kisütés folyamatában. Töltéskor a pillanatnyi feszültség valamivel magasabb, mint a tényleges feszültség, a polarizáció eltűnik, és a feszültség csökken, amikor a pillanatnyi feszültség és a tényleges feszültség csökken a kisütés után.
A fenti leírás összefoglalására a kifejezés a következő:
E +, E- a pozitív és a negatív elektródok potenciálja, az E + 0 és az E- -0 a pozitív és a negatív elektródok egyensúlyi elektródpotenciálja, a VR az ohmos polarizációs feszültség, és az η + , η - - a pozitív és negatív elektródák túlpotenciálját jelentik.
Az akkumulátor feszültségének alapvető megértése után elkezdtük elemezni a lítium-ion akkumulátorok kisülési görbéjét. A kisülési görbe alapvetően az elektróda állapotát tükrözi, ami a pozitív és negatív elektródák állapotváltozásainak szuperpozíciója.
A lítium-ion akkumulátorok feszültséggörbéje a kisülési folyamat során három szakaszra osztható
1) Az akkumulátor kezdeti szakaszában a feszültség gyorsan csökken, és minél nagyobb a kisülési sebesség, annál gyorsabban esik le a feszültség;
2) Az akkumulátor feszültsége lassú változási szakaszba lép, amelyet az akkumulátor platformjának nevezünk. Minél kisebb a kisülési sebesség,
Minél hosszabb a peron területe, annál nagyobb a platform feszültsége, annál lassabb a feszültségesés.
3) Amikor az akkumulátor töltöttsége majdnem befejeződik, az akkumulátor terhelési feszültsége hirtelen csökkenni kezd, amíg el nem éri a kisülési stop feszültséget.
A tesztelés során kétféleképpen lehet adatokat gyűjteni
(1) Gyűjtsük össze az áram, feszültség és idő adatait a beállított Δ t időintervallum szerint;
(2) Gyűjtsük össze az áram-, feszültség- és időadatokat a beállított Δ V feszültségváltozási különbségnek megfelelően. A töltő- és kisütőberendezések pontossága elsősorban az áram pontosságát, a feszültség pontosságát és az idő pontosságát foglalja magában. A 2. táblázat egy bizonyos töltő- és kisütőgép berendezési paramétereit mutatja, ahol % FS a teljes tartomány százalékát jelenti, a 0.05 %RD pedig a mért hiba 0.05%-os tartományában. A töltő és kisütő berendezések általában CNC állandó áramforrást használnak a terhelési ellenállás helyett, így az akkumulátor kimeneti feszültségének semmi köze az áramkör soros ellenállásához vagy parazita ellenállásához, hanem csak az E feszültséghez és a belső ellenálláshoz kapcsolódik. r és az akkumulátorral egyenértékű ideális feszültségforrás I áramköri árama. Ha az ellenállást terhelésre használjuk, az akkumulátor ideális feszültségforrásának feszültségét állítsuk E-re, a belső ellenállást r, a terhelési ellenállást pedig R. Mérjük meg a feszültséget a terhelési ellenállás mindkét végén a feszültséggel. A gyakorlatban azonban az áramkörben vezetékellenállás és szerelvény érintkezési ellenállás (egyenletes parazita ellenállás) van. ábrán látható egyenértékű kapcsolási rajz. A 6. ábra a 3. ábra következő ábráján látható. 3. A gyakorlatban elkerülhetetlenül bevezetik a parazita ellenállást, így a teljes terhelési ellenállás nagy lesz, de a mért feszültség az R terhelési ellenállás mindkét végén lévő feszültség, így bevezetik a hibát.
3. ábra Az ellenálláskisülési módszer elvi blokkvázlata és a tényleges ekvivalens kapcsolási rajza
Ha az I1 árammal rendelkező állandó áramforrást használjuk terhelésként, a kapcsolási rajz és a tényleges egyenértékű kapcsolási rajz a 7. ábrán látható. E, I1 konstans értékek, és r állandó egy bizonyos ideig.
A fenti képletből láthatjuk, hogy A és B két feszültsége állandó, vagyis az akkumulátor kimeneti feszültsége nincs összefüggésben a hurok soros ellenállásának nagyságával, és ennek természetesen semmi köze. a parazita rezisztenciával. Ezenkívül a négyterminális mérési mód az akkumulátor kimeneti feszültségének pontosabb mérését teszi lehetővé.
4. ábra Az állandó áramforrás terhelésének berendezés blokkvázlata és tényleges egyenértékű kapcsolási rajza
A párhuzamos forrás olyan tápegység, amely állandó áramot tud biztosítani a terhelésnek. A kimeneti áramot továbbra is állandó szinten tudja tartani, ha a külső tápegység ingadozik és az impedancia karakterisztikája megváltozik.
A töltést és kisütést vizsgáló berendezés általában a félvezető eszközt használja áramlási elemként. A félvezető eszköz vezérlőjelének beállításával különböző jellemzőkkel rendelkező terhelést tud szimulálni, például állandó áramot, állandó nyomást és állandó ellenállást stb. A lítium-ion akkumulátor kisülési tesztmódja elsősorban az állandó áramkisülést, az állandó ellenállás-kisülést, az állandó teljesítményű kisülést stb. tartalmazza. Minden kisütési módban felosztható a folyamatos kisülés és az intervallumkisülés is, amelyben az idő hosszának megfelelően, az intervallumkisülés szakaszos kisülésre és impulzuskisülésre osztható. A kisütési teszt során az akkumulátor a beállított üzemmódnak megfelelően lemerül, és a beállított feltételek elérése után leáll. A kisütési lekapcsolási feltételek közé tartozik a feszültség-lezárás beállítása, a beállítási idő lekapcsolása, a kapacitáslezárás beállítása, a negatív feszültséggradiens-lekapcsolás beállítása stb. Az akkumulátor kisülési feszültségének változása összefügg a kisülési rendszerrel, az, hogy a kisülési görbe változását a kisülési rendszer is befolyásolja, beleértve: kisülési áramot, kisülési hőmérsékletet, kisülési lezáró feszültséget; szakaszos vagy folyamatos kisülés. Minél nagyobb a kisülési áram, annál gyorsabban esik le az üzemi feszültség; a kisülési hőmérséklettel a kisülési görbe finoman változik.
(1) Állandó áramú kisülés
Az állandó áramkisülésnél az áramérték be van állítva, majd az áramértéket a CNC állandó áramforrás beállításával érik el, hogy megvalósítsák az akkumulátor állandó áramkisülését. Ezzel egyidejűleg összegyűjtik az akkumulátor végfeszültségváltozását, hogy észleljék az akkumulátor kisülési jellemzőit. Az állandó áramkisülés ugyanazon kisülési áram kisülése, de az akkumulátor feszültsége tovább csökken, így a teljesítmény tovább csökken. Az 5. ábra a lítium-ion akkumulátorok állandó áramkisülésének feszültség- és áramgörbéje. Az állandó áramkisülésnek köszönhetően az időtengely könnyen konvertálható a kapacitás (áram és idő szorzata) tengelyévé. Az 5. ábra a feszültség-kapacitás görbét mutatja állandó áramkisülésnél. Az állandó áramú kisülés a leggyakrabban használt kisütési módszer a lítium-ion akkumulátorteszteknél.
5. ábra állandó áramú állandó feszültségű töltés és állandó áram kisülési görbéi különböző szorzósebességek mellett
(2) Állandó teljesítményű kisülés
Amikor az állandó teljesítmény lemerül, először az állandó teljesítményű P értéket állítjuk be, és az akkumulátor U kimeneti feszültségét gyűjtjük össze. A kisütési folyamatban a P állandónak kell lennie, de U folyamatosan változik, ezért folyamatosan be kell állítani a CNC állandó áramforrás I áramát az I = P / U képlet szerint az állandó teljesítményű kisülés céljának eléréséhez. . Tartsa a kisülési teljesítményt változatlan, mert az akkumulátor feszültsége a kisülési folyamat során tovább csökken, így az állandó teljesítményű kisülésben az áram tovább emelkedik. Az állandó teljesítménykisülésnek köszönhetően az idő koordináta tengely könnyen átalakul energia (a teljesítmény és az idő szorzata) koordináta tengelyévé.
6. ábra Állandó teljesítményű töltési és kisütési görbék különböző megkettőzési sebességeknél
Az állandó áramkisülés és az állandó teljesítményű kisülés összehasonlítása
7. ábra: (a) töltési és kisütési kapacitás diagram különböző arányoknál; b) töltési és kisütési görbe
A 7. ábra a különböző arányú töltési és kisütési tesztek eredményeit mutatja a két üzemmódban lítium-vas-foszfát akkumulátor. ábrán látható kapacitásgörbe szerint. A 7 (a) ábrán látható, hogy a töltő- és kisütési áram állandó áramú üzemmódban történő növekedésével az akkumulátor tényleges töltési és kisütési kapacitása fokozatosan csökken, de a változási tartomány viszonylag kicsi. Az akkumulátor tényleges töltési és kisütési kapacitása a teljesítmény növekedésével fokozatosan csökken, és minél nagyobb a szorzó, annál gyorsabban csökken a kapacitás. Az 1 órás sebességű kisülési kapacitás kisebb, mint az állandó áramlási módnál. Ugyanakkor, ha a töltési-kisütési sebesség alacsonyabb, mint az 5 órás sebesség, akkor az akkumulátor kapacitása nagyobb állandó teljesítmény mellett, míg az akkumulátor kapacitása nagyobb, mint az 5 órás sebesség nagyobb állandó áram mellett.
A 7 (b) ábrán látható a kapacitás-feszültség görbe alacsony arány mellett, lítium-vas-foszfát akkumulátor kétmódusú kapacitás-feszültség görbéje, valamint a töltési és kisütési feszültség platformváltozása nem nagy, de magas arány mellett, állandó áram-állandó feszültség mód állandó feszültség ideje jelentősen hosszabb, és a töltési feszültség platform jelentősen megnőtt, kisülési feszültség platform jelentősen csökken.
(3) Állandó ellenállású kisülés
Állandó ellenállású kisüléskor először egy állandó R ellenállásértéket állítunk be, amely összegyűjti az U akkumulátor kimeneti feszültségét. A kisülési folyamat során az R állandónak kell lennie, de U folyamatosan változik, így a CNC állandó áramának jelenlegi I értéke. A forrást folyamatosan be kell állítani az I=U / R képlet szerint, hogy elérjük az állandó ellenállású kisülés célját. Az akkumulátor feszültsége a kisülési folyamatban mindig csökken, az ellenállás pedig azonos, így az I kisülési áram is csökkenő folyamat.
(4) Folyamatos kisülés, szakaszos kisülés és impulzuskisülés
Az akkumulátor állandó áramerősséggel, állandó teljesítménnyel és állandó ellenállással lemerül, miközben az időzítési funkciót használja a folyamatos kisülés, szakaszos kisütés és impulzuskisülés szabályozására. A 11. ábra egy tipikus impulzustöltési/kisütési teszt áram- és feszültséggörbéit mutatja.
8. ábra Áramgörbék és feszültséggörbék tipikus impulzusos töltés-kisütési vizsgálatokhoz
A kisülési görbe az akkumulátor feszültségének, áramának, kapacitásának és egyéb időbeli változásainak görbéjét jelenti a kisülési folyamat során. A töltési és kisülési görbén található információk nagyon gazdagok, beleértve a kapacitást, az energiát, az üzemi feszültséget és a feszültségplatformot, az elektródapotenciál és a töltési állapot közötti kapcsolatot stb. A kisülési teszt során rögzített fő adat az idő az áram és a feszültség alakulása. Ezekből az alapadatokból számos paraméter nyerhető. Az alábbiakban a kisülési görbével nyerhető paramétereket részletezzük.
(1) Feszültség
A lítium-ion akkumulátor kisütési tesztje során a feszültség paraméterei elsősorban a feszültség platformot, a középfeszültséget, az átlagos feszültséget, a lekapcsolási feszültséget stb. tartalmazzák. A platform feszültsége a megfelelő feszültségérték, amikor a feszültségváltozás minimális és a kapacitásváltozás nagy , amelyet a dQ / dV csúcsértékéből kaphatunk. A medián feszültség az akkumulátor kapacitásának felének megfelelő feszültségérték. Azoknál az anyagoknál, amelyek jobban láthatóak a platformon, mint például a lítium-vas-foszfát és a lítium-titanát, a medián feszültség a platform feszültsége. Az átlagos feszültség a feszültség-kapacitás görbe effektív területe (azaz az akkumulátor kisülési energiája) osztva a kapacitás számítási képlettel: u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. A lekapcsolási feszültség az akkumulátor lemerülésekor megengedett minimális feszültségre vonatkozik. Ha a feszültség alacsonyabb, mint a kisülési feszültség, az akkumulátor mindkét végén a feszültség gyorsan csökken, ami túlzott kisülést eredményez. A túlzott kisülés károsíthatja az elektróda hatóanyagát, elveszítheti reakcióképességét és lerövidítheti az akkumulátor élettartamát. Az első részben leírtak szerint az akkumulátor feszültsége a katód anyagának töltöttségi állapotához és az elektródpotenciálhoz kapcsolódik.
(2) Kapacitás és fajlagos kapacitás
Az akkumulátor kapacitása az akkumulátor által adott kisütési rendszer alatt felszabaduló villamos energia mennyisége (bizonyos I kisülési áram mellett, T kisülési hőmérséklet, V kisülési feszültség), amely jelzi az akkumulátor energiatárolási képességét Ah-ban vagy C-ban. A kapacitást számos elem befolyásolja, mint például a kisülési áram, a kisülési hőmérséklet stb. A kapacitás méretét a pozitív és negatív elektródákban lévő hatóanyagok mennyisége határozza meg.
Elméleti kapacitás: a reakcióban a hatóanyag által adott kapacitás.
Tényleges kapacitás: egy bizonyos ürítési rendszer alatt felszabaduló tényleges kapacitás.
Névleges kapacitás: az akkumulátor által a tervezett kisülési feltételek mellett garantált minimális teljesítményre vonatkozik.
A kisütési vizsgálat során a kapacitás kiszámítása az áram időbeli integrálásával történik, azaz C = I (t) dt, állandó áram t-ben állandó kisülés, C = I (t) dt = I t; állandó ellenállás R kisülés, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * out (u az átlagos kisülési feszültség, t a kisülési idő).
Fajlagos kapacitás: A különböző akkumulátorok összehasonlítása érdekében bevezetjük a fajlagos kapacitás fogalmát. A fajlagos kapacitás az egységnyi tömeg vagy az egységnyi térfogatú elektróda hatóanyaga által adott kapacitást jelenti, amelyet tömegfajlagos kapacitásnak vagy térfogatspecifikus kapacitásnak nevezünk. A szokásos számítási módszer: fajlagos kapacitás = akkumulátor első kisütési kapacitása / (hatóanyag tömeg * hatóanyag felhasználási arány)
Az akkumulátor kapacitását befolyásoló tényezők:
a. Az akkumulátor kisülési árama: minél nagyobb az áram, a kimeneti kapacitás csökken;
b. Az akkumulátor kisütési hőmérséklete: ha a hőmérséklet csökken, a kimeneti kapacitás csökken;
c. Az akkumulátor kisülési megszakító feszültsége: az elektróda anyaga által beállított kisülési idő és magának az elektróda reakciójának határa általában 3.0 V vagy 2.75 V.
d. Az akkumulátor töltési és kisütési ideje: az akkumulátor többszöri töltése és kisütése után az elektróda anyagának meghibásodása miatt az akkumulátor képes lesz csökkenteni az akkumulátor kisütési kapacitását.
e. Az akkumulátor töltési körülményei: töltési sebesség, hőmérséklet, lekapcsolási feszültség befolyásolják az akkumulátor kapacitását, így meghatározzák a kisütési kapacitást.
Az akkumulátor kapacitásának meghatározásának módja:
A különböző iparágakban a munkakörülményektől függően eltérő vizsgálati szabványok vonatkoznak. A 3C termékekhez készült lítium-ion akkumulátorok esetében a GB / T18287-2000 Általános előírások a lítium-ion akkumulátorokhoz mobiltelefonokhoz nemzeti szabvány szerint az akkumulátor névleges kapacitásának vizsgálati módszere a következő: a) töltés: 0.2C5A töltés; b) kisütés: 0.2C5A kisütés; c) öt ciklus, amelyből egy minősített.
Az elektromos járműiparban a GB / T 31486-2015 „Elektromos teljesítménykövetelmények és vizsgálati módszerek elektromos járművek akkumulátoraihoz” című nemzeti szabvány szerint az akkumulátor névleges kapacitása az akkumulátor által szobahőmérsékleten felszabaduló kapacitásra (Ah) vonatkozik. 1I1 (A) áramkisüléssel, hogy elérje a lezáró feszültséget, amelyben I1 1 órás sebességű kisülési áram, amelynek értéke C1 (A). A vizsgálati módszer a következő:
A) Szobahőmérsékleten állítsa le az állandó feszültséget az állandó áramú töltésnél a vállalkozás által megadott töltésvégi feszültségre, és állítsa le a töltést, ha a töltés befejező árama 0.05I1 (A) értékre csökken, és tartsa a töltést 1 órán keresztül. töltés.
Bb) Szobahőmérsékleten az akkumulátort 1I1 (A) áramerősséggel kisütjük, amíg a kisülés el nem éri a vállalkozási műszaki feltételekben meghatározott kisütési lezáró feszültséget;
C) mért kisülési kapacitás (Ah-val mérve), kiszámítja a kisülési fajlagos energiát (Wh / kg-ban mérve);
3 d) Ismételje meg az a) -) c) lépéseket 5-ször. Ha 3 egymást követő teszt extrém eltérése kisebb, mint a névleges kapacitás 3%-a, a tesztet előre be lehet fejezni, és az utolsó 3 teszt eredményeit átlagolni lehet.
(3) Töltési állapot, SOC
Az SOC (State of Charge) egy töltöttségi állapot, amely az akkumulátor maradék kapacitásának és a teljes töltési állapotának arányát jelenti egy bizonyos kisülési sebesség mellett egy bizonyos időtartam vagy hosszú idő után. A "nyílt áramkörű feszültség + óra idejű integráció" módszer a nyitott áramkörű feszültség módszert használja az akkumulátor kezdeti állapotú töltési kapacitásának becslésére, majd az óra idejű integrációs módszert használja az akku által fogyasztott teljesítmény meghatározásához. -időintegrációs módszer. Az elfogyasztott teljesítmény a kisülési áram és a kisülési idő szorzata, a maradék teljesítmény pedig egyenlő a kezdeti teljesítmény és a felvett teljesítmény különbségével. A nyitott áramköri feszültség és az egyórás integrál közötti SOC matematikai becslés:
ahol CN a névleges kapacitás; η a töltés-kisütés hatásfoka; T az akkumulátor használati hőmérséklete; I az akkumulátor árama; t az akkumulátor lemerülési ideje.
DOD (Depth of Discharge) a kisülési mélység, a kisülési fok mértéke, amely a kisülési kapacitás százalékos aránya a teljes kisülési kapacitáshoz viszonyítva. A kisülési mélység nagymértékben összefügg az akkumulátor élettartamával: minél mélyebb a kisülési mélység, annál rövidebb az élettartama. Az összefüggés kiszámítása SOC = 100% -DOD esetén történik
4) Energia és fajlagos energia
Azt az elektromos energiát, amelyet az akkumulátor bizonyos körülmények között külső munkával képes leadni, az akkumulátor energiájának nevezzük, és a mértékegységet általában wh-ban fejezik ki. A kisülési görbében az energiát a következőképpen számítjuk ki: W = U (t) * I (t) dt. Állandó áramú kisülésnél W = I * U (t) dt = It * u (u az átlagos kisülési feszültség, t a kisülési idő)
a. Elméleti energia
Az akkumulátor kisülési folyamata egyensúlyi állapotban van, és a kisülési feszültség megtartja az elektromotoros erő (E) értékét, a hatóanyag felhasználási aránya 100%. Ilyen körülmények között az akkumulátor kimeneti energiája az elméleti energia, vagyis a reverzibilis akkumulátor által állandó hőmérsékleten és nyomáson végzett maximális munka.
b. A tényleges energia
Az akkumulátor kisülésének tényleges kimenő energiáját tényleges energiának nevezik, az elektromos járműipari előírások ("GB / T 31486-2015 Power Battery Electrical Performance Requirements and Test Methods for Electric Vehicles"), az akkumulátor szobahőmérsékleten 1I1 (A) ) áramkisülés, hogy elérje a lezáró feszültség által felszabaduló energiát (Wh), amelyet névleges energiának nevezünk.
c. fajlagos energia
Az akkumulátor egységnyi tömegre és térfogatra jutó energiáját tömeg- vagy térfogat-fajlagos energiának nevezzük, más néven energiasűrűségnek. wh/kg vagy wh/l egységekben.
A kisülési görbe legalapvetőbb formája a feszültség-idő és az áramidő görbe. Az időtengely számításának átalakítása révén a közös kisülési görbének van feszültség-kapacitás (fajlagos kapacitás) görbe, feszültség-energia (fajlagos energia) görbe, feszültség-SOC görbe és így tovább.
(1) Feszültség-idő és áramidő görbe
9. ábra Feszültség-idő és áram-idő görbék
(2) Feszültség-kapacitás görbe
10. ábra Feszültség-kapacitás görbe
(3) Feszültség-energia görbe
ábra 11. ábra Feszültség-energia görbe
válaszoljon 6 órán belül, bármilyen kérdést szívesen fogadunk!
