Komplexní průvodce analýzou křivky vybíjení lithium-iontové baterie

Nejčastěji používaný test výkonu lithium-iontové baterie - strategie analýzy vybíjecí křivky

Když se lithium-iontová baterie vybije, její pracovní napětí se neustále mění s plynutím času. Pracovní napětí baterie se používá jako ordináta, doba vybíjení nebo kapacita nebo stav nabití (SOC) nebo hloubka vybití (DOD) jako úsečka a nakreslená křivka se nazývá vybíjecí křivka. Abychom pochopili charakteristiku vybíjení baterie, musíme nejprve porozumět principu napětí baterie.

[Napětí baterie]

Aby elektrodová reakce vytvořila baterii, musí splňovat následující podmínky: proces ztráty elektronu při chemické reakci (tj. oxidační proces) a proces získávání elektronu (tj. proces redukční reakce) musí být odděleny ve dvou různých oblastech, a to ve dvou různých oblastech. která se liší od obecné redoxní reakce; redoxní reakce aktivní látky dvou elektrod musí být přenášena vnějším obvodem, což je odlišné od reakce mikrobaterie v procesu koroze kovu. Napětí baterie je rozdíl potenciálů mezi kladnou a zápornou elektrodou. Mezi specifické klíčové parametry patří napětí naprázdno, pracovní napětí, vypínací napětí nabíjení a vybíjení atd.

[Elektrodový potenciál materiálu lithium-iontové baterie]

Potenciál elektrody se týká ponoření pevného materiálu do roztoku elektrolytu, což ukazuje elektrický efekt, tj. potenciální rozdíl mezi povrchem kovu a roztoku. Tento potenciálový rozdíl se nazývá potenciál kovu v roztoku nebo potenciál elektrody. Stručně řečeno, elektrodový potenciál je tendence iontu nebo atomu získat elektron.

Proto pro určitý materiál kladné nebo záporné elektrody, když je umístěn do elektrolytu s lithiovou solí, je její elektrodový potenciál vyjádřen jako:

Kde φ c je elektrodový potenciál této látky. Standardní potenciál vodíkové elektrody byl nastaven na 0.0 V.

[Napětí baterie naprázdno]

Elektromotorická síla baterie je teoretická hodnota vypočtená podle reakce baterie pomocí termodynamické metody, to znamená, že rozdíl mezi rovnovážným elektrodovým potenciálem baterie a kladnými a zápornými elektrodami při přerušení obvodu je maximální hodnota. že baterie může dát napětí. Ve skutečnosti kladné a záporné elektrody nejsou nutně v termodynamickém rovnovážném stavu v elektrolytu, to znamená, že potenciál elektrody stanovený kladnými a zápornými elektrodami baterie v roztoku elektrolytu obvykle není rovnovážný elektrodový potenciál, takže napětí naprázdno baterie je obecně menší než její elektromotorická síla. Pro elektrodovou reakci:

Vzhledem k nestandardnímu stavu složky reaktantu a aktivitě (nebo koncentraci) aktivní složky v čase je skutečné napětí naprázdno článku upraveno energetickou rovnicí:

Kde R je plynová konstanta, T je reakční teplota a a je aktivita nebo koncentrace složky. Napětí naprázdno baterie závisí na vlastnostech materiálu kladné a záporné elektrody, elektrolytu a teplotních podmínkách a je nezávislé na geometrii a velikosti baterie. Příprava materiálu lithiové iontové elektrody do sloupu a lithiový plech sestavený do knoflíkové poloviční baterie může měřit materiál elektrody v různém stavu SOC otevřeného napětí, křivka otevřeného napětí je reakce stavu nabití materiálu elektrody, pokles napětí při skladování baterie, ale není příliš velký, pokud je pokles otevřeného napětí příliš rychlý nebo amplituda je abnormální jev. Změna stavu povrchu bipolárních aktivních látek a samovybíjení baterie jsou hlavními důvody poklesu napětí naprázdno při skladování, včetně změny maskovací vrstvy tabulky materiálů kladných a záporných elektrod; změna potenciálu způsobená termodynamickou nestabilitou elektrody, rozpouštěním a precipitací kovových cizích nečistot a mikrozkratem způsobeným membránou mezi kladnou a zápornou elektrodou. Když lithium-iontová baterie stárne, změna hodnoty K (pokles napětí) je procesem tvorby a stability filmu SEI na povrchu materiálu elektrody. Pokud je pokles napětí příliš velký, uvnitř je mikrozkrat a baterie je posouzena jako nekvalifikovaná.

[Polarizace baterie]

Při průchodu proudu elektrodou se jev, že se elektroda odchyluje od rovnovážného elektrodového potenciálu, nazývá polarizace a polarizace generuje přepětí. Podle příčin polarizace lze polarizaci rozdělit na ohmickou polarizaci, koncentrační polarizaci a elektrochemickou polarizaci. OBR. 2 je typická vybíjecí křivka baterie a vliv různé polarizace na napětí.

 Obrázek 1. Typická vybíjecí křivka a polarizace

(1) Ohmická polarizace: způsobená odporem každé části baterie, hodnota poklesu tlaku se řídí ohmovým zákonem, proud se snižuje, polarizace se okamžitě snižuje a proud zmizí okamžitě poté, co se zastaví.

(2) Elektrochemická polarizace: polarizace je způsobena pomalou elektrochemickou reakcí na povrchu elektrody. S tím, jak se proud zmenšuje, výrazně klesl v rámci mikrosekundové úrovně.

(3) Koncentrační polarizace: v důsledku zpomalení procesu iontové difúze v roztoku se při určitém proudu polarizuje rozdíl koncentrací mezi povrchem elektrody a tělem roztoku. Tato polarizace klesá nebo mizí, jak elektrický proud klesá v makroskopických sekundách (několik sekund až desítek sekund).

Vnitřní odpor baterie se zvyšuje s rostoucím vybíjecím proudem baterie, což je hlavně proto, že velký vybíjecí proud zvyšuje trend polarizace baterie a čím větší je vybíjecí proud, tím je trend polarizace zřetelnější, jak je znázorněno na obrázku 2. Podle Ohmova zákona: V=E0-IRT, se zvýšením celkového vnitřního odporu RT se odpovídajícím způsobem zkracuje doba potřebná k tomu, aby napětí baterie dosáhlo vybíjecího vypínacího napětí, takže kapacita spouštění je také snížena.

Obrázek 2. Vliv proudové hustoty na polarizaci

Lithium-iontová baterie je v podstatě druh lithium-iontové koncentrační baterie. Proces nabíjení a vybíjení lithium-iontové baterie je proces vkládání a odstraňování iontů lithia do kladných a záporných elektrod. Mezi faktory ovlivňující polarizaci lithium-iontových baterií patří:

(1) Vliv elektrolytu: nízká vodivost elektrolytu je hlavním důvodem polarizace lithium-iontových baterií. V obecném teplotním rozsahu je vodivost elektrolytu používaného pro lithium-iontové baterie obecně pouze 0.01~0.1S/cm, což je jedno procento vodného roztoku. Když se tedy lithium-iontové baterie vybíjejí vysokým proudem, je na doplnění Li + z elektrolytu pozdě a dojde k polarizačnímu jevu. Zlepšení vodivosti elektrolytu je klíčovým faktorem pro zlepšení vysokoproudové vybíjecí kapacity lithium-iontových baterií.

(2) Vliv pozitivních a negativních materiálů: delší kanál pozitivního a negativního materiálu difúze velkých částic lithných iontů k povrchu, což nevede k velké rychlosti výboje.

(3) Vodivé činidlo: obsah vodivého činidla je důležitým faktorem ovlivňujícím výkon výboje s vysokým poměrem. Pokud je obsah vodivého činidla v katodovém vzorci nedostatečný, elektrony se při vybití velkého proudu nemohou včas přenést a polarizační vnitřní odpor se rychle zvýší, takže napětí baterie se rychle sníží na vybíjecí napětí. .

(4) Vliv konstrukce pólu: tloušťka pólu: v případě velkého proudového výboje je reakční rychlost aktivních látek velmi rychlá, což vyžaduje rychlé zapuštění a uvolnění lithného iontu do materiálu. Pokud je pólová deska tlustá a dráha difúze iontů lithia se zvyšuje, směr tloušťky pólu vytvoří velký gradient koncentrace iontů lithia.

Hustota zhutnění: hustota zhutnění pólového plechu je větší, póry se zmenšují a dráha pohybu lithných iontů ve směru tloušťky pólového plechu je delší. Pokud je navíc hustota zhutnění příliš velká, zmenšuje se kontaktní plocha mezi materiálem a elektrolytem, ​​zmenší se místo reakce elektrody a také se zvýší vnitřní odpor baterie.

(5) Vliv SEI membrány: vytvoření SEI membrány zvyšuje odpor rozhraní elektroda / elektrolyt, což má za následek napěťovou hysterezi nebo polarizaci.

[Provozní napětí baterie]

Provozní napětí, také známé jako koncové napětí, označuje potenciální rozdíl mezi kladnými a zápornými elektrodami baterie, když proud teče obvodem v pracovním stavu. V pracovním stavu vybití baterie, když proud protéká baterií, by měl být překonán odpor způsobený vnitřním odporem, což způsobí ohmický pokles tlaku a polarizaci elektrody, takže pracovní napětí je vždy nižší než napětí naprázdno, a při nabíjení je koncové napětí vždy vyšší než napětí naprázdno. To znamená, že výsledkem polarizace je koncové napětí vybití baterie nižší než elektromotorický potenciál baterie, který je vyšší než elektromotorický potenciál nabíjené baterie.

Vzhledem k existenci polarizačního jevu, okamžitému napětí a skutečnému napětí v procesu nabíjení a vybíjení. Při nabíjení je okamžité napětí o něco vyšší než skutečné napětí, polarizace mizí a napětí klesá při poklesu okamžitého napětí a skutečného napětí po vybití.

Abychom shrnuli výše uvedený popis, výraz je:

E +, E- -představují potenciály kladných a záporných elektrod, E + 0 a E- -0 představují rovnovážný elektrodový potenciál kladných a záporných elektrod, VR představuje ohmické polarizační napětí a η + , η - -představují přepětí kladných a záporných elektrod.

[Základní princip vybíjecí zkoušky]

Po základním pochopení napětí baterie jsme začali analyzovat vybíjecí křivku lithium-iontových baterií. Výbojová křivka v podstatě odráží stav elektrody, což je superpozice změn stavu kladných a záporných elektrod.

Křivku napětí lithium-iontových baterií v průběhu procesu vybíjení lze rozdělit do tří stupňů

1) V počáteční fázi baterie napětí rychle klesá a čím větší je rychlost vybíjení, tím rychleji klesá napětí;

2) Napětí baterie vstupuje do fáze pomalé změny, která se nazývá oblast platformy baterie. Čím menší je rychlost vybíjení,

Čím delší je doba trvání oblasti platformy, čím vyšší je napětí platformy, tím pomalejší je pokles napětí.

3) Když je napájení baterie téměř ukončeno, napětí zátěže baterie začne prudce klesat, dokud není dosaženo napětí pro zastavení vybíjení.

Během testování existují dva způsoby sběru dat

(1) Sbírejte data proudu, napětí a času podle nastaveného časového intervalu Δ t;

(2) Sbírejte údaje o proudu, napětí a čase podle nastaveného rozdílu změny napětí Δ V. Přesnost nabíjecího a vybíjecího zařízení zahrnuje především přesnost proudu, přesnost napětí a přesnost času. Tabulka 2 ukazuje parametry zařízení určitého nabíjecího a vybíjecího stroje, kde % FS představuje procento z plného rozsahu a 0.05 % RD označuje naměřenou chybu v rozsahu 0.05 % odečtu. Nabíjecí a vybíjecí zařízení obecně používá CNC zdroj konstantního proudu namísto zátěžového odporu pro zátěž, takže výstupní napětí baterie nemá nic společného se sériovým odporem nebo parazitním odporem v obvodu, ale souvisí pouze s napětím E a vnitřním odporem r a obvodový proud I ideálního zdroje napětí ekvivalentního k baterii. Pokud je odpor použit pro zátěž, nastavte napětí ideálního zdroje napětí ekvivalentu baterie na E, vnitřní odpor je r a odpor zátěže je R. Změřte napětí na obou koncích odporu zátěže pomocí napětí měřiče, jak je znázorněno na obrázku výše na obrázku 6. V praxi však existuje v obvodu odpor vedení a kontaktní odpor přípravku (rovnoměrný parazitní odpor). Ekvivalentní schéma zapojení znázorněné na Obr. 3 je znázorněn na následujícím obrázku OBR. 3. V praxi se nevyhnutelně zavádí parazitní odpor, takže celkový odpor zátěže se zvětší, ale měřené napětí je napětí na obou koncích odporu zátěže R, takže se zavede chyba.

 Obr. 3 Principiální blokové schéma a skutečné náhradní schéma zapojení metody odporového výboje

Při použití zdroje konstantního proudu s proudem I1 jako zátěže je schematický diagram a skutečné náhradní schéma zapojení znázorněno na obrázku 7. E, I1 jsou konstantní hodnoty a r je konstantní po určitou dobu.

Z výše uvedeného vzorce vidíme, že dvě napětí A a B jsou konstantní, to znamená, že výstupní napětí baterie nesouvisí s velikostí sériového odporu ve smyčce a samozřejmě to nemá nic společného. s parazitní rezistencí. Režim čtyřsvorkového měření navíc může dosáhnout přesnějšího měření výstupního napětí baterie.

Obrázek 4 Equiple blokové schéma a skutečné ekvivalentní schéma zapojení zdroje konstantního proudu

Souběžný zdroj je napájecí zařízení, které může dodávat zátěži konstantní proud. Stále může udržovat konstantní výstupní proud, když externí napájení kolísá a mění se impedanční charakteristika.

[Režim testu vybíjení]

Zařízení pro testování nabíjení a vybíjení obecně používá jako průtokový prvek polovodičové zařízení. Úpravou řídicího signálu polovodičového zařízení může simulovat zatížení různých charakteristik, jako je konstantní proud, konstantní tlak a konstantní odpor a tak dále. Režim testu vybíjení lithium-iontové baterie zahrnuje především vybíjení konstantním proudem, vybíjení konstantním odporem, vybíjení konstantním výkonem atd. V každém režimu vybíjení lze také rozdělit nepřetržité vybíjení a intervalové vybíjení, ve kterém podle délky času, intervalový výboj lze rozdělit na přerušovaný výboj a pulzní výboj. Při testu vybíjení se baterie vybíjí podle nastaveného režimu a po dosažení nastavených podmínek se vybíjí. Podmínky přerušení vybíjení zahrnují nastavení odpojení napětí, nastavení doby vypnutí, nastavení odpojení kapacity, nastavení vypínání záporným gradientem napětí atd. Změna vybíjecího napětí baterie souvisí s vybíjecím systémem, který změna vybíjecí křivky je také ovlivněna vybíjecím systémem, včetně: vybíjecího proudu, vybíjecí teploty, vybíjecího koncového napětí; přerušovaný nebo nepřetržitý výboj. Čím větší je vybíjecí proud, tím rychleji klesá provozní napětí; s teplotou výtlaku se křivka výtlaku mírně mění.

(1) Vybíjení konstantního proudu

Při vybíjení konstantního proudu se nastaví hodnota proudu a pak se aktuální hodnota dosáhne nastavením zdroje konstantního proudu CNC tak, aby se realizovalo vybíjení baterie konstantním proudem. Současně se shromažďuje změna koncového napětí baterie, aby se zjistila charakteristika vybíjení baterie. Vybíjení konstantním proudem je vybití stejného vybíjecího proudu, ale napětí baterie stále klesá, takže výkon stále klesá. Obrázek 5 je křivka napětí a proudu konstantního vybíjení lithium-iontových baterií. Díky konstantnímu vybíjení proudu se časová osa snadno převede na osu kapacity (součin proudu a času). Obrázek 5 ukazuje křivku napětí-kapacita při vybíjení konstantním proudem. Vybíjení konstantním proudem je nejběžněji používanou metodou vybíjení při testech lithium-iontových baterií.

Obrázek 5 křivky nabíjení konstantním proudem a vybíjení konstantním proudem při různých rychlostech násobiče

(2) Konstantní vybíjení energie

Když se konstantní výkon vybije, nastaví se nejprve hodnota konstantního výkonu P a shromáždí se výstupní napětí U baterie. V procesu vybíjení je požadováno, aby P bylo konstantní, ale U se neustále mění, takže je nutné plynule upravovat proud I zdroje konstantního proudu CNC podle vzorce I = P / U, aby bylo dosaženo účelu vybíjení konstantního výkonu . Udržujte vybíjecí výkon nezměněný, protože napětí baterie během procesu vybíjení stále klesá, takže proud ve stálém vybíjení stále stoupá. Díky konstantnímu vybíjení výkonu se časová souřadnicová osa snadno přemění na energetickou (součin výkonu a času) souřadnicovou osu.

Obrázek 6 Křivky nabíjení a vybíjení s konstantním výkonem při různých rychlostech zdvojení

Porovnání mezi vybíjením konstantním proudem a vybíjením konstantním výkonem

Obrázek 7: (a) diagram kapacity nabíjení a vybíjení při různých poměrech; b) křivka nabíjení a vybíjení

 Obrázek 7 ukazuje výsledky testů různého poměru nabíjení a vybíjení ve dvou režimech lithium-železo fosfátová baterie. Podle kapacitní křivky na Obr. 7 (a), se zvyšováním nabíjecího a vybíjecího proudu v režimu konstantního proudu skutečná kapacita nabíjení a vybíjení baterie postupně klesá, ale rozsah změny je relativně malý. Skutečná kapacita nabíjení a vybíjení baterie se s nárůstem výkonu postupně snižuje a čím větší je násobič, tím rychleji klesá kapacita. Kapacita vypouštění 1 h je nižší než v režimu konstantního průtoku. Současně, když je rychlost nabíjení-vybíjení nižší než 5 hodin, je kapacita baterie vyšší za podmínek konstantního napájení, zatímco kapacita baterie je vyšší než rychlost 5 hodin je vyšší za podmínek konstantního proudu.

Z obrázku 7 (b) je znázorněna křivka kapacita-napětí, za podmínek nízkého poměru, dvourežimová křivka kapacity a napětí lithium-železofosfátové baterie a změna platformy nabíjecího a vybíjecího napětí není velká, ale za podmínek vysokého poměru, konstantní proud-konstantní napětí režim konstantního napětí čas výrazně delší, a nabíjecí napětí platforma výrazně zvýšila, vybíjecí napětí platforma je výrazně snížena.

(3) Konstantní odporový výboj

Při vybíjení konstantního odporu se nejprve nastaví konstantní hodnota odporu R, aby se shromáždilo výstupní napětí baterie U. Během procesu vybíjení je požadováno, aby R bylo konstantní, ale U se neustále mění, takže hodnota proudu I konstantního proudu CNC zdroj by měl být neustále upravován podle vzorce I=U/R, aby bylo dosaženo účelu konstantního odporového vybíjení. Napětí baterie se v procesu vybíjení stále snižuje a odpor je stejný, takže vybíjecí proud I je také klesající proces.

(4) Nepřetržitý výboj, přerušovaný výboj a pulzní výboj

Baterie se vybíjí konstantním proudem, konstantním výkonem a konstantním odporem, přičemž pomocí funkce časování je realizováno řízení nepřetržitého vybíjení, přerušovaného vybíjení a pulzního vybíjení. Obrázek 11 ukazuje křivky proudu a napětí typického testu pulzního nabíjení/vybíjení.

Obrázek 8 Křivky proudu a napětí pro typické testy pulzního nabíjení-vybíjení

[Informace obsažené ve vybíjecí křivce]

Vybíjecí křivka označuje křivku napětí, proudu, kapacity a dalších změn baterie v průběhu procesu vybíjení. Informace obsažené v nabíjecí a vybíjecí křivce jsou velmi bohaté, včetně kapacity, energie, pracovního napětí a napěťové platformy, vztahu mezi potenciálem elektrody a stavem nabití atd. Hlavními údaji zaznamenanými při vybíjecím testu je čas vývoj proudu a napětí. Z těchto základních údajů lze získat mnoho parametrů. Níže jsou uvedeny podrobnosti o parametrech, které lze získat pomocí vybíjecí křivky.

(1) Napětí

Při vybíjecím testu lithium-iontové baterie parametry napětí zahrnují hlavně napěťovou platformu, střední napětí, průměrné napětí, vypínací napětí atd. Napětí platformy je odpovídající hodnota napětí, když je změna napětí minimální a změna kapacity je velká , kterou lze získat z maximální hodnoty dQ / dV. Střední napětí je odpovídající hodnota napětí poloviny kapacity baterie. U materiálů viditelnějších na platformě, jako je fosforečnan lithný a titaničitan lithný, je střední napětí napětí platformy. Průměrné napětí je efektivní plocha křivky napětí-kapacita (tj. energie vybití baterie) dělená vzorcem pro výpočet kapacity je u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Vypínací napětí se vztahuje k minimálnímu napětí povolenému při vybití baterie. Pokud je napětí nižší než vybíjecí napětí, napětí na obou koncích baterie rychle klesne a dojde k nadměrnému vybití. Nadměrné vybití může způsobit poškození aktivní látky elektrody, ztrátu reakční schopnosti a zkrácení životnosti baterie. Jak je popsáno v první části, napětí baterie souvisí se stavem nabití katodového materiálu a potenciálem elektrody.

(2) Kapacita a specifická kapacita

Kapacita baterie označuje množství elektřiny uvolněné baterií při určitém vybíjecím systému (při určitém vybíjecím proudu I, vybíjecí teplotě T, vybíjecím vypínacím napětí V), což udává schopnost baterie ukládat energii v Ah nebo C Kapacita je ovlivněna mnoha prvky, jako je vybíjecí proud, teplota vybíjení atd. Velikost kapacity je dána množstvím aktivních látek v kladných a záporných elektrodách.

Teoretická kapacita: kapacita daná účinnou látkou v reakci.

Skutečná kapacita: skutečná kapacita uvolněná v rámci určitého vypouštěcího systému.

Jmenovitá kapacita: označuje minimální množství energie zaručené baterií za navržených podmínek vybíjení.

Při vybíjecím testu se kapacita vypočítá integrací proudu v čase, tj. C = I (t) dt, konstantní proud v t konstantního vybití, C = I (t) dt = I t; konstantní odpor R výboj, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * out (u je průměrné vybíjecí napětí, t je doba vybíjení).

Specifická kapacita: Aby bylo možné porovnat různé baterie, je zaveden koncept specifické kapacity. Specifickou kapacitou se rozumí kapacita daná účinnou látkou jednotkové hmotnosti nebo jednotkové objemové elektrody, která se nazývá hmotnostně specifická kapacita nebo objemová specifická kapacita. Obvyklá metoda výpočtu je: specifická kapacita = kapacita prvního vybití baterie / (hmotnost účinné látky * míra využití účinné látky)

Faktory ovlivňující kapacitu baterie:

A. Vybíjecí proud baterie: čím větší proud, tím klesá výstupní kapacita;

b. Teplota vybíjení baterie: při poklesu teploty se snižuje výstupní kapacita;

C. Vybíjecí vypínací napětí baterie: doba vybíjení nastavená materiálem elektrody a mez vlastní reakce elektrody je obecně 3.0 V nebo 2.75 V.

d. Doby nabíjení a vybíjení baterie: po vícenásobném nabití a vybití baterie, v důsledku selhání materiálu elektrody, bude baterie schopna snížit vybíjecí kapacitu baterie.

E. Podmínky nabíjení baterie: rychlost nabíjení, teplota, vypínací napětí ovlivňují kapacitu baterie a tím určují kapacitu vybíjení.

 Způsob stanovení kapacity baterie:

Různá průmyslová odvětví mají různé zkušební normy podle pracovních podmínek. Pro lithium-iontové baterie pro 3C produkty podle národní normy GB / T18287-2000 Obecná specifikace pro lithium-iontové baterie pro mobilní telefony je metoda testování jmenovité kapacity baterie následující: a) nabíjení: nabíjení 0.2C5A; b) vybíjení: 0.2C5A vybíjení; c) pět cyklů, z nichž jeden je kvalifikovaný.

Pro průmysl elektrických vozidel se podle národní normy GB / T 31486-2015 Požadavky na elektrický výkon a zkušební metody pro napájecí baterii pro elektrická vozidla jmenovitá kapacita baterie vztahuje na kapacitu (Ah) uvolněnou baterií při pokojové teplotě. s vybíjecím proudem 1I1 (A) k dosažení koncového napětí, ve kterém I1 je 1 hodinový vybíjecí proud, jehož hodnota je rovna C1 (A). Testovací metoda je:

A) Při pokojové teplotě zastavte konstantní napětí při nabíjení s nabíjením konstantním proudem na koncové napětí nabíjení specifikované podnikem a zastavte nabíjení, když koncový proud nabíjení klesne na 0.05I1 (A), a podržte nabíjení po dobu 1 hodiny. nabíjení.

Bb) Při pokojové teplotě se baterie vybíjí proudem 1I1 (A), dokud vybíjení nedosáhne vybíjecího ukončovacího napětí stanoveného v podnikových technických podmínkách;

C) naměřená kapacita výboje (měřená v Ah), výpočet měrné energie výboje (měřená ve Wh / kg);

3 d) Opakujte kroky a) -) c) 5x. Když je extrémní rozdíl 3 po sobě jdoucích testů menší než 3 % jmenovité kapacity, test může být ukončen předem a výsledky posledních 3 testů mohou být zprůměrovány.

(3) Stav nabití, SOC

SOC (State of Charge) je stav nabití, představující poměr zbývající kapacity baterie ke stavu plného nabití po určité době nebo po dlouhé době při určité rychlosti vybíjení. Metoda "napětí naprázdno + hodinová integrace" používá metodu napětí naprázdno k odhadu počáteční kapacity nabití baterie a poté používá metodu hodinové integrace k získání energie spotřebované akumulátorem. - metoda časové integrace. Spotřebovaný výkon je součinem vybíjecího proudu a doby vybíjení a zbývající výkon se rovná rozdílu mezi počátečním výkonem a spotřebovaným výkonem. Matematický odhad SOC mezi napětím naprázdno a hodinovým integrálem je:

Kde CN je jmenovitá kapacita; η je účinnost nabíjení-vybíjení; T je provozní teplota baterie; I je proud baterie; t je doba vybíjení baterie.

DOD (Depth of Discharge) je hloubka vybití, míra stupně vybití, což je procento kapacity vybití k celkové kapacitě vybití. Hloubka vybití má velký vztah k životnosti baterie: čím hlubší je hloubka vybití, tím kratší je životnost. Vztah se vypočítá pro SOC = 100 % -DOD

4) Energie a měrná energie

Elektrická energie, kterou může baterie vydat externí prací za určitých podmínek, se nazývá energie baterie a jednotka se obecně vyjadřuje ve wh. Ve výbojové křivce se energie vypočítá následovně: W = U (t) * I (t) dt. Při vybíjení konstantním proudem W = I * U (t) dt = It * u (u je průměrné vybíjecí napětí, t je doba vybíjení)

A. Teoretická energie

Proces vybíjení baterie je v rovnovážném stavu a vybíjecí napětí udržuje hodnotu elektromotorické síly (E) a míra využití účinné látky je 100%. Za této podmínky je výstupní energie baterie teoretickou energií, tj. maximální prací vykonanou reverzibilní baterií při konstantní teplotě a tlaku.

b. Skutečná energie

Skutečná výstupní energie vybití baterie se nazývá skutečná energie, podle průmyslových předpisů pro elektrická vozidla („GB / T 31486-2015 Power Battery Požadavky na elektrický výkon a zkušební metody pro elektrická vozidla“), baterie při pokojové teplotě s 1I1 (A ) proudový výboj, k dosažení energie (Wh) uvolněné koncovým napětím, nazývané jmenovitá energie.

C. specifická energie

Energie daná baterií na jednotku hmotnosti a na jednotku objemu se nazývá hmotnostně specifická energie nebo objemově specifická energie, také nazývaná hustota energie. V jednotkách wh/kg nebo wh/l.

[Základní tvar vybíjecí křivky]

Nejzákladnější formou vybíjecí křivky je křivka napětí-čas a proud-čas. Transformací výpočtu časové osy má společná vybíjecí křivka také křivku napětí-kapacita (měrná kapacita), křivku napětí-energie (měrná energie), křivku napětí-SOC a tak dále.

(1) Křivka napětí-čas a proud-čas

Obrázek 9 Křivky napětí-čas a proud-čas

(2) Křivka napětí-kapacita

Obrázek 10 Křivka napětí-kapacita

(3) Křivka napětí-energie

Obrázek Obrázek 11. Křivka napětí-energie

[referenční dokumentace]

• Wang Chao a kol. Porovnání nabíjecích a vybíjecích charakteristik konstantního proudu a konstantního výkonu u elektrochemických zásobníků energie [J]. Věda a technologie skladování energie.2017(06)：1313-1320.
• Eom KS，Joshi T，Bordes A，et al. Design Li-ion full cell baterie využívající nano křemíkovou a nano vícevrstvou grafenovou kompozitní anodu[J]
• Guo Jipeng a kol. Porovnání testovacích charakteristik konstantního proudu a konstantního výkonu lithium-železofosfátových baterií [J].paměťová baterie.2017(03)：109-115
• Marinaro M，Yoon D，Gabrielli G，et al. Vysoce výkonný 1.2 Ah Si-slitina/Grafit|LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 prototyp Li-ion baterie[J].Journal of Power Sources.2017，357(Dodatek C)：188-197.