By hoppt
Quandu a bateria di lithium-ion scarica, a so tensione di travagliu cambia sempre constantemente cù a continuazione di u tempu. A tensione di travagliu di a bateria hè usata cum'è l'ordinata, u tempu di scaricamentu, o a capacità, o u statu di carica (SOC), o a prufundità di scaricamentu (DOD) cum'è l'abscissa, è a curva tracciata hè chjamata curva di scarica. Per capiscenu a curva caratteristica di scaricamentu di una bateria, avemu prima bisognu di capiscenu a tensione di a bateria in principiu.
Per a reazzione di l'elettrodu per furmà a bateria, deve esse cumpletu i seguenti cundizioni: u prucessu di perde l'elettrone in a reazzione chimica (vale à dì u prucessu d'ossidazione) è u prucessu di ottene l'elettrone (ie u prucessu di reazzione di riduzzione) deve esse separati in dui spazii diffirenti, chì hè differente da a reazione redox generale; a reazione redox di a sustanza attiva di dui elettrodi deve esse trasmessa da u circuitu esternu, chì hè diversu da a reazione di microbatterie in u prucessu di corrosione di metalli. A tensione di a bateria hè a diferenza potenziale trà l'elettrodu pusitivu è l'elettrodu negativu. I paràmetri chjave specifichi includenu a tensione di circuitu apertu, a tensione di travagliu, a tensione di cut-off di carica è di scaricamentu, etc.
U putenziale di l'elettrodu si riferisce à l'immersione di un materiale solidu in a suluzione elettrolitica, chì mostra l'effettu elettricu, vale à dì a diffarenza potenziale trà a superficia di u metallu è a suluzione. Sta diferenza potenziale hè chjamata u putenziale di u metale in a suluzione o u putenziale di l'elettrodu. In corta, u putenziale di l'elettrodu hè una tendenza per un ionu o atomu per acquistà un elettroni.
Dunque, per un certu elettrodu pusitivu o materiale di l'elettrodu negativu, quandu si mette in un elettrolitu cù una sal di litiu, u so potenziale di l'elettrodu hè spressione cum'è:
Induve φ c hè u putenziale di l'elettrodu di sta sustanza. U potenziale standard di l'elettrodu di l'idrogenu hè statu stabilitu per esse 0.0V.
A forza elettromotrice di a bateria hè u valore teoricu calculatu secondu a reazione di a bateria cù u metudu termodinamicu, vale à dì, a diferenza trà u potenziale di l'elettrodu d'equilibriu di a bateria è l'elettrodi pusitivi è negativi quandu u circuit breaks hè u valore massimu. chì a bateria pò dà a tensione. In fatti, l'elettrodi pusitivi è negativi ùn sò micca necessariamente in u statu di equilibriu termodinamicu in l'elettrolitu, vale à dì, u putenziale di l'elettrodu stabilitu da l'elettrodi pusitivi è negativi di a bateria in a suluzione di l'elettroliti ùn hè di solitu micca u putenziale di l'elettrodu d'equilibriu, cusì u A tensione di u circuitu apertu di a bateria hè generalmente più chjuca di a so forza elettromotrice. Per a reazione di l'elettrodu:
In cunsiderà u statu micca standard di u cumpunente reattivu è l'attività (o cuncentrazione) di u cumpunente attivu in u tempu, a tensione di u circuitu apertu propiu di a cellula hè mudificata da l'equazioni energetica:
Induve R hè a custante di gasu, T hè a temperatura di reazione, è a hè l'attività di cumpunenti o cuncentrazione. A tensione di u circuitu apertu di a bateria dipende da e proprietà di u materiale di l'elettrodu pusitivu è negativu, l'elettroliti è e cundizioni di temperatura, è hè indipendente da a geometria è a dimensione di a bateria. A preparazione di materiale di l'elettrodu di ioni di litio in u polu, è a foglia di metallo di litio assemblata in a mità di batteria di buttone, ponu misurà u materiale di l'elettrodu in diverse stati SOC di tensione aperta, a curva di tensione aperta hè a reazione di u statu di carica di materiale di l'elettrodu, caduta di tensione aperta di almacenamentu di a batteria, ma micca assai grande, s'è a caduta di tensione aperta troppu viloci o amplitude hè fenomenu anormali. U cambiamentu di u statu di a superficia di i sustanzi attivi bipolari è l'autodiscarica di a bateria sò i mutivi principali per a diminuzione di a tensione di u circuitu apertu in u almacenamentu, cumprese u cambiamentu di a capa di maschera di a tavola di materiale di l'elettrodu pusitivu è negativu; u putenziale cambiamentu causatu da l'instabilità termodinamica di l'elettrodu, a dissoluzione è a precipitazione di impurità di metalli stranieri, è u micro circuitu causatu da u diafragma trà l'elettrodi pusitivi è negativi. Quandu a bateria di lithium invechje, u cambiamentu di u valore K (caduta di tensione) hè u prucessu di furmazione è stabilità di a film SEI nantu à a superficia di u materiale di l'elettrodu. Se a caduta di tensione hè troppu grande, ci hè un micro-cortu circuitu à l'internu, è a bateria hè ghjudicata micca qualificata.
Quandu u currente passa per l'elettrodu, u fenomenu chì l'elettrodu devia da u putenziale di l'elettrodu d'equilibriu hè chjamatu polarizazione, è a polarizazione genera l'overpotential. Sicondu i causi di polarizazione, a polarizazione pò esse divisa in polarizazione ohmica, polarizazione di cuncentrazione è polarizazione elettrochimica. FIG. 2 hè a curva tipica di scaricamentu di a bateria è l'influenza di varii polarizazione nantu à a tensione.
Figura 1. Curva di scaricamentu tipica è polarizazione
(1) Polarizazione ohmica: causata da a resistenza di ogni parte di a bateria, u valore di a caduta di pressione segue a lege di l'ohm, u currente diminuisce, a polarizazione diminuisce subitu, è u currente sparisce subitu dopu chì si ferma.
(2) Polarizazione elettrochimica: a polarizazione hè causata da a reazione elettrochimica lenta nantu à a superficia di l'elettrodu. Hè diminuitu significativamente in u livellu di microsecondi cum'è u currente diventa più chjucu.
(3) Polarizazione di cuncentrazione: per via di u ritardamentu di u prucessu di diffusione di ioni in a suluzione, a diffarenza di cuncentrazione trà a superficia di l'elettrodu è u corpu di suluzione hè polarizzata sottu un certu currente. Questa polarizazione diminuisce o sparisce cum'è u currente elettricu diminuisce à i sicondi macroscòpichi (pochi sicondi à decine di sicondi).
A resistenza interna di a bateria aumenta cù l'aumentu di a corrente di scaricamentu di a batteria, chì hè principalmente perchè u grande corrente di scaricamentu aumenta a tendenza di polarizazione di a batteria, è più grande hè a corrente di scaricamentu, più evidente a tendenza di polarizazione, cum'è mostra. in Figura 2. Sicondu a lege di Ohm: V = E0-IRT, cù l'aumentu di a resistenza generale interna RT, u tempu necessariu per a tensione di a bateria per ghjunghje à a tensione di cut-off di scarica hè ridutta in modu currispundente, cusì a capacità di liberazione hè ancu ridutta.
Figura 2. Effettu di a densità di corrente nantu à a polarizazione
A batteria di lithium ion hè essenzialmente un tipu di batteria di cuncentrazione di lithium ion. U prucessu di carica è scaricamentu di a batteria di ioni di litiu hè u prucessu di incrustà è spoglia di ioni di litiu in l'elettrodi pusitivi è negativi. I fatturi chì affettanu a polarizazione di e batterie di lithium-ion includenu:
(1) L'influenza di l'elettroliti: a bassa conductività di l'elettroliti hè u mutivu principale per a polarizazione di e batterie di lithium ion. In a temperatura generale, a conduttività di l'elettrolitu utilizatu per e batterie di lithium-ion hè generalmente solu 0.01 ~ 0.1S / cm, chì hè unu per centu di a suluzione aquosa. Dunque, quandu e batterie di lithium-ion scaricanu à un altu currente, hè troppu tardu per supplementà Li + da l'elettroliti, è u fenomenu di polarizazione serà accadutu. A migliurà a conduttività di l'elettroliti hè u fattore chjave per migliurà a capacità di scaricamentu di alta corrente di e batterie di lithium-ion.
(2) L'influenza di materiali pusitivi è negativu: u canali più longu di materiale pusitivu è negativu grande diffusione di particeddi ioni di lithium à a superficia, chì ùn hè micca favurèvule à una scaricamentu di grande rata.
(3) Agente cunduttore: u cuntenutu di l'agente cunduttivu hè un fattore impurtante chì affetta u rendiment di scaricamentu di un altu rapportu. Se u cuntenutu di l'agente conduttivu in a formula di catodu hè insufficiente, l'elettroni ùn ponu esse trasferiti in u tempu quandu u grande currente hè scaricatu, è a resistenza interna di polarizazione aumenta rapidamente, perchè a tensione di a bateria hè rapidamente ridotta à a tensione di cut-off di scarica. .
(4) L'influenza di u disignu di u polu: u grossu di u polu: in u casu di un grande scaricamentu di corrente, a velocità di reazione di i sustanzi attivi hè assai veloce, chì richiede ioni di lithium per esse incrustati rapidamente è staccati in u materiale. Se a piastra di u polu hè grossa è u percorsu di a diffusione di ioni di litiu aumenta, a direzzione di u grossu di u polu pruducerà un grande gradiente di cuncentrazione di ioni di litiu.
Densità di compactazione: a densità di cumpattazione di a foglia di u polu hè più grande, u poru diventa più chjucu, è u percorsu di u muvimentu di ioni di litiu in a direzzione di u spessore di u polu hè più longu. Inoltre, se a densità di compactazione hè troppu grande, l'area di cuntattu trà u materiale è l'elettroliti diminuite, u situ di reazzione di l'elettrodu hè ridutta, è a resistenza interna di a bateria aumenterà ancu.
(5) L'influenza di a membrana SEI: a furmazione di a membrana SEI aumenta a resistenza di l'interfaccia di l'elettrodu / elettrolitu, risultatu in l'isteresi di tensione o polarizazione.
A tensione di funziunamentu, cunnisciuta ancu com'è tensione finale, si riferisce à a diffarenza potenziale trà l'elettrodi pusitivi è negativi di a bateria quandu u currente scorri in u circuitu in u statu di travagliu. In u statu di funziunamentu di scaricamentu di a batteria, quandu u currenti scorri attraversu a batteria, a resistenza causata da a resistenza interna deve esse superata, chì pruvucarà a caduta di pressione ohmica è a polarizazione di l'elettrodu, cusì a tensione di travagliu hè sempre più bassa di a tensione di u circuitu apertu. è quandu carica, a tensione finale hè sempre più altu ch'è a tensione di circuitu apertu. Questu hè, u risultatu di a polarizazione rende a tensione finale di a scarica di a bateria più bassa di u putenziale elettromotore di a bateria, chì hè più altu ch'è u putenziale elettromotore di a bateria in carica.
A causa di l'esistenza di u fenomenu di polarizazione, a tensione istantanea è a tensione attuale in u prucessu di carica è scaricamentu. Quandu a carica, a tensione istantanea hè ligeramente più altu ch'è a tensione attuale, a polarizazione sparisce è a tensione scende quandu a tensione istantanea è a tensione attuale diminuite dopu a scarica.
Per sintetizà a descrizzione sopra, l'espressione hè:
E +, E--rappresentanu i putenziali di l'elettrodi pusitivi è negativi, rispettivamente, E + 0 è E- -0 rapprisentanu u potenziale di l'elettrodu d'equilibriu di l'elettrodi pusitivi è negativi, rispettivamente, VR rapprisenta a tensione di polarizazione ohmica, è η + , η - -rappresentanu l'overpotential di l'elettrodi pusitivi è negativi, rispettivamente.
Dopu una cunniscenza basica di a tensione di a bateria, avemu cuminciatu à analizà a curva di scaricamentu di e batterie di lithium-ion. A curva di scarica basamente riflette u statu di l'elettrodu, chì hè a superposizione di i cambiamenti di statu di l'elettrodi pusitivi è negativi.
A curva di tensione di e batterie di lithium-ion in tuttu u prucessu di scaricamentu pò esse divisa in trè tappe
1) In u stadiu iniziale di a bateria, a tensione cade rapidamente, è più grande hè a tarifa di scaricamentu, più veloce a tensione scende;
2) A tensione di a bateria entra in un stadiu di cambiamentu lento, chì hè chjamatu u spaziu di a piattaforma di a bateria. Più chjuca hè a velocità di scaricamentu,
A più longa a durata di l'area di a piattaforma, più altu hè a tensione di a piattaforma, più lenta a caduta di tensione.
3) Quandu a putenza di a batteria hè quasi finita, a tensione di carica di a batteria principia à calà bruscamente finu à chì a tensione di stop di scarica hè ghjunta.
Durante a prova, ci sò duie manere di cullà dati
(1) Coglie i dati di corrente, voltage è tempu secondu l'intervallu di tempu stabilitu Δ t;
(2) Coglie i dati di corrente, voltage è tempu secondu a differenza di cambiamentu di tensione stabilita Δ V. A precisione di l'equipaggiu di carica è scaricamentu include principalmente a precisione di u currente, a precisione di tensione è a precisione di u tempu. A Tabella 2 mostra i paràmetri di l'equipaggiu di una certa macchina di carica è scaricamentu, induve% FS rapprisenta u percentuale di a gamma completa, è 0.05% RD si riferisce à l'errore misuratu in a gamma di 0.05% di a lettura. L'equipaggiu di carica è scaricamentu generalmente usanu una fonte di corrente constante CNC invece di a resistenza di carica per a carica, perchè a tensione di output di a bateria ùn hà nunda di fà cù a resistenza di serie o a resistenza parasita in u circuitu, ma solu in relazione cù a tensione E è a resistenza interna. r è a corrente di circuitu I di a fonte di tensione ideale equivalente à a bateria. Se a resistenza hè aduprata per a carica, stabilisce a tensione di a fonte di tensione ideale di a bateria equivalente à esse E, a resistenza interna hè r, è a resistenza di carica hè R. Misura a tensione à i dui estremità di a resistenza di carica cù a tensione. metru, cum'è mostra in a figura sopra in a figura 6. Tuttavia, in pratica, ci sò resistenza di piombo è resistenza di cuntattu (resistenza parasita uniforme) in u circuitu. U schema di circuitu equivalente mostratu in FIG. 3 hè mostratu in a figura seguente di FIG. 3. In pràtica, a resistenza parasita hè inevitabbilmente introduttu, cusì chì a resistenza di carica tutale diventa grande, ma a tensione misurata hè a tensione à i dui estremità di a resistenza di carica R, cusì l'errore hè introduttu.
Fig. 3 U schema di bloccu di principiu è u schema di circuitu equivalente attuale di u metudu di scaricamentu di resistenza
Quandu a fonte di corrente constante cù a corrente I1 hè utilizata cum'è a carica, u schema schematicu è u schema di u circuitu equivalente attuale sò mostrati in a Figura 7. E, I1 sò valori custanti è r hè constante per un certu tempu.
Da a formula sopra, pudemu vede chì i dui voltages di A è B sò custanti, vale à dì, a tensione di output di a bateria ùn hè micca in relazione cù a dimensione di a resistenza di serie in u ciclu, è di sicuru, ùn hà nunda à fà. cù a resistenza parassita. Inoltre, u modu di misurazione di quattru terminali pò ottene una misurazione più precisa di a tensione di output di a batteria.
Figura 4 Schema di bloccu Equiple è schema di circuitu equivalente attuale di a carica di fonte di corrente constante
A fonte cuncurrente hè un dispositivu di alimentazione chì pò furnisce un currente constante à a carica. Puderà ancu mantene a currente di output constante quandu l'alimentazione esterna fluttua è e caratteristiche di l'impedenza cambianu.
L'equipaggiu di prova di carica è scarica generalmente usa u dispusitivu semiconductor cum'è l'elementu di flussu. Per aghjustà u segnu di cuntrollu di u dispusitivu semiconductor, si pò simule una carica di diverse caratteristiche cum'è a currente constante, a pressione constante è a resistenza constante è cusì. U modu di prova di scaricamentu di a bateria di lithium-ion include principalmente una scarica di corrente constante, una scarica di resistenza constante, una scarica di putenza constante, etc. In ogni modu di scaricamentu, u scaricamentu cuntinuu è l'intervallu di scaricamentu pò ancu esse divisu, in quale secondu a durata di u tempu, l'intervallu di scaricamentu pò esse divisu in scaricamentu intermittenti è scaricamentu di impulsu. Durante a prova di scaricamentu, a batteria si scarica secondu u modu stabilitu, è ferma a scaricamentu dopu avè righjuntu e cundizioni stabilite. E cundizioni di cut-off di scaricamentu includenu l'impostazione di cut-off di tensione, l'impostazione di cut-off di u tempu, l'impostazione di cut-off di capacità, l'impostazione di cut-off di gradiente di tensione negativa, etc. U cambiamentu di a tensione di scaricamentu di a batteria hè in relazione cù u sistema di scaricamentu, chì hè, u cambiamentu di a curva di scaricamentu hè ancu influinzatu da u sistema di scaricamentu, cumprese: corrente di scaricamentu, temperatura di scaricamentu, voltage di terminazione di scaricamentu; scarica intermittente o cuntinuu. A più grande u currente di scaricamentu, u più veloce a tensione di u funziunamentu scende; cù a temperatura di scaricamentu, a curva di scaricamentu cambia dolcemente.
(1) Scaricamentu di corrente constante
Quandu a scarica di corrente constante, u valore attuale hè stabilitu, è dopu u valore attuale hè ghjuntu aghjustendu a fonte di corrente constante CNC, in modu di realizà a scarica di corrente constante di a bateria. À u listessu tempu, u cambiamentu di tensione finale di a bateria hè recullatu per detectà e caratteristiche di scaricamentu di a bateria. A scaricazione di corrente constante hè a scaricazione di a stessa corrente di scaricamentu, ma a tensione di a bateria cuntinueghja à calà, cusì u putere cuntinueghja à calà. A figura 5 hè a curva di tensione è currente di a scarica di corrente constante di batterie di lithium-ion. A causa di a scarica di corrente constante, l'assi di u tempu hè facilmente cunvertitu à l'assi di capacità (u pruduttu di u currente è di u tempu). A figura 5 mostra a curva di tensione-capacità à una scarica di corrente constante. A scarica di corrente constante hè u metudu di scaricamentu più cumunimenti utilizatu in teste di batterie di lithium-ion.
Figura 5 curve di carica di tensione constante di corrente constante è curve di scaricamentu di corrente custanti à diversi tassi di multiplicatori
(2) Scaricamentu di putenza constante
Quandu a putenza custante si scarica, u valore di putenza constante P hè stabilitu prima, è a tensione di output U di a bateria hè cullata. In u prucessu di scaricamentu, P deve esse custante, ma U hè in constantemente cambiante, per quessa, hè necessariu aghjustà continuamente a corrente I di a fonte di corrente constante CNC secondu a formula I = P / U per ottene u scopu di scaricamentu di putenza constante. . Mantene a putenza di scaricamentu inalterata, perchè a tensione di a bateria cuntinueghja à calà durante u prucessu di scaricamentu, cusì u currente in a scarica di u putere cuntinuu cuntinueghja à cresce. A causa di a scaricamentu di u putere constante, l'assi di coordenada di u tempu hè facilmente cunvertitu in l'assi di coordenada di l'energia (u pruduttu di u putere è u tempu).
Figura 6 Curve di carica è scaricamentu di putenza constante à diverse rate di radduppiamentu
Comparazione trà a scarica di corrente constante è a scarica di putenza constante
Figura 7: (a) diagramma di capacità di carica è di scaricamentu à diversi rapporti; (b) curva di carica è scarica
A figura 7 mostra i risultati di e teste di carica è di scaricamentu di u rapportu diffirenti in i dui modi di batteria di fosfatu di ferru di litiu. Sicondu a curva di capacità in FIG. 7 (a), cù l'aumentu di u currente di carica è di scaricamentu in u modu di corrente constante, a capacità di carica è di scaricamentu attuale di a bateria diminuisce gradualmente, ma a gamma di cambiamentu hè relativamente chjuca. A capacità attuale di carica è scaricamentu di a bateria diminuisce gradualmente cù l'aumentu di u putere, è u più grande u multiplicatore, u più veloce a decadenza di a capacità. A capacità di scaricamentu di 1 h hè più bassu di u modu di flussu constantu. À u listessu tempu, quandu u tassu di carica-scarica hè più bassu di a tarifa di 5 h, a capacità di a bateria hè più altu sottu a cundizione di forza constante, mentre chì a capacità di a bateria hè più altu ch'è a tarifa di 5 h hè più altu sottu a cundizione currente constante.
Da a figura 7 (b) mostra a curva di capacità-tensione, sottu a cundizione di bassu ratio, a batteria di fosfatatu di ferru di lithium duie modalità di curva di capacità-tensione, è u cambiamentu di a piattaforma di carica è scaricamentu di tensione ùn hè micca grande, ma sottu a cundizione di altu ratio, custanti currenti-custanti volta volta modu di tempu volta volta custanti significativamente più longu, è a piattaforma di tensione di carica aumentava significativamente, a piattaforma di tensione di scaricamentu hè significativamente ridotta.
(3) Scaricamentu di resistenza constante
Quandu u scaricamentu di resistenza constante, un valore di resistenza constante R hè stabilitu prima per cullà a tensione di output di a bateria U. Duranti u prucessu di scaricamentu, R hè obligatu à esse constantu, ma U hè cambiatu constantemente, cusì u valore I currente di u currente constante CNC. surghjente deve esse constantemente aghjustatu secondu a formula I = U / R per ottene u scopu di scaricamentu di resistenza constante. A tensione di a bateria hè sempre diminuita in u prucessu di scaricamentu, è a resistenza hè a listessa, cusì u currente di scaricamentu I hè ancu un prucessu di diminuzione.
(4) Scaricamentu cuntinuu, scaricamentu intermittenti è scaricamentu di impulsu
A batteria hè scaricata in corrente constante, putenza constante è resistenza constante, mentre chì aduprendu a funzione di timing per rializà u cuntrollu di a scarica continua, a scarica intermittente è a scarica di impulsi. A Figura 11 mostra e curve di corrente è e curve di tensione di una prova tipica di carica / scarica di impulsi.
Figura 8 Curve di currente è curve di tensione per i testi tipici di carica-discarica di impulsi
A curva di scaricamentu si riferisce à a curva di tensione, corrente, capacità è altri cambiamenti di a bateria cù u tempu durante u prucessu di scaricamentu. L'infurmazione cuntenuta in a curva di carica è di scaricamentu hè assai ricca, cumpresa a capacità, l'energia, a tensione di travagliu è a piattaforma di tensione, a relazione trà u putenziale di l'elettrodu è u statu di carica, etc. I dati principali arregistrati durante a prova di scaricamentu hè u tempu. evoluzione di u currente è di a tensione. Parechji paràmetri ponu esse acquistati da sti dati basi. I seguenti detalla i paràmetri chì ponu esse ottenuti da a curva di scaricamentu.
(1) Tensione
In a prova di scaricamentu di a bateria di ioni di litio, i paràmetri di tensione includenu principalmente a piattaforma di tensione, a tensione mediana, a tensione media, a tensione di cut-off, etc. A tensione di a piattaforma hè u valore di tensione currispondente quandu u cambiamentu di tensione hè minimu è u cambiamentu di capacità hè grande. , chì pò esse ottenutu da u valore piccu di dQ / dV. A tensione mediana hè u valore di tensione currispundente di a mità di a capacità di a bateria. Per i materiali più evidenti nantu à a piattaforma, cum'è u fosfatatu di ferru di lithium è u titanate di lithium, a tensione mediana hè a tensione di a piattaforma. A tensione media hè l'area effettiva di a curva di tensione-capacità (vale à dì, l'energia di scaricamentu di a bateria) divisa da a formula di calculu di capacità hè u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. A tensione di cut-off si riferisce à a tensione minima permessa quandu a bateria scarica. Se a tensione hè più bassa di a tensione di cut-off di scaricamentu, a tensione à i dui estremità di a batteria caderà rapidamente, furmendu una scarica eccessiva. Overdischarge pò causà danni à a sustanza attiva di l'elettrodu, perde a capacità di reazione, è accurtà a vita di a bateria. Comu discrittu in a prima parte, a tensione di a bateria hè ligata à u statu di carica di u materiale di catodu è u putenziale di l'elettrodu.
(2) Capacità è capacità specifica
A capacità di a batteria si riferisce à a quantità di electricità liberata da a batteria sottu à un certu sistema di scaricamentu (sottu un certu corrente di scarica I, temperatura di scarica T, tensione di cut-off di scarica V), chì indica a capacità di a batteria per almacenà energia in Ah o C. A capacità hè affettata da parechji elementi, cum'è corrente di scaricamentu, temperatura di scaricamentu, etc. A dimensione di a capacità hè determinata da a quantità di sustanzi attivi in l'elettrodi pusitivi è negativi.
Capacità teorica : a capacità data da a sustanza attiva in a reazione.
Capacità attuale: a capacità attuale liberata sottu à un certu sistema di scaricamentu.
Capacità nominale: si riferisce à a quantità minima di putenza garantita da a batteria in e cundizioni di scaricamentu cuncepitu.
In a prova di scaricamentu, a capacità hè calculata integrendu u currente in u tempu, vale à dì C = I (t) dt, currente constante in t scarica constante, C = I (t) dt = I t; resistenza constante R scarica, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * fora (u hè a tensione di scarica media, t hè u tempu di scaricamentu).
Capacità specifica: Per paragunà e diverse batterie, hè introduttu u cuncettu di capacità specifica. A capacità specifica si riferisce à a capacità data da a sustanza attiva di l'unità di massa o l'elettrodu di u voluminu unità, chì hè chjamatu a capacità specifica di massa o a capacità specifica di u voluminu. U metudu di calculu abituale hè: capacità specifica = prima capacità di scaricamentu di a batteria / (massa di sustanza attiva * tasso d'utilizazione di sustanza attiva)
Fattori chì affettanu a capacità di a bateria:
a. U currente di scaricamentu di a bateria: più grande u currente, a capacità di output diminuisce;
b. A temperatura di scaricamentu di a bateria: quandu a temperatura diminuite, a capacità di output diminuisce;
c. A tensione di cut-off di scaricamentu di a batteria: u tempu di scaricamentu stabilitu da u materiale di l'elettrodu è u limitu di a reazione di l'elettrodu stessu hè generalmente 3.0V o 2.75V.
d. Tempi di carica è scaricamentu di a batteria: dopu à più carica è scaricamentu di a batteria, per via di u fallimentu di u materiale di l'elettrodu, a batteria hà da pudè riduce a capacità di scaricamentu di a batteria.
e. E cundizioni di carica di a batteria: a tarifa di carica, a temperatura, a tensione di cut-off affettanu a capacità di a batteria, determinandu cusì a capacità di scaricamentu.
Metudu di determinazione di a capacità di a bateria:
Diversi industrii anu diverse norme di prova secondu e cundizioni di travagliu. Per e batterie di lithium-ion per i prudutti 3C, secondu u standard naziunale GB / T18287-2000 General Specification for Lithium-ion Batteries for Cellular Telephone, u metudu di prova di capacità nominale di a batteria hè u seguitu: a) carica: carica 0.2C5A; b) scaricamentu: scaricamentu 0.2C5A; c) cinque cicli, di quale unu hè qualificatu.
Per l'industria di i veiculi elettrici, secondu u standard naziunale GB / T 31486-2015 Requisiti di Prestazione Elettrica è Metodi di Test per a Batteria di Potenza per i Veiculi Elettrichi, a capacità nominale di a batteria si riferisce à a capacità (Ah) liberata da a batteria à a temperatura ambiente. cù 1I1 (A) corrente di scaricamentu per ghjunghje à a tensione di terminazione, in quale I1 hè 1 ora di corrente di scaricamentu di freccia, u so valore hè uguali à C1 (A). U metudu di prova hè:
A) À a temperatura di l'ambienti, fermate a tensione constante durante a carica cù una carica di corrente constante à a tensione di terminazione di carica specificata da l'impresa, è ferma a carica quandu a corrente di terminazione di carica scende à 0.05I1 (A), è mantene a carica per 1 h dopu. carica.
Bb) À a temperatura di l'ambienti, a bateria hè scaricata cù 1I1 (A) currente finu à chì a scaricata righjunghji a tensione di terminazione di scaricamentu specificata in e cundizioni tecniche di l'impresa;
C) capacità di scaricamentu misurata (misurata da Ah), calculate l'energia specifica di scaricamentu (misurata da Wh / kg);
3 d) Ripete i passi a) -) c) 5 volte. Quandu a diferenza estrema di 3 teste consecutivi hè menu di 3% di a capacità nominale, a prova pò esse finita in anticipu è i risultati di l'ultimi 3 teste ponu esse mediati.
(3) Statu di carica, SOC
SOC (State of Charge) hè un statu di carica, chì rapprisenta u rapportu di a capacità restante di a bateria à u so statu di carica cumpleta dopu un periudu di tempu o un longu tempu sottu à una certa tarifa di scaricamentu. U metudu di "voltage di circuitu apertu + integrazione di l'ora" usa u metudu di tensione di circuitu apertu per stimà a capacità iniziale di carica di u statu di a bateria, è dopu usa u metudu d'integrazione di l'ora per ottene u putere cunsumatu da a a. -metudu integrazione tempu. A putenza cunsumata hè u pruduttu di a corrente di scaricamentu è u tempu di scaricamentu, è a putenza restante hè uguale à a diffarenza trà a putenza iniziale è a putenza cunsumata. L'estimazione matematica SOC trà a tensione di circuitu apertu è l'integrale di una ora hè:
Induve CN hè a capacità nominale; η hè l'efficienza di carica-scarica; T hè a temperatura di usu di a bateria; I hè u currente di a bateria; t hè u tempu di scaricamentu di a bateria.
DOD (Depth of Discharge) hè a prufundità di scaricamentu, una misura di u gradu di scaricamentu, chì hè u percentuale di a capacità di scaricamentu à a capacità di scaricamentu tutale. A prufundità di scaricamentu hà una grande relazione cù a vita di a bateria: più profonda hè a prufundità di scaricamentu, più corta hè a vita. A relazione hè calculata per SOC = 100% -DOD
4) Energia è energia specifica
L'energia elettrica chì a bateria pò pruducia fendu u travagliu esternu in certi cundizioni hè chjamata energia di a bateria, è l'unità hè generalmente espressa in wh. In a curva di scaricamentu, l'energia hè calculata cusì: W = U (t) * I (t) dt. A corrente di scarica costante, W = I * U (t) dt = It * u (u hè a tensione di scarica media, t hè u tempu di scarica)
a. Energia teorica
U prucessu di scaricamentu di a bateria hè in un statu di equilibriu, è a tensione di scarica mantene u valore di a forza elettromotrice (E), è a rata d'utilizazione di a sustanza attiva hè 100%. Sutta sta cundizione, l'energia di output di a bateria hè l'energia teorica, vale à dì u travagliu massimu fattu da a bateria reversibile sottu a temperatura è a pressione constante.
b. L'energia vera
L'energia attuale di a scaricamentu di a batteria hè chjamata energia attuale, i regulamenti di l'industria di i veiculi elettrici ("GB / T 31486-2015 Power Battery Requisiti di Prestazione Elettrica è Metodi di Test per Veiculi elettrici"), a bateria à a temperatura di l'ambienti cù 1I1 (A). ) scaricamentu di corrente, per ghjunghje l'energia (Wh) liberata da a tensione di terminazione, chjamata energia nominale.
c. energia specifica
L'energia data da una bateria per unità di massa è per unità di volumi hè chjamata energia specifica di massa o energia specifica di volumi, chjamata ancu densità d'energia. In unità di wh / kg o wh / L.
A forma più basica di a curva di scaricamentu hè a curva voltage-tempu è currente di u tempu. Per mezu di a trasfurmazioni di u calculu di l'assi di u tempu, a curva di scaricamentu cumuni hà ancu a curva di tensione-capacità (capacità specifica), curva di tensione-energia (energia specifica), curva di tensione-SOC è cusì.
(1) Tensione-tempu è curva di u tempu attuale
Figura 9 Curve tensione-tempu è currente-tempu
(2) Curva di tensione-capacità
Figura 10 Curve voltage-capacità
(3) Curva di tensione-energia
Figura Figura 11. Curve di tensione-energia
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