Panduan Komprehensif untuk Analisis Lengkung Nyahcas Bateri Litium-Ion

Ujian prestasi yang paling biasa digunakan bagi bateri litium-ion- -strategi analisis keluk nyahcas

Apabila bateri litium-ion dinyahcas, voltan kerjanya sentiasa berubah mengikut kesinambungan masa. Voltan kerja bateri digunakan sebagai ordinat, masa nyahcas atau kapasiti, atau keadaan cas (SOC), atau kedalaman nyahcas (DOD) sebagai abscissa, dan lengkung yang dilukis dipanggil lengkung nyahcas. Untuk memahami lengkung ciri nyahcas bateri, kita perlu memahami voltan bateri pada dasarnya.

[Voltan bateri]

Untuk tindak balas elektrod untuk membentuk bateri mesti memenuhi syarat berikut: proses kehilangan elektron dalam tindak balas kimia (iaitu proses pengoksidaan) dan proses mendapatkan elektron (iaitu proses tindak balas pengurangan) mesti dipisahkan dalam dua kawasan berbeza, yang berbeza daripada tindak balas redoks umum; tindak balas redoks bahan aktif dua elektrod mesti dihantar oleh litar luaran, yang berbeza daripada tindak balas mikrobateri dalam proses kakisan logam. Voltan bateri ialah beza keupayaan antara elektrod positif dan elektrod negatif. Parameter utama khusus termasuk voltan litar terbuka, voltan kerja, voltan potong cas dan nyahcas, dsb.

[Potensi elektrod bahan bateri lithium-ion]

Keupayaan elektrod merujuk kepada rendaman bahan pepejal dalam larutan elektrolit, menunjukkan kesan elektrik, iaitu perbezaan potensi antara permukaan logam dan larutan. Beza keupayaan ini dipanggil potensi logam dalam larutan atau potensi elektrod. Ringkasnya, potensi elektrod adalah kecenderungan untuk ion atau atom memperoleh elektron.

Oleh itu, untuk elektrod positif atau bahan elektrod negatif tertentu, apabila diletakkan dalam elektrolit dengan garam litium, potensi elektrodnya dinyatakan sebagai:

Di mana φ c ialah keupayaan elektrod bahan ini. Potensi elektrod hidrogen standard ditetapkan kepada 0.0V.

[Voltan litar terbuka bateri]

Daya gerak elektrik bateri ialah nilai teori yang dikira mengikut tindak balas bateri menggunakan kaedah termodinamik, iaitu perbezaan antara potensi elektrod keseimbangan bateri dan elektrod positif dan negatif apabila litar terputus adalah nilai maksimum. bahawa bateri boleh memberikan voltan. Sebenarnya, elektrod positif dan negatif tidak semestinya berada dalam keadaan keseimbangan termodinamik dalam elektrolit, iaitu potensi elektrod yang ditubuhkan oleh elektrod positif dan negatif bateri dalam larutan elektrolit biasanya bukan potensi elektrod keseimbangan, jadi voltan litar terbuka bateri biasanya lebih kecil daripada daya gerak elektriknya. Untuk tindak balas elektrod:

Memandangkan keadaan bukan piawai komponen bahan tindak balas dan aktiviti (atau kepekatan) komponen aktif dari semasa ke semasa, voltan litar terbuka sebenar sel diubah suai oleh persamaan tenaga:

Di mana R ialah pemalar gas, T ialah suhu tindak balas, dan a ialah aktiviti atau kepekatan komponen. Voltan litar terbuka bateri bergantung pada sifat bahan elektrod positif dan negatif, elektrolit dan keadaan suhu, dan tidak bergantung pada geometri dan saiz bateri. Penyediaan bahan elektrod ion litium ke dalam tiang, dan kepingan logam litium dipasang ke dalam butang separuh bateri, boleh mengukur bahan elektrod dalam keadaan SOC yang berbeza voltan terbuka, lengkung voltan terbuka adalah reaksi keadaan cas bahan elektrod, storan bateri jatuh voltan terbuka, tetapi tidak terlalu besar, jika penurunan voltan terbuka terlalu cepat atau amplitud adalah fenomena yang tidak normal. Perubahan keadaan permukaan bahan aktif bipolar dan pelepasan sendiri bateri adalah sebab utama penurunan voltan litar terbuka dalam simpanan, termasuk perubahan lapisan topeng jadual bahan elektrod positif dan negatif; perubahan potensi yang disebabkan oleh ketidakstabilan termodinamik elektrod, pembubaran dan pemendakan kekotoran asing logam, dan litar pintas mikro yang disebabkan oleh diafragma antara elektrod positif dan negatif. Apabila bateri ion litium semakin tua, perubahan nilai K (penurunan voltan) ialah proses pembentukan dan kestabilan filem SEI pada permukaan bahan elektrod. Jika penurunan voltan terlalu besar, terdapat litar pintas mikro di dalamnya, dan bateri dinilai sebagai tidak layak.

[Polarisasi Bateri]

Apabila arus melalui elektrod, fenomena bahawa elektrod menyimpang daripada potensi elektrod keseimbangan dipanggil polarisasi, dan polarisasi menjana lebihan potensi. Mengikut punca polarisasi, polarisasi boleh dibahagikan kepada polarisasi ohmik, polarisasi kepekatan dan polarisasi elektrokimia. Gbr. 2 ialah lengkung nyahcas biasa bateri dan pengaruh pelbagai polarisasi pada voltan.

 Rajah 1. Keluk nyahcas biasa dan polarisasi

(1) Polarisasi ohmik: disebabkan oleh rintangan setiap bahagian bateri, nilai penurunan tekanan mengikut hukum ohm, arus berkurangan, polarisasi berkurangan serta-merta, dan arus hilang serta-merta selepas ia berhenti.

(2) Polarisasi elektrokimia: polarisasi disebabkan oleh tindak balas elektrokimia yang perlahan pada permukaan elektrod. Ia menurun dengan ketara dalam tahap mikrosaat apabila arus menjadi lebih kecil.

(3) Polarisasi kepekatan: disebabkan oleh keterlambatan proses penyebaran ion dalam larutan, perbezaan kepekatan antara permukaan elektrod dan badan larutan terkutub di bawah arus tertentu. Polarisasi ini berkurangan atau hilang apabila arus elektrik berkurangan pada saat makroskopik (beberapa saat hingga berpuluh-puluh saat).

Rintangan dalaman bateri meningkat dengan peningkatan arus nyahcas bateri, terutamanya kerana arus nyahcas yang besar meningkatkan trend polarisasi bateri, dan semakin besar arus nyahcas, semakin jelas trend polarisasi, seperti yang ditunjukkan. dalam Rajah 2. Mengikut undang-undang Ohm: V=E0-IRT, dengan peningkatan rintangan keseluruhan dalaman RT, masa yang diperlukan untuk voltan bateri untuk mencapai voltan pemotongan pelepasan dikurangkan, jadi kapasiti pelepasan juga dikurangkan.

Rajah 2. Kesan ketumpatan arus ke atas polarisasi

Bateri litium ion pada asasnya adalah sejenis bateri kepekatan ion litium. Proses pengecasan dan nyahcas bateri ion litium ialah proses pemasukan dan pelucutan ion litium dalam elektrod positif dan negatif. Faktor-faktor yang mempengaruhi polarisasi bateri litium-ion termasuk:

(1) Pengaruh elektrolit: kekonduksian rendah elektrolit adalah sebab utama bagi polarisasi bateri ion litium. Dalam julat suhu umum, kekonduksian elektrolit yang digunakan untuk bateri lithium-ion secara amnya hanya 0.01~0.1S/cm, iaitu satu peratus daripada larutan akueus. Oleh itu, apabila bateri litium-ion dinyahcas pada arus yang tinggi, sudah terlambat untuk menambah Li + daripada elektrolit, dan fenomena polarisasi akan berlaku. Meningkatkan kekonduksian elektrolit adalah faktor utama untuk meningkatkan kapasiti nyahcas arus tinggi bateri litium-ion.

(2) Pengaruh bahan positif dan negatif: saluran yang lebih panjang bahan positif dan negatif penyebaran zarah litium ion besar ke permukaan, yang tidak kondusif untuk pelepasan kadar yang besar.

(3) Ejen konduktor: kandungan ejen konduktif adalah faktor penting yang mempengaruhi prestasi pelepasan nisbah tinggi. Sekiranya kandungan agen konduktif dalam formula katod tidak mencukupi, elektron tidak boleh dipindahkan dalam masa apabila arus besar dilepaskan, dan rintangan dalaman polarisasi meningkat dengan cepat, supaya voltan bateri dikurangkan dengan cepat kepada voltan pemotongan pelepasan. .

(4) Pengaruh reka bentuk tiang: ketebalan tiang: dalam kes pelepasan arus yang besar, kelajuan tindak balas bahan aktif adalah sangat cepat, yang memerlukan ion litium untuk dibenamkan dengan cepat dan ditanggalkan dalam bahan. Jika plat kutub tebal dan laluan resapan ion litium meningkat, arah ketebalan kutub akan menghasilkan kecerunan kepekatan ion litium yang besar.

Ketumpatan pemadatan: ketumpatan pemadatan kepingan tiang lebih besar, liang menjadi lebih kecil, dan laluan pergerakan ion litium dalam arah ketebalan kepingan tiang lebih panjang. Di samping itu, jika ketumpatan pemadatan terlalu besar, kawasan sentuhan antara bahan dan elektrolit berkurangan, tapak tindak balas elektrod berkurangan, dan rintangan dalaman bateri juga akan meningkat.

(5) Pengaruh membran SEI: pembentukan membran SEI meningkatkan rintangan antara muka elektrod / elektrolit, mengakibatkan histeresis atau polarisasi voltan.

[Voltan kendalian bateri]

Voltan kendalian, juga dikenali sebagai voltan akhir, merujuk kepada perbezaan potensi antara elektrod positif dan negatif bateri apabila arus mengalir dalam litar dalam keadaan kerja. Dalam keadaan kerja pelepasan bateri, apabila arus mengalir melalui bateri, rintangan yang disebabkan oleh rintangan dalaman harus diatasi, yang akan menyebabkan penurunan tekanan ohmik dan polarisasi elektrod, jadi voltan kerja sentiasa lebih rendah daripada voltan litar terbuka, dan apabila mengecas, voltan hujung sentiasa lebih tinggi daripada voltan litar terbuka. Iaitu, hasil polarisasi menjadikan voltan akhir pelepasan bateri lebih rendah daripada potensi gerak elektrik bateri, yang lebih tinggi daripada potensi gerak elektrik bateri yang bertanggungjawab.

Disebabkan kewujudan fenomena polarisasi, voltan serta-merta dan voltan sebenar dalam proses cas dan nyahcas. Apabila mengecas, voltan serta-merta lebih tinggi sedikit daripada voltan sebenar, polarisasi hilang dan voltan menurun apabila voltan serta-merta dan voltan sebenar berkurangan selepas nyahcas.

Untuk meringkaskan huraian di atas, ungkapannya ialah:

E +, E- -mewakili potensi elektrod positif dan negatif, masing-masing, E + 0 dan E- -0 mewakili potensi elektrod keseimbangan elektrod positif dan negatif, masing-masing, VR mewakili voltan polarisasi ohmik, dan η + , η - -mewakili potensi lebihan elektrod positif dan negatif, masing-masing.

[Prinsip asas ujian nyahcas]

Selepas pemahaman asas tentang voltan bateri, kami mula menganalisis keluk nyahcas bateri litium-ion. Keluk nyahcas pada asasnya mencerminkan keadaan elektrod, iaitu superposisi perubahan keadaan elektrod positif dan negatif.

Keluk voltan bateri litium-ion sepanjang proses nyahcas boleh dibahagikan kepada tiga peringkat

1) Pada peringkat awal bateri, voltan menurun dengan cepat, dan lebih besar kadar nyahcas, lebih cepat voltan jatuh;

2) Voltan bateri memasuki peringkat perubahan perlahan, yang dipanggil kawasan platform bateri. Semakin kecil kadar pelepasan,

Semakin lama tempoh kawasan platform, semakin tinggi voltan platform, semakin perlahan penurunan voltan.

3) Apabila kuasa bateri hampir habis, voltan beban bateri mula turun dengan mendadak sehingga voltan henti nyahcas dicapai.

Semasa ujian, terdapat dua cara untuk mengumpul data

(1) Kumpul data arus, voltan dan masa mengikut selang masa yang ditetapkan Δ t;

(2) Kumpul data semasa, voltan dan masa mengikut perbezaan perubahan voltan yang ditetapkan Δ V. Ketepatan mengecas dan menyahcas peralatan terutamanya termasuk ketepatan semasa, ketepatan voltan dan ketepatan masa. Jadual 2 menunjukkan parameter peralatan mesin pengecas dan nyahcas tertentu, di mana% FS mewakili peratusan julat penuh, dan 0.05%RD merujuk kepada ralat yang diukur dalam julat 0.05% bacaan. Peralatan caj dan nyahcas biasanya menggunakan sumber arus malar CNC dan bukannya rintangan beban untuk beban, supaya voltan keluaran bateri tidak ada kaitan dengan rintangan siri atau rintangan parasit dalam litar, tetapi hanya berkaitan dengan voltan E dan rintangan dalaman. r dan arus litar I bagi sumber voltan ideal bersamaan dengan bateri. Jika rintangan digunakan untuk beban, tetapkan voltan sumber voltan ideal bersamaan bateri kepada E, rintangan dalaman ialah r, dan rintangan beban ialah R. Ukur voltan pada kedua-dua hujung rintangan beban dengan voltan meter, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas dalam Rajah 6. Walau bagaimanapun, dalam amalan, terdapat rintangan plumbum dan rintangan sentuhan lekapan (rintangan parasit seragam) dalam litar. Gambar rajah litar setara yang ditunjukkan dalam Rajah. 3 ditunjukkan dalam rajah berikut bagi FIG. 3. Dalam amalan, rintangan parasit tidak dapat dielakkan diperkenalkan, supaya jumlah rintangan beban menjadi besar, tetapi voltan yang diukur adalah voltan pada kedua-dua hujung rintangan beban R, jadi ralat diperkenalkan.

 Rajah 3 Rajah blok prinsip dan rajah litar setara sebenar kaedah nyahcas rintangan

Apabila punca arus malar dengan arus I1 digunakan sebagai beban, rajah skematik dan rajah litar setara sebenar ditunjukkan dalam Rajah 7. E, I1 ialah nilai malar dan r adalah malar untuk masa tertentu.

Daripada formula di atas, kita dapat melihat bahawa dua voltan A dan B adalah malar, iaitu voltan keluaran bateri tidak berkaitan dengan saiz rintangan siri dalam gelung, dan sudah tentu, ia tidak ada kaitan. dengan rintangan parasit. Di samping itu, mod pengukuran empat terminal boleh mencapai pengukuran voltan keluaran bateri yang lebih tepat.

Rajah 4 Gambar rajah blok equivalent dan rajah litar setara sebenar bagi beban punca arus malar

Sumber serentak ialah peranti bekalan kuasa yang boleh memberikan arus malar kepada beban. Ia masih boleh mengekalkan arus keluaran tetap apabila bekalan kuasa luaran berubah-ubah dan ciri-ciri impedans berubah.

[Mod ujian nyahcas]

Peralatan ujian cas dan nyahcas biasanya menggunakan peranti semikonduktor sebagai elemen aliran. Dengan melaraskan isyarat kawalan peranti semikonduktor, ia boleh mensimulasikan beban ciri yang berbeza seperti arus malar, tekanan malar dan rintangan malar dan sebagainya. Mod ujian nyahcas bateri lithium-ion terutamanya termasuk nyahcas arus malar, nyahcas rintangan malar, nyahcas kuasa malar, dsb. Dalam setiap mod nyahcas, nyahcas berterusan dan nyahcas selang juga boleh dibahagikan, di mana mengikut tempoh masa, pelepasan selang boleh dibahagikan kepada nyahcas sekejap dan nyahcas nadi. Semasa ujian nyahcas, bateri dinyahcas mengikut mod yang ditetapkan, dan berhenti nyahcas selepas mencapai keadaan yang ditetapkan. Keadaan pemotongan nyahcas termasuk penetapan pemotongan voltan, penetapan masa pemotongan, penetapan pemotongan kapasiti, penetapan pemotongan kecerunan voltan negatif, dll. Perubahan voltan nyahcas bateri adalah berkaitan dengan sistem nyahcas, yang ialah, perubahan lengkung nyahcas juga dipengaruhi oleh sistem nyahcas, termasuk: arus nyahcas, suhu nyahcas, voltan penamatan nyahcas; pelepasan terputus-putus atau berterusan. Semakin besar arus nyahcas, semakin cepat voltan operasi jatuh; dengan suhu nyahcas, lengkung nyahcas berubah perlahan-lahan.

(1) Nyahcas arus malar

Apabila nyahcas arus malar, nilai semasa ditetapkan, dan kemudian nilai semasa dicapai dengan melaraskan sumber arus malar CNC, untuk merealisasikan pelepasan arus malar bateri. Pada masa yang sama, perubahan voltan akhir bateri dikumpul untuk mengesan ciri nyahcas bateri. Nyahcas arus malar ialah nyahcas arus nyahcas yang sama, tetapi voltan bateri terus menurun, jadi kuasa terus menurun. Rajah 5 ialah lengkung voltan dan arus bagi nyahcas arus malar bagi bateri litium-ion. Disebabkan oleh nyahcas arus yang berterusan, paksi masa mudah ditukar kepada paksi kapasiti (hasil arus dan masa). Rajah 5 menunjukkan lengkung kapasiti voltan pada nyahcas arus malar. Nyahcas arus malar ialah kaedah nyahcas yang paling biasa digunakan dalam ujian bateri litium-ion.

Rajah 5 pengecasan voltan malar arus malar dan lengkung nyahcas arus malar pada kadar pengganda yang berbeza

(2) Nyahcas kuasa berterusan

Apabila nyahcas kuasa malar, nilai kuasa kuasa malar P ditetapkan dahulu, dan voltan keluaran U bateri dikumpul. Dalam proses nyahcas, P diperlukan untuk malar, tetapi U sentiasa berubah, jadi adalah perlu untuk terus melaraskan arus I sumber arus malar CNC mengikut formula I = P / U untuk mencapai tujuan nyahcas kuasa malar . Pastikan kuasa nyahcas tidak berubah, kerana voltan bateri terus menurun semasa proses nyahcas, jadi arus dalam nyahcas kuasa malar terus meningkat. Disebabkan oleh nyahcas kuasa yang berterusan, paksi koordinat masa mudah ditukar kepada paksi koordinat tenaga (hasil kuasa dan masa).

Rajah 6 Keluk pengecasan dan nyahcas kuasa malar pada kadar penggandaan yang berbeza

Perbandingan antara nyahcas arus malar dan nyahcas kuasa malar

Rajah 7: (a) rajah kapasiti cas dan nyahcas pada nisbah yang berbeza; (b) keluk cas dan nyahcas

 Rajah 7 menunjukkan keputusan ujian nisbah cas dan nyahcas yang berbeza dalam dua mod bateri besi fosfat litium. Mengikut keluk kapasiti dalam Rajah. 7 (a), dengan peningkatan arus cas dan nyahcas dalam mod arus malar, kapasiti cas dan nyahcas sebenar bateri berkurangan secara beransur-ansur, tetapi julat perubahan agak kecil. Kapasiti pengecasan dan nyahcas sebenar bateri secara beransur-ansur berkurangan dengan peningkatan kuasa, dan semakin besar pengganda, semakin cepat pereputan kapasiti. Kapasiti nyahcas kadar 1 jam adalah lebih rendah daripada mod aliran malar. Pada masa yang sama, apabila kadar cas-nyahcas lebih rendah daripada kadar 5 jam, kapasiti bateri lebih tinggi di bawah keadaan kuasa malar, manakala kapasiti bateri lebih tinggi daripada kadar 5 jam lebih tinggi di bawah keadaan arus malar.

Daripada rajah 7 (b) menunjukkan lengkung kapasiti-voltan, di bawah keadaan nisbah rendah, bateri fosfat besi litium dua mod keluk kapasiti-voltan, dan perubahan platform voltan caj dan nyahcas tidak besar, tetapi di bawah keadaan nisbah tinggi, mod voltan malar arus malar masa voltan malar dengan ketara lebih lama, dan platform voltan pengecasan meningkat dengan ketara, platform voltan nyahcas dikurangkan dengan ketara.

(3) Pelepasan rintangan berterusan

Apabila nyahcas rintangan malar, nilai rintangan malar R ditetapkan terlebih dahulu untuk mengumpul voltan keluaran bateri U. Semasa proses nyahcas, R diperlukan untuk malar, tetapi U sentiasa berubah, jadi nilai semasa I bagi arus malar CNC sumber hendaklah sentiasa diselaraskan mengikut formula I=U / R untuk mencapai tujuan pelepasan rintangan malar. Voltan bateri sentiasa berkurangan dalam proses nyahcas, dan rintangan adalah sama, jadi arus nyahcas I juga merupakan proses menurun.

(4) Nyahcas berterusan, nyahcas sekejap dan nyahcas nadi

Bateri dinyahcas dalam arus malar, kuasa malar dan rintangan malar, sambil menggunakan fungsi pemasaan untuk merealisasikan kawalan nyahcas berterusan, nyahcas sekejap dan nyahcas nadi. Rajah 11 menunjukkan lengkung arus dan lengkung voltan bagi ujian cas / nyahcas nadi biasa.

Rajah 8 Keluk semasa dan keluk voltan untuk ujian cas-nyahcas nadi biasa

[Maklumat termasuk dalam keluk nyahcas]

Lengkung nyahcas merujuk kepada lengkung voltan, arus, kapasiti dan perubahan lain bateri dari semasa ke semasa semasa proses nyahcas. Maklumat yang terkandung dalam lengkung cas dan nyahcas sangat kaya, termasuk kapasiti, tenaga, voltan kerja dan platform voltan, hubungan antara potensi elektrod dan keadaan cas, dsb. Data utama yang direkodkan semasa ujian nyahcas ialah masa evolusi arus dan voltan. Banyak parameter boleh diperolehi daripada data asas ini. Berikut adalah butiran parameter yang boleh diperolehi oleh lengkung nyahcas.

(1) Voltan

Dalam ujian nyahcas bateri lithium ion, parameter voltan terutamanya termasuk platform voltan, voltan median, voltan purata, voltan potong, dll. Voltan platform ialah nilai voltan yang sepadan apabila perubahan voltan adalah minimum dan perubahan kapasiti adalah besar , yang boleh diperolehi daripada nilai puncak dQ / dV. Voltan median ialah nilai voltan sepadan separuh daripada kapasiti bateri. Untuk bahan yang lebih jelas pada platform, seperti litium besi fosfat dan litium titanat, voltan median ialah voltan platform. Voltan purata ialah kawasan berkesan bagi lengkung kapasiti voltan (iaitu, tenaga nyahcas bateri) dibahagikan dengan formula pengiraan kapasiti ialah u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Voltan pemotongan merujuk kepada voltan minimum yang dibenarkan apabila bateri dinyahcas. Jika voltan lebih rendah daripada voltan potong nyahcas, voltan pada kedua-dua hujung bateri akan turun dengan cepat, membentuk nyahcas yang berlebihan. Pelepasan berlebihan boleh menyebabkan kerosakan pada bahan aktif elektrod, kehilangan keupayaan tindak balas dan memendekkan hayat bateri. Seperti yang diterangkan dalam bahagian pertama, voltan bateri berkaitan dengan keadaan cas bahan katod dan potensi elektrod.

(2) Kapasiti dan kapasiti khusus

Kapasiti bateri merujuk kepada jumlah elektrik yang dikeluarkan oleh bateri di bawah sistem nyahcas tertentu (di bawah arus nyahcas tertentu I, suhu nyahcas T, voltan pemotongan nyahcas V), menunjukkan keupayaan bateri untuk menyimpan tenaga dalam Ah atau C Kapasiti dipengaruhi oleh banyak unsur, seperti arus nyahcas, suhu nyahcas, dsb. Saiz kapasiti ditentukan oleh jumlah bahan aktif dalam elektrod positif dan negatif.

Kapasiti teori: kapasiti yang diberikan oleh bahan aktif dalam tindak balas.

Kapasiti sebenar: kapasiti sebenar yang dikeluarkan di bawah sistem pelepasan tertentu.

Kapasiti terkadar: merujuk kepada jumlah minimum kuasa yang dijamin oleh bateri di bawah keadaan nyahcas yang direka bentuk.

Dalam ujian nyahcas, kapasiti dikira dengan menyepadukan arus dari semasa ke semasa, iaitu C = I (t) dt, arus malar dalam t nyahcas malar, C = I (t) dt = I t; rintangan malar R nyahcas, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * keluar (u ialah voltan nyahcas purata, t ialah masa nyahcas).

Kapasiti khusus: Untuk membandingkan bateri yang berbeza, konsep kapasiti khusus diperkenalkan. Kapasiti spesifik merujuk kepada kapasiti yang diberikan oleh bahan aktif jisim unit atau elektrod isipadu unit, yang dipanggil kapasiti khusus jisim atau kapasiti khusus isipadu. Kaedah pengiraan biasa ialah: kapasiti khusus = kapasiti nyahcas pertama bateri / (jisim bahan aktif * kadar penggunaan bahan aktif)

Faktor yang mempengaruhi kapasiti bateri:

a. Arus nyahcas bateri: semakin besar arus, kapasiti output berkurangan;

b. Suhu pelepasan bateri: apabila suhu berkurangan, kapasiti keluaran berkurangan;

c. Voltan pemotongan pelepasan bateri: masa nyahcas yang ditetapkan oleh bahan elektrod dan had tindak balas elektrod itu sendiri secara amnya ialah 3.0V atau 2.75V.

d. Masa caj dan nyahcas bateri: selepas berbilang cas dan nyahcas bateri, disebabkan oleh kegagalan bahan elektrod, bateri akan dapat mengurangkan kapasiti nyahcas bateri.

e. Keadaan pengecasan bateri: kadar pengecasan, suhu, voltan potong menjejaskan kapasiti bateri, dengan itu menentukan kapasiti nyahcas.

 Kaedah penentuan kapasiti bateri:

Industri yang berbeza mempunyai piawaian ujian yang berbeza mengikut keadaan kerja. Untuk bateri litium-ion untuk produk 3C, mengikut standard kebangsaan GB / T18287-2000 Spesifikasi Umum untuk Bateri Litium-ion untuk Telefon Selular, kaedah ujian kapasiti terkadar bateri adalah seperti berikut: a) pengecasan: 0.2C5A pengecasan; b) nyahcas: 0.2C5A nyahcas; c) lima kitaran, yang mana satu adalah layak.

Bagi industri kenderaan elektrik, mengikut standard kebangsaan GB / T 31486-2015 Keperluan Prestasi Elektrik dan Kaedah Ujian untuk Bateri Kuasa untuk Kenderaan Elektrik, kapasiti undian bateri merujuk kepada kapasiti (Ah) yang dikeluarkan oleh bateri pada suhu bilik dengan nyahcas arus 1I1 (A) untuk mencapai voltan penamatan, di mana I1 ialah arus nyahcas kadar 1 jam, yang nilainya bersamaan dengan C1 (A). Kaedah ujian ialah:

A) Pada suhu bilik, hentikan voltan malar apabila mengecas dengan pengecasan arus malar ke voltan penamatan pengecasan yang ditentukan oleh perusahaan, dan hentikan pengecasan apabila arus penamatan pengecasan turun kepada 0.05I1 (A), dan tahan pengecasan selama 1 jam selepas mengecas.

Bb) Pada suhu bilik, bateri dinyahcas dengan arus 1I1 (A) sehingga nyahcas mencapai voltan penamatan nyahcas yang dinyatakan dalam keadaan teknikal perusahaan;

C) kapasiti nyahcas diukur (diukur dengan Ah), kira tenaga khusus nyahcas (diukur dengan Wh / kg);

3 d) Ulang langkah a) -) c) 5 kali. Apabila perbezaan melampau 3 ujian berturut-turut adalah kurang daripada 3% daripada kapasiti undian, ujian boleh diselesaikan terlebih dahulu dan keputusan 3 ujian terakhir boleh dipuratakan.

(3) Negeri pertuduhan, SOC

SOC (State of Charge) ialah keadaan pengecasan, mewakili nisbah baki kapasiti bateri kepada keadaan pengecasan penuhnya selepas tempoh masa atau masa yang lama di bawah kadar nyahcas tertentu. Kaedah kaedah "voltan litar terbuka + penyepaduan masa sejam" menggunakan kaedah voltan litar terbuka untuk menganggar kapasiti cas keadaan awal bateri, dan kemudian menggunakan kaedah penyepaduan masa sejam untuk mendapatkan kuasa yang digunakan oleh a -kaedah penyepaduan masa. Kuasa yang digunakan ialah hasil daripada arus nyahcas dan masa nyahcas, dan kuasa yang tinggal adalah sama dengan perbezaan antara kuasa awal dan kuasa yang digunakan. Anggaran matematik SOC antara voltan litar terbuka dan kamiran sejam ialah:

Di mana CN ialah kapasiti undian; η ialah kecekapan cas-nyahcas; T ialah suhu penggunaan bateri; I ialah arus bateri; t ialah masa nyahcas bateri.

DOD (Depth of Discharge) ialah kedalaman nyahcas, ukuran tahap nyahcas, iaitu peratusan kapasiti nyahcas kepada jumlah kapasiti nyahcas. Kedalaman nyahcas mempunyai hubungan yang baik dengan hayat bateri: semakin dalam kedalaman nyahcas, semakin pendek hayatnya. Hubungan dikira untuk SOC = 100% -DOD

4) Tenaga dan tenaga khusus

Tenaga elektrik yang boleh dikeluarkan oleh bateri dengan melakukan kerja luaran dalam keadaan tertentu dipanggil tenaga bateri, dan unit biasanya dinyatakan dalam wh. Dalam lengkung nyahcas, tenaga dikira seperti berikut: W = U (t) * I (t) dt. Pada nyahcas arus malar, W = I * U (t) dt = It * u (u ialah purata voltan nyahcas, t ialah masa nyahcas)

a. Tenaga teori

Proses nyahcas bateri berada dalam keadaan keseimbangan, dan voltan nyahcas mengekalkan nilai daya gerak elektrik (E), dan kadar penggunaan bahan aktif ialah 100%. Di bawah keadaan ini, tenaga keluaran bateri adalah tenaga teori, iaitu, kerja maksimum yang dilakukan oleh bateri boleh balik di bawah suhu dan tekanan malar.

b. Tenaga sebenar

Tenaga keluaran sebenar nyahcas bateri dipanggil tenaga sebenar, peraturan industri kenderaan elektrik ("GB / T 31486-2015 Keperluan Prestasi Elektrik Bateri Kuasa dan Kaedah Ujian untuk Kenderaan elektrik"), bateri pada suhu bilik dengan 1I1 (A ) nyahcas semasa, untuk mencapai tenaga (Wh) yang dikeluarkan oleh voltan penamatan, dipanggil tenaga undian.

c. tenaga tertentu

Tenaga yang diberikan oleh bateri per unit jisim dan per unit isipadu dipanggil tenaga khusus jisim atau tenaga khusus isipadu, juga dipanggil ketumpatan tenaga. Dalam unit wh / kg atau wh / L.

[Bentuk asas keluk nyahcas]

Bentuk paling asas bagi keluk nyahcas ialah keluk masa voltan dan masa semasa. Melalui transformasi pengiraan paksi masa, keluk nyahcas biasa juga mempunyai keluk voltan-kapasiti (kapasiti khusus), keluk voltan-tenaga (tenaga khusus), keluk voltan-SOC dan sebagainya.

(1) Keluk masa voltan dan masa semasa

Rajah 9 Keluk masa voltan dan masa semasa

(2) Keluk kapasiti voltan

Rajah 10 Keluk kapasiti voltan

(3) Keluk voltan-tenaga

Rajah Rajah 11. Keluk voltan-tenaga

[dokumentasi rujukan]

• Wang Chao, et al. Perbandingan ciri cas dan nyahcas arus malar dan kuasa malar dalam peranti storan tenaga elektrokimia [J]. Sains dan teknologi penyimpanan tenaga.2017(06):1313-1320.
• Eom KS，Joshi T，Bordes A，et al. Reka bentuk bateri sel penuh Li-ion menggunakan nano silikon dan anod komposit graphene berbilang lapisan nano[J]
• Guo Jipeng, et al. Perbandingan ciri ujian arus malar dan kuasa malar bateri fosfat besi litium [J].bateri simpanan.2017(03):109-115
• Marinaro M，Yoon D，Gabrielli G，et al.Prestasi tinggi 1.2 Ah Si-aloi/Grafit|Prototaip LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 Li-ion bateri[J].Jurnal Sumber Kuasa.2017，357(Tambahan C):188-197.