By hoppt
Литий-иондук батарейка зарядсызданганда, анын жумушчу чыңалышы убакыттын өтүшү менен дайыма өзгөрүп турат. Батареянын жумушчу чыңалышы ордината, разряд убактысы же сыйымдуулугу, же заряддын абалы (SOC), же разряддын тереңдиги (DOD) абсцисса катары колдонулат, ал эми чийилген ийри разряд сызыгы деп аталат. Батареянын разрядынын мүнөздүү ийри сызыгын түшүнүү үчүн, биз адегенде аккумулятордун чыңалуусун түшүнүшүбүз керек.
Электроддук реакция пайда болушу үчүн батарея төмөнкү шарттарга жооп бериши керек: химиялык реакцияда электронду жоготуу процесси (б.а. кычкылдануу процесси) жана электронду алуу процесси (б.а. калыбына келтирүү реакциясы процесси) эки башка чөйрөдө бөлүнүшү керек, жалпы редокс реакциясынан айырмаланган; эки электроддун активдүү затынын редокс реакциясы металл коррозия процессиндеги микробатарея реакциясынан айырмаланган тышкы схема аркылуу берилиши керек. Батареянын чыңалуусу оң электрод менен терс электроддун потенциалдуу айырмасы. Белгилүү негизги параметрлерге ачык чынжырлуу чыңалуу, жумушчу чыңалуу, заряддоо жана разрядды өчүрүү чыңалуу ж.
Электроддук потенциал деп электрдик эффектти, башкача айтканда металлдын бети менен эритменин ортосундагы потенциалдар айырмасын көрсөтүүчү катуу заттын электролит эритмесине батырылышын айтат. Бул потенциалдар айырмасы эритмедеги металлдын потенциалы же электроддун потенциалы деп аталат. Кыскача айтканда, электрод потенциалы иондун же атомдун электронду алуу тенденциясы.
Демек, белгилүү бир оң электрод же терс электрод материалы үчүн литий тузу бар электролитке салынганда анын электроддук потенциалы төмөнкүчө чагылдырылат:
Бул жерде φ c бул заттын электроддук потенциалы. Стандарттык суутек электродунун потенциалы 0.0 В болуп коюлган.
Аккумулятордун электр кыймылдаткыч күчү – бул термодинамикалык ыкманы колдонуу менен батареянын реакциясына ылайык эсептелген теориялык чоңдук, башкача айтканда, чынжыр үзүлгөндө аккумулятордун теңсалмактуу электроддук потенциалы менен оң жана терс электроддордун ортосундагы айырма максималдуу чоңдук болуп саналат. батарея чыңалуу бере алат деп. Чындыгында, оң жана терс электроддор электролиттеги термодинамикалык тең салмактуулук абалында болушу шарт эмес, башкача айтканда, электролит эритмесинде аккумулятордун оң жана терс электроддору тарабынан белгиленген электроддук потенциал, адатта, тең салмактуулук электроддук потенциалы эмес, ошондуктан Батареянын ачык чынжырлуу чыңалуусу анын электр кыймылдаткыч күчүнөн азыраак. Электроддук реакция үчүн:
Реактивдик компоненттин стандарттуу эмес абалын жана убакыттын өтүшү менен активдүү компоненттин активдүүлүгүн (же концентрациясын) эске алуу менен, клетканын иш жүзүндө ачык чынжыр чыңалуусу энергетикалык теңдеме менен модификацияланат:
Бул жерде R - газдын туруктуулугу, T - реакциянын температурасы, а - компоненттин активдүүлүгү же концентрациясы. Батареянын ачык чынжырлуу чыңалуусу оң жана терс электрод материалынын касиеттерине, электролитке жана температура шарттарына көз каранды жана батареянын геометриясына жана өлчөмүнө көз каранды эмес. Литий-иондук электрод материалды уюлга даярдоо жана баскычтын жарым батареясына чогулган литий металл баракты ачык чыңалуудагы ар кандай SOC абалында электрод материалын өлчөй алат, ачык чыңалуу ийри сызыгы - электроддун материалдык зарядынын абалынын реакциясы, батареяны сактоочу ачык чыңалуу төмөндөшү, бирок өтө чоң эмес, эгерде ачык чыңалуу өтө тез түшүп кетсе же амплитудасы анормалдуу көрүнүш болсо. Биполярдык активдүү заттардын беттик абалынын өзгөрүшү жана аккумулятордун өзүн-өзү разряды сактоодогу ачык чынжырдын чыңалуусунун төмөндөшүнүн негизги себептери болуп саналат, анын ичинде оң жана терс электроддук материалдын үстөлүнүн маска катмарынын өзгөрүшү; электроддун термодинамикалык туруксуздугунан келип чыккан потенциалдык өзгөрүү, металлдын бөтөн аралашмаларынын эриши жана чөгүшү жана оң жана терс электроддордун ортосундагы диафрагмадан келип чыккан микро кыска туташуу. Литий-иондук батарейка эскирип баратканда, K маанисинин өзгөрүшү (чыңалуу төмөндөшү) электрод материалынын бетинде SEI пленкасынын калыптанышы жана туруктуулугу процесси болуп саналат. Эгерде чыңалуу төмөндөшү өтө чоң болсо, анын ичинде микро-кыска туташуу бар жана батарейка квалификациясыз деп эсептелет.
Электроддон ток өткөндө электроддун тең салмактуулук электроддук потенциалынан четтөө кубулушу поляризация деп аталат, ал эми поляризация ашыкча потенциалды пайда кылат. Поляризациянын себептери боюнча поляризацияны омдук поляризация, концентрациялык поляризация жана электрохимиялык поляризация деп бөлүүгө болот. FIG. 2 - аккумулятордун типтүү разряд сызыгы жана ар кандай поляризациянын чыңалууга тийгизген таасири.
Сүрөт 1. Типтүү разряддын ийри сызыгы жана поляризация
(1) Омдук поляризация: батарейканын ар бир бөлүгүнүн каршылыгынан улам басымдын төмөндөшүнүн мааниси Ом мыйзамына ылайык келет, ток азаят, поляризация дароо азаят жана ток токтогондон кийин дароо жок болот.
(2) Электрохимиялык поляризация: поляризация электрод бетиндеги жай электрохимиялык реакциядан келип чыгат. Токтун күчү азайган сайын ал микросекунддук деңгээлде бир кыйла азайган.
(3) Концентрациянын поляризациясы: эритмеде иондун диффузия процессинин артта калышынан улам, электроддун бети менен эритменин денесинин ортосундагы концентрация айырмасы белгилүү бир токтун астында поляризацияланат. Бул поляризация макроскопиялык секунддарда (бир нече секунддан ондогон секундага чейин) электр тогу азайган сайын азаят же жок болот.
Батареянын ички каршылыгы аккумулятордун разряд агымынын көбөйүшү менен жогорулайт, бул негизинен чоң разряд агымы батареянын поляризация тенденциясын жогорулатат, ал эми разряд агымы канчалык чоң болсо, поляризация тенденциясы ошончолук айкын көрүнүп турат. 2-сүрөттө. Ом мыйзамына ылайык: V=E0-IRT, ички жалпы каршылыктын RT көбөйүшү менен аккумулятордун чыңалуусунун разряддын өчүрүү чыңалуусуна жетиши үчүн талап кылынган убакыт тиешелүү түрдө азаят, ошондуктан бошотуу сыйымдуулугу да кыскартылган.
Сүрөт 2. Токтун тыгыздыгынын поляризацияга тийгизген таасири
Литий-иондук батарейка негизинен литий-ион концентрациялуу батареянын бир түрү болуп саналат. Литий-иондук батарейканы заряддоо жана разряддоо процесси литий иондорун оң жана терс электроддорго салуу жана ажыратуу процесси болуп саналат. Литий-иондук батарейкалардын поляризациясына таасир этүүчү факторлор төмөнкүлөрдү камтыйт:
(1) Электролиттин таасири: электролиттин төмөн өткөрүмдүүлүгү литий-иондук батарейкалардын поляризациясынын негизги себеби болуп саналат. Жалпы температура диапазонунда литий-иондук батарейкалар үчүн колдонулган электролиттин өткөргүчтүгү негизинен 0.01 ~ 0.1S/см, бул суудагы эритменин бир пайызын түзөт. Демек, литий-иондук батарейкалар жогорку ток менен зарядсызданганда, электролиттен Li+ толуктоо өтө кеч болуп калат жана поляризация көрүнүшү пайда болот. Электролиттин өткөргүчтүгүн жогорулатуу литий-иондук батарейкалардын жогорку токтун разрядын жакшыртуунун негизги фактору болуп саналат.
(2) Оң жана терс материалдардын таасири: оң жана терс материалдын чоң литий-ион бөлүкчөлөрүнүн бетине диффузиясынын узун каналы, бул чоң ылдамдыктагы разрядга алып келбейт.
(3) Өткөргүч агент: өткөрүүчү агенттин мазмуну жогорку катыштагы разряддын иштешине таасир этүүчү маанилүү фактор болуп саналат. Катод формуласында өткөрүүчү агенттин мазмуну жетишсиз болсо, чоң ток разряддалганда электрондор өз убагында берилбейт жана поляризациянын ички каршылыгы тездик менен көбөйөт, андыктан батареянын чыңалуусу разрядды өчүрүү чыңалууга тез төмөндөйт. .
(4) Уюлдун дизайнынын таасири: уюлдун жоондугу: чоң ток разрядында активдүү заттардын реакция ылдамдыгы абдан тез, бул литий ионунун материалга бат орнотулушун жана ажыратылышын талап кылат. Уюл плитасы жоон болсо жана литий ионунун диффузия жолу көбөйсө, уюлдун жоондугунун багыты чоң литий ионунун концентрациясынын градиентин пайда кылат.
Компактизациянын тыгыздыгы: уюл барагынын тыгыздыгы чоңураак, тешикчелер кичирейет жана полюс барактын жоондугу багытында литий ионунун кыймылынын жолу узунураак. Мындан тышкары, тыгыздалуу тыгыздыгы өтө чоң болсо, материал менен электролиттин ортосундагы байланыш аянты азаят, электроддун реакциясы азаят жана батареянын ички каршылыгы да жогорулайт.
(5) SEI мембранасынын таасири: SEI мембранасынын пайда болушу электрод/электролит интерфейсинин каршылыгын жогорулатат, натыйжада чыңалуу гистерезиси же поляризациясы пайда болот.
Иштөө чыңалуусу, ошондой эле акыркы чыңалуу деп аталат, ток жумушчу абалында чынжырда агып жатканда, батареянын оң жана терс электроддорунун ортосундагы потенциалдуу айырманы билдирет. Батарея разрядынын жумушчу абалында, ток батарейка аркылуу өткөндө, ички каршылыктан келип чыккан каршылыкты жеңүү керек, бул омикалык басымдын төмөндөшүнө жана электроддун поляризациясына алып келет, ошондуктан жумушчу чыңалуу дайыма ачык чынжырдан төмөн, жана заряддоодо акыркы чыңалуу дайыма ачык чынжырдан жогору болот. Башкача айтканда, поляризациянын натыйжасы батареянын разрядынын акыркы чыңалуусун аккумулятордун электр кыймылдаткыч потенциалынан төмөн кылат, ал заряддагы батареянын электр кыймылдаткыч потенциалынан жогору.
Поляризация кубулушунун бар болгондугуна байланыштуу заряддоо жана разряд процессиндеги көз ирмемдик чыңалуу жана реалдуу чыңалуу. Заряддоодо көз ирмемдик чыңалуу иш жүзүндөгү чыңалуудан бир аз жогору болот, разряддан кийин көз ирмемдик чыңалуу жана чыныгы чыңалуу азайганда поляризация жоголот жана чыңалуу төмөндөйт.
Жогорудагы сүрөттөлүштү жалпылоо үчүн, сөз айкашы:
E +, E- -оң жана терс электроддордун потенциалдарын, тиешелүүлүгүнө жараша, E + 0 жана E- -0 оң жана терс электроддордун тең салмактуулук электрод потенциалын билдирет, VR омдук поляризациялык чыңалууну, ал эми η + , η - - тиешелүүлүгүнө жараша оң жана терс электроддордун ашыкча потенциалын билдирет.
Батареянын чыңалуусун негизги түшүнгөндөн кийин, биз литий-иондук батарейкалардын разряд ийри сызыгын талдай баштадык. Разряд ийри сызыгы негизинен электроддун абалын чагылдырат, бул оң жана терс электроддордун абалынын өзгөрүшүнүн суперпозициясы.
Литий-иондук батарейкалардын чыңалуу ийри разряд процессинде үч этапка бөлүүгө болот
1) Батареянын баштапкы стадиясында чыңалуу тез төмөндөйт жана разряд канчалык көп болсо, чыңалуу ошончолук тез төмөндөйт;
2) Батареянын чыңалуусу жай өзгөрүү стадиясына кирет, ал батареянын платформа аянты деп аталат. разряддын ылдамдыгы азыраак,
Платформанын аймагынын узактыгы канчалык көп болсо, платформанын чыңалуусу ошончолук жогору болсо, чыңалуу ошончолук жай төмөндөйт.
3) Батареянын кубаты бүтүп калганда, батареянын чыңалуусу разрядды токтотуу чыңалууга жеткенге чейин кескин төмөндөй баштайт.
Сыноо учурунда маалыматтарды чогултуунун эки жолу бар
(1) Δ t белгиленген убакыт аралыгына ылайык токтун, чыңалуунун жана убакыттын маалыматтарын чогултуу;
(2) белгиленген чыңалуу өзгөрүү айырмасы Δ V. ылайык учурдагы, чыңалуу жана убакыт маалыматтарды чогултуу. кубаттоо жана кубаттоо жабдууларды разряддоо тактык, негизинен, учурдагы тактык, чыңалуу так жана убакыт так камтыйт. 2-таблицада белгилүү бир заряддоо жана разряддоочу машинанын жабдууларынын параметрлери көрсөтүлгөн, мында% FS толук диапазондун пайызын билдирет, ал эми 0.05%RD көрсөткүчтүн 0.05% диапазонундагы өлчөнгөн катаны билдирет. Заряддоо жана разряддоо жабдуулары көбүнчө жүккө каршылыктын ордуна CNC туруктуу ток булагын колдонушат, ошондуктан батареянын чыгыш чыңалуусу чынжырдагы сериялык каршылыкка же мите каршылыкка эч кандай тиешеси жок, бирок E чыңалуу жана ички каршылык менен гана байланыштуу. r жана аккумуляторго эквиваленттүү идеалдуу чыңалуунун булагынын I схемасы. Каршылык жүк үчүн колдонулса, батарейканын эквиваленттүү идеалдуу чыңалуу булагынын чыңалуусун E, ички каршылыгын r, жүктүн каршылыгын R деп коюңуз. Чыңалуу менен жүк каршылыгынын эки учундагы чыңалууну өлчөңүз. метр, 6-сүрөттө жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Бирок, иш жүзүндө чынжырда коргошун каршылык жана арматура контакт каршылык (бирдиктүү мите каршылык) бар. Эквиваленттүү схемасы сүрөттө көрсөтүлгөн. 3 төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн. 3. Практикада паразиттик каршылык сөзсүз түрдө киргизилет, ошондуктан жалпы жүк каршылыгы чоң болуп калат, бирок өлчөнгөн чыңалуу R жүк каршылыгынын эки учундагы чыңалуу болуп саналат, ошондуктан ката киргизилет.
3-сүрөт Каршылыктын разряд ыкмасынын принциптүү блок-схемасы жана иш жүзүндөгү эквиваленттүү схемасы
I1 ток менен туруктуу ток булагы жүк катары колдонулганда, схемалык диаграмма жана иш жүзүндөгү эквиваленттүү схема 7-сүрөттө көрсөтүлгөн. E, I1 туруктуу чоңдуктар жана r белгилүү бир убакытка туруктуу.
Жогорудагы формуладан А жана В эки чыңалуу туруктуу экенин, башкача айтканда, аккумулятордун чыгыш чыңалуусу контурдагы сериялык каршылыктын өлчөмүнө байланышпаганын, албетте, анын эч кандай тиешеси жок экенин көрөбүз. паразиттик каршылык менен. Мындан тышкары, төрт терминалдык өлчөө режими батареянын чыгыш чыңалуусунун так өлчөөсүнө жетише алат.
4-сүрөт Эквиваленттик схема жана туруктуу ток булагы жүктөөнүн иш жүзүндөгү эквиваленттүү схемасы
Кошумча булак - бул жүктү туруктуу ток менен камсыз кыла турган электр менен жабдуучу түзүлүш. Сырткы электр энергиясы өзгөрүп, импеданс мүнөздөмөлөрү өзгөргөндө, ал дагы эле чыгуучу токту туруктуу кармай алат.
Заряддоо жана разряд сыноо жабдуулары көбүнчө жарым өткөргүч аппаратты агым элементи катары колдонот. Жарым өткөргүч түзүлүштүн башкаруу сигналын тууралоо менен, ал туруктуу ток, туруктуу басым жана туруктуу каршылык сыяктуу ар кандай мүнөздөмөлөрдүн жүгүн окшоштура алат. Литий-иондук батарейканын разрядын сыноо режими негизинен туруктуу токтун разрядын, туруктуу каршылыктын разрядын, туруктуу электр разрядын ж.б. камтыйт. Ар бир разряд режиминде үзгүлтүксүз разряд жана аралык разряд да бөлүүгө болот, анда убакыттын узундугуна жараша, интервалдык разрядды үзгүлтүктүү разряд жана импульстук разряд деп бөлүүгө болот. Заряддоону сыноо учурунда, батарея белгиленген режимге ылайык зарядсызданат жана белгиленген шарттарга жеткенден кийин разрядды токтотот. Разрядды өчүрүү шарттарына чыңалууну өчүрүүнү орнотуу, убакытты өчүрүү, кубаттуулукту өчүрүү, терс чыңалуу градиентин өчүрүү ж.б. кирет. Аккумулятордун разрядынын чыңалуусу разряд системасына байланыштуу болуп, разряддын ийри сызыгынын өзгөрүшүнө разряд системасы да таасирин тийгизет, анын ичинде: разряддын ток, разряддын температурасы, разряддын токтотулушунун чыңалуусу; үзгүлтүксүз же үзгүлтүксүз разряд. Разряд агымы канчалык чоң болсо, жумушчу чыңалуу ошончолук тез төмөндөйт; разряддын температурасы менен разряд ийри сызыгы акырын өзгөрөт.
(1) Туруктуу ток разряды
Туруктуу ток разряды болгондо, учурдагы маани орнотулат, андан кийин батарейканын туруктуу ток разрядын ишке ашыруу үчүн CNC туруктуу ток булагын тууралоо менен учурдагы мааниге жетет. Ошол эле учурда, батареянын акыркы чыңалуу өзгөрүшү батареянын разряд мүнөздөмөлөрүн аныктоо үчүн чогултулат. Туруктуу токтун разряды - бул ошол эле разряддык токтун разряды, бирок батарейканын чыңалуусу төмөндөй берет, ошондуктан кубат төмөндөө берет. 5-сүрөт - литий-иондук батареялардын туруктуу ток разрядынын чыңалуу жана ток ийри сызыгы. Токтун туруктуу разрядынан улам убакыт огу кубаттуулук (токтун жана убакыттын продуктусу) огуна оңой айландырылат. 5-сүрөттө туруктуу ток разрядындагы чыңалуу-кубаттуулук ийри сызыгы көрсөтүлгөн. Туруктуу ток разряды литий-иондук батарейканы сыноодо эң көп колдонулган разряд ыкмасы болуп саналат.
5-сүрөт. Туруктуу токтун туруктуу чыңалуусу жана ар кандай көбөйтүүчү ылдамдыкта туруктуу токтун разрядынын ийри сызыктары
(2) Туруктуу электр разряды
Туруктуу кубаттуулук разряддалганда, биринчи кезекте туруктуу кубаттуулук кубаттуулугу P орнотулат жана батареянын чыгыш чыңалуусу U чогултулат. Заряддоо процессинде P туруктуу болушу талап кылынат, бирок U тынымсыз өзгөрүп турат, ошондуктан туруктуу электр разрядынын максатына жетүү үчүн I = P / U формуласына ылайык CNC туруктуу ток булагынын I токун үзгүлтүксүз жөнгө салуу керек. . Разряддын кубаттуулугун өзгөртүүсүз сактаңыз, анткени разряд процессинде аккумулятордун чыңалышы төмөндөй берет, ошондуктан туруктуу кубат разрядындагы ток жогорулай берет. Туруктуу кубаттуулуктун разрядынан улам убакыттын координат огу оңой энергияга (кубаттын жана убакыттын продуктусу) координат огуна айланат.
6-сүрөт Туруктуу кубаттуулукту кубаттоо жана разряддоо ийри сызыктары ар кандай эселенген ылдамдыкта
Туруктуу ток разряды менен туруктуу электр разрядын салыштыруу
7-сүрөт: (а) ар кандай катышта заряддын жана разряддын кубаттуулугунун диаграммасы; (б) заряддын жана разряддын ийри сызыгы
7-сүрөттө эки режимде заряддын жана разряддын ар кандай катышы сыноолорунун натыйжалары көрсөтүлгөн литий темир фосфат батареясы. СУРАТтагы кубаттуулук ийри сызыгына ылайык. 7 (а), туруктуу ток режиминде заряддын жана разряддын агымынын көбөйүшү менен аккумулятордун иш жүзүндөгү заряды жана разряды акырындык менен төмөндөйт, бирок өзгөртүү диапазону салыштырмалуу аз. Батареянын иш жүзүндөгү заряддоо жана разряд сыйымдуулугу кубаттын көбөйүшү менен акырындык менен азаят, ал эми мультипликатор канчалык чоң болсо, кубаттуулук ошончолук бат бузулат. 1 ч ылдамдыктагы разряд кубаттуулугу туруктуу агым режиминен төмөн. Ошол эле учурда, заряд-разряд ылдамдыгы 5 саат ылдамдыгынан төмөн болгондо, батареянын сыйымдуулугу туруктуу кубаттуулук шартында жогору, ал эми батареянын кубаттуулугу 5 сааттан жогору болсо, туруктуу ток шартында жогору болот.
7-сүрөттөн (б) кубаттуулук-чыңалуу ийри сызыгы көрсөтүлгөн, төмөнкү катыш шартында, литий-темир-фосфат аккумуляторунун эки режиминин кубаттуулугу-чыңалуу ийри сызыгы, ал эми заряддоо жана разряддык чыңалуу платформасынын өзгөрүшү чоң эмес, бирок жогорку катыш шартында, туруктуу ток-туруктуу чыңалуу режими туруктуу чыңалуу убактысы кыйла узагыраак, жана заряддоо чыңалуу платформасы кыйла өстү, разряд чыңалуу платформасы кыйла кыскарды.
(3) Туруктуу каршылык разряды
Туруктуу каршылык разряд болгондо, батареянын чыгыш чыңалуусун чогултуу үчүн биринчи R туруктуу каршылыктын мааниси орнотулат. туруктуу каршылык разрядынын максатына жетүү үчүн I=U/R формуласына ылайык булак дайыма туураланып турушу керек. Заряддоо процессинде аккумулятордун чыңалуусу дайыма төмөндөп турат, каршылыгы да бирдей, ошондуктан разряд ток I да азаюу процесси болуп саналат.
(4) Үзгүлтүксүз разряд, үзгүлтүктүү разряд жана импульстук разряд
Батарея үзгүлтүксүз разряд, үзгүлтүктүү разряд жана импульс разрядын башкарууну ишке ашыруу үчүн убакыт функциясын колдонуп, туруктуу ток, туруктуу кубаттуулук жана туруктуу каршылыкта зарядсызданат. 11-сүрөттө типтүү импульстук заряд/разряд сыноосунун учурдагы ийри сызыктары жана чыңалуу ийри сызыктары көрсөтүлгөн.
8-сүрөт. Кадимки импульстук заряд-разряд сыноолору үчүн учурдагы ийри сызыктар жана чыңалуу ийри сызыктары
Заряддоо ийри сызыгы чыңалуунун, токтун, кубаттуулуктун жана разряд процессинде убакыттын өтүшү менен батареянын башка өзгөрүүлөрүнүн ийри сызыгын билдирет. Заряддын жана разряддын ийри сызыгында камтылган маалымат абдан бай, анын ичинде кубаттуулук, энергия, жумушчу чыңалуу жана чыңалуу платформасы, электроддун потенциалы менен заряддын абалынын ортосундагы байланыш ж.б. токтун жана чыңалуунун эволюциясы. Бул негизги маалыматтардан көптөгөн параметрлерди алууга болот. Төмөндө разряддын ийри сызыгы аркылуу алынуучу параметрлерди деталдаштырат.
(1) Чыңалуу
Литий-иондук батарейканын разряд тестинде чыңалуу параметрлери негизинен чыңалуу платформасын, медианалык чыңалууларды, орточо чыңалууларды, өчүрүү чыңалууларын ж.б.у.с. , аны dQ/dV чокусунан алууга болот. Медиана чыңалуу батареянын кубаттуулугунун жарымынын тиешелүү чыңалуу мааниси. Литий темир фосфаты жана литий титанаты сыяктуу платформада айкыныраак болгон материалдар үчүн медианалык чыңалуу платформанын чыңалуусу болуп саналат. Орточо чыңалуу - кубаттуулукту эсептөө формуласына бөлүнгөн чыңалуу-кубаттуулук ийри сызыгынын эффективдүү аянты (б.а., батареянын разряд энергиясы) u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Өчүрүү чыңалуу батарейка зарядсызданганда уруксат берилген минималдуу чыңалууга тиешелүү. Эгерде чыңалуу разрядды өчүрүүчү чыңалуудан төмөн болсо, батареянын эки учундагы чыңалуу тездик менен төмөндөп, ашыкча разрядды пайда кылат. Ашыкча разряд электроддун активдүү затына зыян алып келиши мүмкүн, реакция жөндөмдүүлүгүн жоготуп, батареянын иштөө мөөнөтүн кыскартат. Биринчи бөлүмдө сүрөттөлгөндөй, батареянын чыңалышы катоддук материалдын заряд абалына жана электроддун потенциалына байланыштуу.
(2) Кубаттуулук жана өзгөчө кубаттуулук
Аккумулятордун сыйымдуулугу батареянын белгилүү бир разряд системасында (белгилүү бир разряд агымында I, разряддын температурасы Т, разрядды өчүрүү чыңалуусу V астында) бөлүп чыгарган электр энергиясынын көлөмүн билдирет, бул аккумулятордун энергияны Ah же Сда сактоо жөндөмдүүлүгүн көрсөтөт. Сыйымдуулукка көптөгөн элементтер таасир этет, мисалы, разряддык ток, разряддын температурасы, ж.
Теориялык кубаттуулук: реакциядагы активдүү зат тарабынан берилген сыйымдуулук.
Иш жүзүндөгү кубаттуулук: белгилүү бир разряд системасы боюнча чыгарылган иш жүзүндөгү кубаттуулук.
Номиналдуу кубаттуулук: долбоорлонгон разряд шарттарында батарея тарабынан кепилденген кубаттуулуктун минималдуу көлөмүн билдирет.
Разряддык сыноодо кубаттуулук убакыттын өтүшү менен токту интегралдоо жолу менен эсептелет, башкача айтканда C = I (t) dt, t туруктуу разряддагы туруктуу ток, С = I (t) dt = I t; туруктуу каршылык R разряд, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * out (u орточо разряд чыңалуусу, t разряддын убактысы).
Салыштырмалуу кубаттуулук: Ар кандай батарейкаларды салыштыруу үчүн өзгөчө кубаттуулук түшүнүгү киргизилет. Салыштырмалуу сыйымдуулук деп бирдик массасынын же бирдик көлөмдүн электродунун активдүү заты берген кубаттуулукту билдирет, ал массанын салыштырма сыйымдуулугу же көлөмдүн салыштырма сыйымдуулугу деп аталат. Кадимки эсептөө ыкмасы: өзгөчө кубаттуулук = батареянын биринчи разряд сыйымдуулугу / (активдүү заттын массасы * активдүү затты колдонуу коэффициенти)
Батареянын кубаттуулугуна таасир этүүчү факторлор:
а. Батареянын разряддык агымы: ток канчалык чоң болсо, чыгаруу кубаттуулугу төмөндөйт;
б. Батареянын разряд температурасы: температура төмөндөгөндө чыгаруу кубаттуулугу төмөндөйт;
в. Батареянын разрядын өчүрүү чыңалуусу: электрод материалы тарабынан белгиленген разряд убактысы жана электрод реакциясынын чеги жалпысынан 3.0V же 2.75V.
г. Батареяны заряддоо жана разряддоо убактысы: батареяны бир нече жолу заряддоо жана разряддоодон кийин, электроддун материалы иштебей калгандыктан, аккумулятор батареянын разряд сыйымдуулугун азайта алат.
д. Батареяны заряддоо шарттары: заряддоо ылдамдыгы, температура, өчүрүү чыңалуу батареянын сыйымдуулугуна таасир этет, ошентип разряд кубаттуулугун аныктайт.
Батареянын сыйымдуулугун аныктоо ыкмасы:
Ар кандай тармактарда иштөө шарттарына жараша ар кандай сыноо стандарттары бар. 3C азыктары үчүн литий-иондук батарейкалар үчүн, GB / T18287-2000 Улуттук стандартына ылайык Уюлдук телефон үчүн литий-иондук батарейкалардын жалпы спецификациясына ылайык, батареянын номиналдык сыйымдуулугун сыноо ыкмасы төмөнкүдөй: а) заряддоо: 0.2C5A заряддоо; б) разряд: 0.2С5А разряд; в) беш цикл, анын ичинен бирөө квалификациялуу.
Электр унаа өнөр жайы үчүн, GB / T 31486-2015 улуттук стандартына ылайык, электрдик унаалар үчүн электрдик батарейканын электр иштөөсүнө талаптар жана сыноо ыкмалары, батарейканын номиналдык сыйымдуулугу батареянын бөлмө температурасында чыгарган кубаттуулугун (Ah) билдирет. 1I1 (A) ток разряды менен токтотуу чыңалууга жетүү үчүн, мында I1 1 сааттык разряддык ток болуп саналат, анын мааниси C1 (A) га барабар. сыноо ыкмасы болуп саналат:
A) Бөлмө температурасында ишкана тарабынан белгиленген кубаттандыруу аяктоо чыңалуусуна чейин туруктуу ток менен кубаттоодо туруктуу чыңалууну токтотуңуз жана кубаттоону токтотуу тогу 0.05I1 (A) чейин төмөндөгөндө кубаттоону токтотуңуз жана кубаттоону 1 сааттан кийин кармап туруңуз. заряддоо.
Bb) Бөлмө температурасында аккумулятор 1I1 (А) ток менен разряд ишкананын техникалык шарттарында көрсөтүлгөн разрядды токтотуу чыңалуусуна жеткенге чейин разряддалат;
C) өлчөнгөн разряддык сыйымдуулук (Ах менен өлчөнгөн), разряддын салыштырма энергиясын эсептөө (Вт/кг менен өлчөнгөн);
3 г) а) -) в) кадамдарын 5 жолу кайталаъыз. Катардагы 3 сыноонун өтө айырмасы номиналдык кубаттуулуктун 3% дан аз болгондо, тестти алдын ала бүтүрүп, акыркы 3 сыноонун жыйынтыгын орточо алууга болот.
(3) Айыптоо абалы, SOC
SOC (Заряддын абалы) – белгилүү бир разряд ылдамдыгында бир канча убакыттан же көп убакыттан кийин батареянын калган кубаттуулугунун анын толук заряддалган абалына болгон катышын билдирген заряддын абалы. "Ачык чынжырлуу чыңалуу + сааттык интеграция" ыкмасы аккумулятордун баштапкы абалын баалоо үчүн ачык чынжырлуу чыңалуу ыкмасын колдонот, андан кийин сааттык интеграция ыкмасын колдонот. - убакытты интеграциялоо ыкмасы. Керектелүүчү күч разряд токунун жана разряд убактысынын продуктусу болуп саналат, ал эми калган күч баштапкы кубаттуулук менен сарпталган кубаттуулуктун ортосундагы айырмага барабар. Ачык чынжырлуу чыңалуу менен сааттык интегралдын ортосундагы SOC математикалык баасы:
Бул жерде CN - номиналдык кубаттуулук; η – заряд-разряддын эффективдүүлүгү; T - батареяны колдонуу температурасы; I - батареянын тогу; t - батарейканын жарактан чыгуу убактысы.
DOD (Depth of Discharge) – разряддын тереңдиги, разряддын даражасынын өлчөмү, бул разряддын кубаттуулугунун жалпы разряддык кубаттуулукка карата пайыздык көрсөткүчү. Разряддын тереңдиги батареянын иштөө мөөнөтү менен чоң байланышка ээ: разряддын тереңдиги канчалык терең болсо, иштөө мөөнөтү ошончолук кыска болот. мамиле SOC = 100% -DOD үчүн эсептелет
4) Энергия жана салыштырма энергия
Белгилүү шарттарда батареянын тышкы жумуштарды аткаруу менен чыгара турган электр энергиясы аккумулятордун энергиясы деп аталат жана бирдик көбүнчө wh менен көрсөтүлөт. Разряд ийри сызыгында энергия төмөнкүчө эсептелет: W = U (t) * I (t) dt. Туруктуу ток разрядында W = I * U (t) dt = It * u (u - разряддын орточо чыңалуусу, t - разряддын убактысы)
а. Теориялык энергия
Батареянын разряд процесси тең салмактуу абалда, разряд чыңалуусу электр кыймылдаткыч күчтүн (E) маанисин кармап турат, ал эми активдүү затты колдонуу коэффициенти 100% түзөт. Бул шартта, батареянын чыгуу энергиясы теориялык энергия болуп саналат, башкача айтканда, туруктуу температура жана басым астында кайра батареянын аткарган максималдуу иш.
б. Чыныгы энергия
Батареянын разрядынын иш жүзүндөгү чыгыш энергиясы иш жүзүндөгү энергия деп аталат, электр унаа өнөр жайынын эрежелери ("GB / T 31486-2015 Power Батареянын электрдик иштешине талаптар жана электр унаалары үчүн сыноо ыкмалары"), 1I1 (A) менен бөлмө температурасында батарея ) ток разряды, номиналдуу энергия деп аталган токтотуу чыңалуусу менен бөлүнүп чыккан энергияга (Вт) жетүү үчүн.
в. өзгөчө энергия
Батареянын бирдик массасына жана көлөм бирдигине берген энергиясы массанын салыштырма энергиясы же көлөмдүк өзгөчө энергия деп аталат, ошондой эле энергиянын тыгыздыгы деп аталат. wh/kg же wh/L бирдиктеринде.
Разряд ийри сызыгынын эң негизги формасы - чыңалуу-убакыт жана учурдагы убакыт ийри сызыгы. Убакыт огунун эсебин өзгөртүү аркылуу жалпы разряд ийри сызыгы ошондой эле чыңалуу-кубаттуулук (өздүк кубаттуулук) ийри сызыгына, чыңалуу-энергетикалык (өзгөчө энергия) ийри сызыгына, чыңалуу-SOC ийри сызыгына жана башкаларга ээ.
(1) Чыңалуу-убакыт жана учурдагы убакыт ийри сызыгы
9-сүрөт Чыңалуу-убакыт жана ток-убакыт ийри сызыктары
(2) Чыңалуу-кубаттуулук ийри сызыгы
10-сүрөт Чыңалуу-кубаттуулук ийри сызыгы
(3) Чыңалуу-энергия ийри сызыгы
Сүрөт 11. Чыңалуу-энергия ийри сызыгы
6 сааттын ичинде жооп бериңиз, бардык суроолоруңуз кабыл алынат!
