Iùl coileanta air Mion-sgrùdadh Curve Bataraidh Lithium-Ion

An deuchainn coileanaidh as cumanta air bataraidh lithium-ion - an ro-innleachd anailis lùb sgaoilidh

Nuair a bhios am bataraidh lithium-ion a’ sgaoileadh, bidh an bholtadh obrach aige an-còmhnaidh ag atharrachadh le ùine leantainneach. Tha bholtadh obrach a’ bhataraidh air a chleachdadh mar an t-òrdugh, an ùine sgaoilidh, no an comas, no an staid cosgais (SOC), no an doimhneachd sgaoilidh (DOD) mar an abscissa, agus canar an lùb sgaoilidh ris an lùb air a tharraing. Gus tuigse fhaighinn air lùb caractar sgaoilidh bataraidh, feumaidh sinn an toiseach bholtachd a’ bhataraidh a thuigsinn ann am prionnsapal.

[Bholtaids a’ bhataraidh]

Airson an ath-bhualadh electrode gus am bataraidh a chruthachadh feumaidh na cumhaichean a leanas a choileanadh: feumaidh am pròiseas airson an dealan a chall anns an ath-bhualadh ceimigeach (ie pròiseas oxidation) agus am pròiseas faighinn an dealan (ie pròiseas ath-bhualadh lughdachadh) a bhith air a sgaradh ann an dà raon eadar-dhealaichte, a tha eadar-dhealaichte bhon fhreagairt redox coitcheann; feumaidh an ath-bhualadh redox de stuth gnìomhach dà electrod a bhith air a chuir a-mach leis a’ chuairt a-muigh, a tha eadar-dhealaichte bhon ath-bhualadh microbattery ann am pròiseas creimeadh meatailt. Is e bholtachd a ’bhataraidh an eadar-dhealachadh a dh’ fhaodadh a bhith eadar an dealan adhartach agus an dealan àicheil. Tha na prìomh pharamadairean sònraichte a’ toirt a-steach bholtachd cuairteachaidh fosgailte, bholtadh obrach, bholtadh gearraidh cosgais is sgaoilidh, msaa.

[Comas dealanach de stuth bataraidh lithium-ion]

Tha comas electrode a ’toirt iomradh air bogadh stuth cruaidh anns an fhuasgladh electrolyte, a’ sealltainn a ’bhuaidh dealain, is e sin, an eadar-dhealachadh a dh’ fhaodadh a bhith eadar uachdar meatailt agus fuasgladh. Canar comas a’ mheatailt san fhuasgladh no comas an dealan-dealan ris an eadar-dhealachadh seo. Ann an ùine ghoirid, tha an comas dealan-dealanach buailteach do ian no atom airson dealan fhaighinn.

Mar sin, airson stuth electrode dearbhach no àicheil àicheil, nuair a thèid a chuir ann an electrolyte le salann lithium, tha a chomas electrode air a chuir an cèill mar:

Far a bheil φ c an comas dealain aig an stuth seo. Chaidh an comas electrode hydrogen àbhaisteach a shuidheachadh gu 0.0V.

[Bholtaids cuairt-fhosgailte a’ bhataraidh]

Is e feachd electromotive a ’bhataraidh an luach teòiridheach air a thomhas a rèir freagairt a’ bhataraidh a ’cleachdadh an dòigh thermodynamic, is e sin, an eadar-dhealachadh eadar comas electrod equilibrium a’ bhataraidh agus na dealanan dearbhach is àicheil nuair a tha an cuairt brisidh an luach as àirde. gum faod am bataraidh an bholtadh a thoirt seachad. Gu dearbh, chan eil na electrodan dearbhach agus àicheil gu riatanach ann an staid co-chothromachd thermodynamic anns an electrolyte, is e sin, mar as trice chan e an comas electrode a chaidh a stèidheachadh le electrodan dearbhach is àicheil a ’bhataraidh anns an fhuasgladh electrolyte an comas electrod equilibrium, mar sin an tha bholtadh cuairt-fosgailte a’ bhataraidh sa chumantas nas lugha na an fheachd electromotive aige. Airson an electrode reaction:

A’ beachdachadh air staid neo-àbhaisteach a’ cho-phàirt reactant agus gnìomhachd (no dùmhlachd) a’ phàirt ghnìomhach thar ùine, tha fìor bholtachd cuairteachaidh fosgailte na cealla air atharrachadh leis a’ cho-aontar lùtha:

Far a bheil R an seasmhach gas, is e T an teòthachd freagairt, agus is e a gnìomhachd no dùmhlachd na co-phàirt. Tha bholtadh cuairteachaidh fosgailte a ’bhataraidh an urra ri feartan an stuth electrode adhartach is àicheil, an electrolyte agus na suidheachaidhean teòthachd, agus tha e neo-eisimeileach bho geoimeatraidh agus meud a’ bhataraidh. Faodaidh ullachadh stuth electrode lithium-ion a-steach don phòla, agus duilleag meatailt lithium air a chruinneachadh a-steach do phutan leth bataraidh, an stuth electrod a thomhas ann an diofar staid bholtachd fosgailte SOC, is e lùb bholtachd fosgailte an stuth electrode freagairt stàite cosgais, stòradh bataraidh tuiteam bholtachd fosgailte, ach chan eil e glè mhòr, ma tha an bholtachd fosgailte a’ tuiteam ro luath no amplitude na iongantas neo-àbhaisteach. Is e atharrachadh staid uachdar nan stuthan gnìomhach bipolar agus fèin-sgaoileadh a ’bhataraidh na prìomh adhbharan airson lughdachadh bholtachd cuairteachaidh fosgailte ann an stòradh, a’ toirt a-steach atharrachadh còmhdach masg a ’chlàr stuthan electrode adhartach is àicheil; an t-atharrachadh a dh’ fhaodadh a bhith air adhbhrachadh le neo-sheasmhachd thermodynamic an electrod, sgaoileadh agus sileadh neo-chunbhalachd meatailt cèin, agus am meanbh-chuairt ghoirid air adhbhrachadh leis an diaphragm eadar na dealanan dearbhach agus àicheil. Nuair a tha am bataraidh lithium-ion a’ fàs nas sine, is e atharrachadh luach K (tuiteam bholtaids) pròiseas cruthachadh agus seasmhachd an fhilm SEI air uachdar an stuth electrod. Ma tha an tuiteam bholtachd ro mhòr, tha cuairt meanbh-ghoirid a-staigh, agus thathas den bheachd gu bheil am bataraidh gun teisteanas.

[Polarachadh bataraidh]

Nuair a bhios an sruth a’ dol tron ​​​​dealtrod, canar polarachadh ris an iongantas gu bheil an dealan-dealanach a’ gluasad bhon chomas electrode cothromachaidh, agus tha am polarachadh a’ gineadh an cus comas. A rèir adhbharan polarachadh, faodar am polarachadh a roinn ann am polarachadh ohmic, polarachadh dùmhlachd agus polarachadh electrochemical. FIG. Is e 2 an lùb sgaoilidh àbhaisteach aig a’ bhataraidh agus buaidh diofar polarachadh air an bholtadh.

 Figear 1. Lùb sgaoilidh àbhaisteach agus polarachadh

(1) Polarachadh Ohmic: air adhbhrachadh le strì an aghaidh gach pàirt den bhataraidh, tha an luach lughdachadh cuideam a ’leantainn lagh ohm, bidh an sruth a’ lughdachadh, bidh am polarachadh a ’dol sìos sa bhad, agus bidh an sruth a’ dol à sealladh sa bhad às deidh dha stad.

(2) Polarachadh electrochemical: tha am polarachadh air adhbhrachadh leis an ath-bhualadh slaodach electrochemical air uachdar an electrod. Lùghdaich e gu mòr taobh a-staigh na h-ìre microsecond leis gu bheil an sruth a’ fàs nas lugha.

(3) Polarachadh dùmhlachd: mar thoradh air dàil a chuir air a ’phròiseas sgaoilidh ion anns an fhuasgladh, tha an eadar-dhealachadh dùmhlachd eadar uachdar an electrode agus am buidheann fuasglaidh air a pholarachadh fo shruth sònraichte. Bidh am polarachadh seo a’ lughdachadh no a’ dol à sealladh leis gu bheil an sruth dealain a’ dol sìos aig na diogan macroscopach (beagan dhiog gu deichean diog).

Bidh an aghaidh a-staigh a’ bhataraidh a’ dol am meud leis an àrdachadh ann an sruth sgaoilidh a’ bhataraidh, a tha sa mhòr-chuid air sgàth gu bheil an sruth sgaoilidh mòr a’ meudachadh gluasad polarachaidh a’ bhataraidh, agus mar as motha an sruth sgaoilidh, is ann as fhollaisiche a bhios an gluasad polarachaidh, mar a chithear ann am Figear 2. A rèir lagh Ohm: V = E0-IRT, le àrdachadh ann an aghaidh iomlan an taobh a-staigh RT, tha an ùine a dh'fheumar airson bholtaids a' bhataraidh gus an bholtadh gearraidh sgaoilidh a ruighinn air a lùghdachadh a rèir sin, agus mar sin tha an comas fuasglaidh cuideachd lùghdachadh.

Figear 2. Buaidh an dùmhlachd gnàthach air a’ polarachadh

Tha bataraidh lithium-ion gu ìre mhòr na sheòrsa de bataraidh dùmhlachd ion lithium. Is e pròiseas cosgais is sgaoilidh bataraidh lithium-ion am pròiseas a bhith a’ fighe a-steach agus a’ rùsgadh ionsan lithium anns na electrodan dearbhach is àicheil. Am measg nam factaran a bheir buaidh air polarachadh bataraidhean lithium-ion tha:

(1) Buaidh electrolyte: is e giùlan ìosal electrolyte am prìomh adhbhar airson polarachadh bataraidhean lithium-ion. Anns an raon teòthachd coitcheann, mar as trice chan eil giùlan an electrolyte a thathar a ’cleachdadh airson bataraidhean lithium-ion ach 0.01 ~ 0.1S / cm, a tha mar aon sa cheud den fhuasgladh uisgeach. Mar sin, nuair a bhios bataraidhean lithium-ion a’ sgaoileadh aig sruth àrd, tha e ro fhadalach airson Li + a chuir ris an electrolyte, agus bidh an t-iongantas polarization a’ tachairt. Is e leasachadh giùlan an electrolyte am prìomh fheart airson comas sgaoilidh àrd-làthaireach bataraidhean lithium-ion a leasachadh.

(2) Buaidh stuthan adhartach is àicheil: an t-sianal nas fhaide de stuth adhartach is àicheil sgaoileadh mìrean lithium-ion mòr chun uachdar, nach eil a ’toirt taic do sgaoileadh ìre mòr.

(3) Àidseant giùlain: tha susbaint àidseant giùlain na fheart cudromach a bheir buaidh air coileanadh sgaoilidh co-mheas àrd. Mura h-eil susbaint àidseant giùlain anns an fhoirmle catod gu leòr, chan urrainnear na dealanan a ghluasad ann an àm nuair a thèid an sruth mòr a leigeil ma sgaoil, agus bidh an aghaidh polarachadh a-staigh ag àrdachadh gu luath, gus am bi bholtachd a ’bhataraidh air a lughdachadh gu sgiobalta chun bholtadh gearraidh sgaoilidh. .

(4) Buaidh dealbhadh pòla: tiugh pòla: a thaobh sgaoileadh sruth mòr, tha astar freagairt stuthan gnìomhach gu math luath, a dh ’fheumas ion lithium a bhith freumhaichte gu sgiobalta agus air an sgaradh anns an stuth. Ma tha an truinnsear pòla tiugh agus gu bheil an t-slighe airson sgaoileadh lithium-ion ag àrdachadh, bheir stiùireadh tiugh pòla caisead mòr dùmhlachd lithium-ion.

Dùmhlachd teannachaidh: tha dùmhlachd teannachaidh an duilleag pòla nas motha, bidh am pore a ’fàs nas lugha, agus tha slighe gluasad ion lithium ann an stiùireadh tiugh duilleag pòla nas fhaide. A bharrachd air an sin, ma tha an dùmhlachd teannachaidh ro mhòr, bidh an raon conaltraidh eadar an stuth agus an electrolyte a ’lughdachadh, tha làrach freagairt electrode air a lughdachadh, agus àrdaichidh neart a-staigh a’ bhataraidh cuideachd.

(5) Buaidh membran SEI: bidh cruthachadh membran SEI a ’meudachadh strì an eadar-aghaidh electrode / electrolyte, a’ leantainn gu hysteresis bholtachd no polarachadh.

[Bholtaids obrachaidh a’ bhataraidh]

Tha bholtadh obrachaidh, ris an canar cuideachd bholtadh deiridh, a’ toirt iomradh air an eadar-dhealachadh a dh’ fhaodadh a bhith ann eadar eleactronan adhartach agus àicheil a ’bhataraidh nuair a bhios an sruth a’ sruthadh sa chuairt anns an stàit obrach. Ann an staid obrach sgaoileadh bataraidh, nuair a bhios an sruth a ’sruthadh tron ​​​​bhataraidh, bu chòir faighinn thairis air an aghaidh a dh’ adhbhraicheas an aghaidh a-staigh, a dh ’adhbhraicheas tuiteam cuideam ohmic agus polarachadh electrode, agus mar sin tha an bholtadh obrach an-còmhnaidh nas ìsle na an bholtadh cuairteachaidh fosgailte, agus nuair a bhios iad a’ cur cosgais, tha an bholtadh deiridh an-còmhnaidh nas àirde na bholtachd a’ chuairt fhosgailte. Is e sin, tha toradh polarachadh a’ fàgail bholtadh deireannach an t-sgaoilidh bataraidh nas ìsle na comas electromotive a’ bhataraidh, a tha nas àirde na comas electromotive a’ bhataraidh a tha fo chùram.

Air sgàth gu bheil iongantas polarization ann, tha an bholtadh sa bhad agus an fhìor bholtachd sa phròiseas cosgais is sgaoilidh. Nuair a bhios tu a’ cur cosgais, tha an bholtadh sa bhad beagan nas àirde na an fhìor bholtachd, bidh am polarachadh a’ dol à sealladh agus bidh an bholtachd a’ tuiteam nuair a lùghdaicheas an bholtachd sa bhad agus an fhìor bholtachd às deidh an sgaoileadh.

Gus geàrr-chunntas a dhèanamh air an tuairisgeul gu h-àrd, is e an abairt:

Tha E +, E- - a’ riochdachadh comas nan electrodan dearbhach is àicheil, fa leth, tha E + 0 agus E- -0 a’ riochdachadh comas electrod co-chothromach nan eleactraidean dearbhach is àicheil, fa leth, tha VR a’ riochdachadh bholtaids polarization ohmic, agus η + , η - - a’ riochdachadh cus comas nan electrodan dearbhach is àicheil, fa leth.

[Prionnsabal bunaiteach de dheuchainn sgaoilidh]

Às deidh tuigse bhunasach air bholtachd a’ bhataraidh, thòisich sinn a’ sgrùdadh lùb sgaoilidh bataraidhean lithium-ion. Tha an lùb sgaoilidh gu bunaiteach a’ nochdadh staid an electrod, is e sin os-cionn atharrachaidhean stàite nan electrodan dearbhach is àicheil.

Faodar an lùb bholtachd de bataraidhean lithium-ion tron ​​​​phròiseas sgaoilidh a roinn ann an trì ìrean

1) Anns a 'chiad ìre den bhataraidh, bidh an bholtadh a' tuiteam gu luath, agus mar as motha an ìre sgaoilidh, is ann as luaithe a bhios an bholtadh a 'tuiteam;

2) Bidh bholtadh a’ bhataraidh a’ dol a-steach gu ìre atharrachaidh slaodach, ris an canar raon àrd-ùrlar a’ bhataraidh. Mar as lugha an ìre sgaoilidh,

Mar as fhaide a mhaireas raon an àrd-ùrlair, is ann as àirde am bholtadh àrd-ùrlar, is ann as slaodaiche a bhios an bholtadh a’ tuiteam.

3) Nuair a tha cumhachd a’ bhataraidh cha mhòr deiseil, tòisichidh bholtadh luchd a’ bhataraidh a’ tuiteam gu mòr gus an ruigear bholtaids stad an sgaoilidh.

Rè an deuchainn, tha dà dhòigh air dàta a chruinneachadh

(1) Cruinnich an dàta mu shruth, bholtachd agus ùine a rèir an ùine stèidhichte Δ t;

(2) Cruinnich an dàta làithreach, bholtaids agus ùine a rèir an eadar-dhealachaidh atharrachadh bholtachd suidhichte Δ V. Tha cruinneas uidheamachd cosgais is sgaoilidh gu ìre mhòr a’ toirt a-steach cruinneas gnàthach, cruinneas bholtachd agus mionaideachd ùine. Tha Clàr 2 a’ sealltainn crìochan uidheamachd inneal cosgais is sgaoilidh sònraichte, far a bheil% FS a’ riochdachadh an àireamh sa cheud den làn raon, agus tha 0.05% RD a’ toirt iomradh air a’ mhearachd tomhaiste taobh a-staigh raon 0.05% den leughadh. Mar as trice bidh uidheamachd cosgais is sgaoilidh a’ cleachdadh stòr gnàthach seasmhach CNC an àite a bhith an aghaidh luchdan airson luchdan, gus nach bi gnothach aig bholtaids toraidh a’ bhataraidh ri strì an t-sreath no strì an aghaidh dìosganaich sa chuairt, ach dìreach co-cheangailte ris an bholtadh E agus an aghaidh a-staigh r agus an sruth cuairteachaidh I den stòr bholtachd air leth co-ionann ris a’ bhataraidh. Ma thèid an aghaidh a chleachdadh airson luchdan, suidhich bholtadh an stòr bholtachd as fheàrr den bhataraidh co-ionann ri E, is e an aghaidh an taobh a-staigh r, agus is e an aghaidh luchdan R. Tomhais an bholtachd aig gach ceann den strì an aghaidh luchd leis an bholtadh meatair, mar a chithear san fhigear gu h-àrd ann am Figear 6. Ach, ann an cleachdadh, tha strì an aghaidh luaidhe agus strì an aghaidh tàmh-àirneisean (an-aghaidh dìosganach èideadh) anns a’ chuairt. An diagram cuairteachaidh co-ionann a chithear ann am FIG. Tha 3 air a shealltainn anns an fhigear a leanas de FIG. 3. Ann an cleachdadh, tha e do-sheachanta gu bheil an aghaidh dìosganach air a thoirt a-steach, gus am fàs an aghaidh luchd iomlan mòr, ach is e an bholtadh tomhaiste am bholtadh aig gach ceann den strì an aghaidh luchdan R, agus mar sin tha am mearachd air a thoirt a-steach.

 Fig. 3 Am prìomh dhiagram bloca agus an fhìor diagram cuairteachaidh co-ionann den dòigh sgaoilidh an aghaidh

Nuair a thèid an stòr sruth seasmhach leis an t-sruth I1 a chleachdadh mar an luchd, tha an diagram sgeamach agus an fhìor sgeama cuairteachaidh co-ionann air an sealltainn ann am Figear 7. Tha E, I1 nan luachan seasmhach agus tha r seasmhach airson ùine shònraichte.

Bhon fhoirmle gu h-àrd, chì sinn gu bheil an dà bholtaids de A agus B seasmhach, is e sin, chan eil bholtadh toraidh a ’bhataraidh ceangailte ri meud strì an t-sreath anns an lùb, agus gu dearbh, chan eil dad aige ri dhèanamh le strì an aghaidh parasitic. A bharrachd air an sin, faodaidh am modh tomhais ceithir-crìochnachaidh tomhas nas cruinne a choileanadh de bholtadh toraidh bataraidh.

Figear 4 Diagram bloca equiple agus fìor diagram cuairteachaidh co-ionann de luchd stòr gnàthach seasmhach

Is e inneal solar cumhachd a th’ ann an stòr co-aontach a bheir sruth seasmhach don luchd. Faodaidh e fhathast an toradh a chumail seasmhach nuair a bhios an solar cumhachd taobh a-muigh ag atharrachadh agus feartan bacadh ag atharrachadh.

[Modh deuchainn sgaoilidh]

Mar as trice bidh uidheamachd deuchainn cosgais is sgaoilidh a’ cleachdadh an inneal semiconductor mar an eileamaid sruthadh. Le bhith ag atharrachadh comharra smachd an inneal semiconductor, faodaidh e atharrais air luchd de dhiofar fheartan leithid sruth seasmhach, cuideam seasmhach agus strì seasmhach agus mar sin air adhart. Tha am modh deuchainn sgaoilidh bataraidh lithium-ion sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach sgaoileadh sruth seasmhach, sgaoileadh seasmhach an aghaidh, sgaoileadh cumhachd seasmhach, msaa. faodar an sgaoileadh eadar-amail a roinn ann an sgaoileadh eadar-amail agus sgaoileadh cuisle. Rè an deuchainn sgaoilidh, bidh am bataraidh a ’sgaoileadh a rèir a’ mhodh stèidhichte, agus a ’stad bho bhith a’ sgaoileadh às deidh dha na suidheachaidhean suidhichte a ruighinn. Tha na cumhaichean gearraidh sgaoilidh a’ toirt a-steach suidheachadh gearradh bholtachd, suidheachadh gearradh ùine, suidheachadh gearradh comas, suidheachadh gearradh dheth caisead bholtachd àicheil, msaa. is e, tha an siostam sgaoilidh cuideachd a’ toirt buaidh air atharrachadh an lùb sgaoilidh, a’ toirt a-steach: sruth sgaoilidh, teòthachd sgaoilidh, bholtadh crìochnachaidh sgaoilidh; sgaoileadh leantainneach no leantainneach. Mar as motha an sruth sgaoilidh, is ann as luaithe a thuiteas an bholtadh obrachaidh; leis an teòthachd sgaoilidh, bidh an lùb sgaoilidh ag atharrachadh gu socair.

(1) Sgaoileadh sruth seasmhach

Nuair a thèid an sgaoileadh gnàthach seasmhach, thèid an luach gnàthach a shuidheachadh, agus an uairsin ruigear an luach gnàthach le bhith ag atharrachadh stòr gnàthach gnàthach CNC, gus an tèid sgaoileadh gnàthach seasmhach a ’bhataraidh a thoirt gu buil. Aig an aon àm, thèid atharrachadh bholtachd deireannach a’ bhataraidh a chruinneachadh gus feartan sgaoilidh a’ bhataraidh a lorg. Is e sgaoileadh sruth cunbhalach an aon sruth sgaoilidh a-mach, ach tha bholtadh a ’bhataraidh a’ dol sìos, agus mar sin tha an cumhachd a ’dol sìos. Is e Figear 5 an bholtachd agus an lùb gnàthach de sgaoileadh gnàthach gnàthach bataraidhean lithium-ion. Air sgàth an t-sgaoilidh gnàthach seasmhach, tha an axis ùine air a thionndadh gu furasta gu axis comas (toradh gnàthach is ùine). Tha Figear 5 a’ sealltainn an lùb comas bholtachd aig sgaoileadh sruth cunbhalach. Is e sgaoileadh sruth cunbhalach an dòigh sgaoilidh as cumanta ann an deuchainnean bataraidh lithium-ion.

Figear 5 cosgais bholtachd seasmhach gnàthach agus lùban sgaoilidh gnàthach seasmhach aig diofar ìrean iomadachaidh

(2) Sgaoileadh cumhachd seasmhach

Nuair a sgaoileas an cumhachd seasmhach, tha an luach cumhachd cumhachd seasmhach P air a shuidheachadh an toiseach, agus tha bholtadh toraidh U den bataraidh air a chruinneachadh. Anns a 'phròiseas sgaoilidh, feumaidh P a bhith seasmhach, ach tha U an-còmhnaidh ag atharrachadh, agus mar sin feumar an sruth I de stòr gnàthach seasmhach CNC atharrachadh gu leantainneach a rèir foirmle I = P / U gus adhbhar sgaoileadh cumhachd seasmhach a choileanadh . Cùm an cumhachd sgaoilidh gun atharrachadh, oir tha bholtaids a’ bhataraidh a’ sìor dhol sìos tron ​​phròiseas sgaoilidh, agus mar sin tha an sruth ann an sgaoileadh cumhachd seasmhach a’ sìor dhol suas. Mar thoradh air an sgaoileadh cumhachd seasmhach, tha an axis co-òrdanachaidh ùine air a thionndadh gu furasta gu axis co-òrdanachaidh lùth (toradh cumhachd is ùine).

Figear 6 Cìs cumhachd seasmhach agus lùban sgaoilidh aig diofar ìrean dùblachaidh

Coimeas eadar sgaoileadh sruth seasmhach agus sgaoileadh cumhachd seasmhach

Figear 7: (a) diagram comas cosgais is sgaoilidh aig diofar cho-mheasan; (b) lùb cosgais is sgaoilidh

 Tha Figear 7 a’ sealltainn toraidhean diofar chìsean co-mheas agus deuchainnean sgaoilidh anns an dà dhòigh de bataraidh fosfáit iarann ​​lithium. A rèir an lùb comas ann am FIG. 7 (a), le àrdachadh ann an cosgais agus sruth sgaoilidh anns a’ mhodh gnàthach gnàthach, bidh an fhìor cosgais agus comas sgaoilidh a ’bhataraidh a’ lughdachadh mean air mhean, ach tha an raon atharrachaidh an ìre mhath beag. Bidh fìor chomas cosgais is sgaoilidh a’ bhataraidh a’ dol sìos mean air mhean leis an àrdachadh ann an cumhachd, agus mar as motha an iomadachaidh, is ann as luaithe a bhios an crìonadh ann an comas. Tha an comas sgaoilidh ìre 1 h nas ìsle na am modh sruth cunbhalach. Aig an aon àm, nuair a tha an ìre cosgais-sgaoilidh nas ìsle na an ìre 5 h, tha comas bataraidh nas àirde fon t-suidheachadh cumhachd seasmhach, fhad ‘s a tha comas bataraidh nas àirde na an ìre 5 h nas àirde fon t-suidheachadh gnàthach seasmhach.

Tha figear 7 (b) a’ sealltainn an lùb bholtaids comas, fo chumha co-mheas ìosal, bataraidh lithium iarann ​​phosphate dà mhodh comas-lùb bholtaids, agus cosgais àrd-ùrlar bholtachd cosgais is sgaoilidh chan eil e mòr, ach fo staid co-mheas àrd, modh bholtachd seasmhach gnàthach de ùine bholtachd seasmhach mòran nas fhaide, agus àrd-ùrlar bholtachd cosgais àrdachadh gu mòr, tha àrd-ùrlar bholtachd sgaoilidh air a lughdachadh gu mòr.

(3) Sgaoileadh an-aghaidh seasmhach

Nuair a thèid sgaoileadh seasmhach an-aghaidh, tha luach seasmhach an aghaidh R air a shuidheachadh an toiseach gus bholtadh toraidh a’ bhataraidh a chruinneachadh U. Rè a’ phròiseas sgaoilidh, feumaidh R a bhith seasmhach, ach tha U an-còmhnaidh ag atharrachadh, agus mar sin tha luach I gnàthach sruth seasmhach CNC bu chòir an stòr atharrachadh gu cunbhalach a rèir foirmle I = U / R gus adhbhar sgaoileadh seasmhach an-aghaidh a choileanadh. Tha bholtaids a’ bhataraidh an-còmhnaidh a’ dol sìos anns a’ phròiseas sgaoilidh, agus tha an strì an aon rud, agus mar sin tha sruth sgaoilidh I cuideachd na phròiseas a tha a’ lughdachadh.

(4) Sgaoileadh leantainneach, sgaoileadh eadar-amail agus sgaoileadh cuisle

Tha am bataraidh air a leigeil ma sgaoil ann an sruth seasmhach, cumhachd seasmhach agus seasmhachd seasmhach, fhad ‘s a tha e a’ cleachdadh a ’ghnìomh ùine gus smachd a chumail air sgaoileadh leantainneach, sgaoileadh sa bhad agus sgaoileadh cuisle. Tha Figear 11 a’ sealltainn na lùban gnàthach agus lùban bholtachd deuchainn àbhaisteach cosgais cuisle / sgaoilidh.

Figear 8 Cromagan gnàthach agus lùban bholtachd airson deuchainnean àbhaisteach cosgais cuisle

[Fiosrachadh air a ghabhail a-steach san lùb sgaoilidh]

Tha lùb sgaoilidh a’ toirt iomradh air lùb an bholtachd, sruth, comas agus atharrachaidhean eile air a’ bhataraidh thar ùine tron ​​phròiseas sgaoilidh. Tha am fiosrachadh a tha anns an lùb cosgais is sgaoilidh glè bheairteach, a’ toirt a-steach comas, lùth, bholtadh obrach agus àrd-ùrlar bholtaids, an dàimh eadar comas electrod agus staid cosgais, msaa. mean-fhàs an t-sruth agus an bholtaids. Gheibhear mòran pharaimearan bhon dàta bunaiteach seo. Tha na leanas a’ toirt mion-fhiosrachadh air na crìochan a gheibhear leis an lùb sgaoilidh.

(1) Bholtaids

Ann an deuchainn sgaoilidh bataraidh lithium-ion, tha na crìochan bholtachd sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach àrd-ùrlar bholtachd, bholtadh meadhanach, bholtadh cuibheasach, bholtadh gearraidh, msaa. , a gheibhear bho luach stùc dQ / dV. Is e an bholtadh meadhanach an luach bholtachd co-fhreagarrach de leth comas a’ bhataraidh. Airson stuthan nas fhollaisiche air an àrd-ùrlar, leithid lithium iarann ​​phosphate agus lithium titanate, is e an bholtadh meadhanach am bholtadh àrd-ùrlair. Is e an bholtadh cuibheasach an raon èifeachdach den lùb comas bholtachd (ie, lùth sgaoileadh bataraidh) air a roinn leis an fhoirmle àireamhachaidh comas u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Tha an bholtadh gearraidh a’ toirt iomradh air an bholtadh as ìsle a tha ceadaichte nuair a bhios am bataraidh a’ sgaoileadh. Ma tha an bholtachd nas ìsle na an bholtadh gearraidh sgaoilidh, bidh an bholtachd aig gach ceann den bhataraidh a’ tuiteam gu sgiobalta, a’ cruthachadh cus sgaoileadh. Faodaidh cus sgaoileadh milleadh a dhèanamh air stuth gnìomhach an electrod, an comas ath-bhualadh a chall, agus beatha bataraidh a ghiorrachadh. Mar a chaidh a mhìneachadh anns a ’chiad phàirt, tha bholtadh a’ bhataraidh co-cheangailte ri staid cosgais an stuth catod agus comas an dealan.

(2) Comas agus comas sònraichte

Tha comas bataraidh a’ toirt iomradh air an ìre de dhealan a thèid a leigeil ma sgaoil leis a ’bhataraidh fo shiostam sgaoilidh sònraichte (fo shruth sgaoilidh sònraichte I, teòthachd sgaoilidh T, bholtadh gearraidh sgaoilidh V), a’ nochdadh comas a ’bhataraidh lùth a stòradh ann an Ah no C. Tha comas fo bhuaidh mòran eileamaidean, leithid sruth sgaoilidh, teòthachd sgaoilidh, msaa.

Comas teòiridheach: an comas a bheir an stuth gnìomhach san ath-bhualadh.

Fìor chomas: an fhìor chomas a chaidh a leigeil ma sgaoil fo shiostam sgaoilidh sònraichte.

Comas le ìre: a’ toirt iomradh air an ìre as lugha de chumhachd a tha am bataraidh cinnteach fo na cumhaichean sgaoilidh dealbhaichte.

Anns an deuchainn sgaoilidh, tha an comas air a thomhas le bhith ag aonachadh an t-sruth thar ùine, ie C = I (t) dt, sruth seasmhach ann an t sgaoileadh seasmhach, C = I (t) dt = I t; strì seasmhach R sgaoileadh, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * a-mach (u is e an bholtadh sgaoilidh cuibheasach, is e t an ùine sgaoilidh).

Comas sònraichte: Gus coimeas a dhèanamh eadar na diofar bataraidhean, tha bun-bheachd comas sònraichte air a thoirt a-steach. Tha comas sònraichte a’ toirt iomradh air a’ chomas a tha air a thoirt seachad le stuth gnìomhach tomad an aonaid no an dealan-lìonaidh aonad, ris an canar an comas tomad sònraichte no an comas sònraichte airson tomhas-lìonaidh. Is e an dòigh àireamhachaidh àbhaisteach: comas sònraichte = comas sgaoilidh bataraidh an toiseach / (màs stuth gnìomhach * ìre cleachdadh stuthan gnìomhach)

Factaran a bheir buaidh air comas bataraidh:

a. Sruth sgaoilidh a’ bhataraidh: mar as motha an sruth, lùghdaichidh an comas toraidh;

b. Teòthachd sgaoilidh a’ bhataraidh: nuair a lùghdaicheas an teòthachd, lughdaich an comas toraidh;

c. Bholtadh gearraidh sgaoilidh a ’bhataraidh: mar as trice is e 3.0V no 2.75V an ùine sgaoilidh a shuidhich an stuth electrod agus crìoch an ath-bhualadh electrode fhèin.

d. Ùine cosgais is sgaoilidh a ’bhataraidh: às deidh grunn chosgais agus sgaoileadh a’ bhataraidh, air sgàth fàilligeadh an stuth electrode, bidh e comasach don bataraidh comas sgaoilidh a ’bhataraidh a lughdachadh.

e. Cumhachan cosgais a ’bhataraidh: bidh ìre cosgais, teòthachd, bholtachd gearraidh a’ toirt buaidh air comas a ’bhataraidh, mar sin a’ dearbhadh comas sgaoilidh.

 Modh co-dhùnadh air comas bataraidh:

Tha inbhean deuchainn eadar-dhealaichte aig diofar ghnìomhachasan a rèir nan suidheachaidhean obrach. Airson bataraidhean lithium-ion airson toraidhean 3C, a rèir inbhe nàiseanta GB / T18287-2000 Sònrachadh Coitcheann airson Bataraidhean Lithium-ion airson Fòn Cellular, tha an dòigh deuchainn comas ìre bataraidh mar a leanas: a) cosgais: 0.2C5A cosgais; b) sgaoileadh: 0.2C5A sgaoileadh; c) còig cuairtean, agus tha aon dhiubh sin teisteanasach.

Airson gnìomhachas nan carbadan dealain, a rèir inbhe nàiseanta GB / T 31486-2015 Riatanasan Coileanaidh Dealain agus Dòighean Deuchainn airson Bataraidh Cumhachd airson Carbadan Dealain, tha comas comharraichte a ’bhataraidh a’ toirt iomradh air comas (Ah) a chaidh a leigeil ma sgaoil leis a ’bhataraidh aig teòthachd an t-seòmair. le sgaoileadh sruth 1I1 (A) gus an bholtadh crìochnachaidh a ruighinn, anns a bheil I1 mar shruth sgaoilidh ìre 1 uair, aig a bheil luach co-ionann ri C1 (A). Is e an dòigh deuchainn:

A) Aig teòthachd an t-seòmair, cuir stad air a’ bholtadh seasmhach nuair a bhios tu a ’cur cosgais le cosgais gnàthach seasmhach chun bholtadh crìochnachaidh cosgais a tha an iomairt a’ sònrachadh, agus stad air a ’chosgais nuair a thuiteas an sruth crìochnachaidh cosgais gu 0.05I1 (A), agus cùm a’ chìs airson 1h às deidh sin cosgais.

Bb) Aig teòthachd an t-seòmair, tha am bataraidh air a leigeil ma sgaoil le sruth 1I1 (A) gus an ruig an sgaoileadh an bholtadh crìochnachaidh sgaoilidh a tha air a shònrachadh ann an suidheachaidhean teignigeach na h-iomairt;

C) comas sgaoilidh tomhais (air a thomhas le Ah), obrachadh a-mach an lùth sònraichte sgaoilidh (air a thomhas le Wh / kg);

3 d) Dèan na ceumannan a-rithist a) -) c) 5 tursan. Nuair a tha an eadar-dhealachadh mòr de 3 deuchainnean leantainneach nas lugha na 3% den chomas ainmichte, faodar an deuchainn a chrìochnachadh ro-làimh agus faodar toraidhean nan 3 deuchainnean mu dheireadh a thoirt gu cuibheasach.

(3) Staid cosgais, SOC

Is e staid cosgais a th’ ann an SOC (Stàit Cìse), a’ riochdachadh a’ cho-mheas de chomas a’ bhataraidh a tha air fhàgail agus an làn staid cosgais às deidh ùine no ùine fhada fo ìre sgaoilidh sònraichte. Tha an dòigh “foltadh cuairt-fosgailte + amalachadh uair-ùine” a’ cleachdadh an dòigh bholtachd cuairt-fhosgailte gus tuairmse a dhèanamh air comas cosgais stàite tùsail a’ bhataraidh, agus an uairsin a’ cleachdadh an dòigh amalachaidh uair-ùine gus an cumhachd a thèid a chaitheamh leis a’ bhataraidh fhaighinn. - dòigh amalachaidh ùine. Tha an cumhachd a thèid a chaitheamh mar thoradh air an t-sruth sgaoilidh agus an ùine sgaoilidh, agus tha an cumhachd a tha air fhàgail co-ionann ris an eadar-dhealachadh eadar a’ chiad chumhachd agus an cumhachd a thèid a chaitheamh. Is e an tuairmse matamataigeach SOC eadar bholtadh cuairte fosgailte agus uair a thìde bunaiteach:

Far a bheil CN an comas comharraichte; Is e η an èifeachdas cosgais-sgaoilidh; Is e T teòthachd cleachdadh bataraidh; Is mise an sruth bataraidh; t tha an ùine sgaoilidh bataraidh.

Is e DOD (Doimhneachd Sgaoileadh) an doimhneachd sgaoilidh, tomhas den ìre sgaoilidh, is e sin an àireamh sa cheud den chomas sgaoilidh chun chomas sgaoilidh iomlan. Tha dàimh mhòr aig doimhneachd an sgaoilidh ri beatha a’ bhataraidh: mar as doimhne an doimhneachd sgaoilidh, is ann as giorra a bhios am beatha. Tha an dàimh air a thomhas airson SOC = 100% -DOD

4) Lùth agus lùth sònraichte

Canar lùth a’ bhataraidh ris an lùth dealain as urrainn don bataraidh a thoirt a-mach le bhith a’ dèanamh obair a-muigh fo chumhachan sònraichte, agus mar as trice tha an aonad air a chuir an cèill ann an wh. Anns an lùb sgaoilidh, tha an lùth air a thomhas mar a leanas: W = U (t) * I (t) dt. Aig sgaoileadh sruth cunbhalach, W = I * U (t) dt = Is e * u (u am bholtadh sgaoilidh cuibheasach, is e t an ùine sgaoilidh)

a. Cumhachd teòiridheach

Tha pròiseas sgaoilidh a’ bhataraidh ann an staid chothromach, agus tha an bholtadh sgaoilidh a’ cumail suas luach feachd electromotive (E), agus is e ìre cleachdaidh an stuth gnìomhach 100%. Fon chumha seo, is e lùth toraidh a ’bhataraidh an lùth teòiridheach, is e sin, an obair as motha a nì am bataraidh reversible fo theodhachd is cuideam cunbhalach.

b. An fhìor lùth

Canar fìor lùth toraidh an sgaoileadh bataraidh ris an fhìor lùth, riaghailtean gnìomhachas a’ charbaid dealain ("GB / T 31486-2015 Riatanasan Coileanaidh Dealain Bataraidh Cumhachd agus Dòighean Deuchainn airson Carbadan Dealain"), am bataraidh aig teòthachd an t-seòmair le 1I1 (A). ) sgaoileadh gnàthach, gus an lùth (Wh) a chaidh a leigeil ma sgaoil leis a’ bholtadh crìochnachaidh a ruighinn, ris an canar an lùth ìre.

c. lùth sònraichte

Canar lùth mòr sònraichte no lùth sònraichte meud ris an lùth a bheir bataraidh gach aonad tomad agus gach aonad meud, ris an canar cuideachd dùmhlachd lùtha. Ann an aonadan de wh / kg no wh / L.

[Cruth bunaiteach den lùb sgaoilidh]

Is e an cruth as bunaitiche den lùb sgaoilidh an lùb bholtaids-ùine agus ùine gnàthach. Tro bhith ag atharrachadh àireamhachadh an axis ùine, tha an lùb bholtaids-comas (comas sònraichte) aig an lùb sgaoilidh cumanta, lùb bholtachd-lùth (lùth sònraichte), lùb bholtaids-SOC agus mar sin air adhart.

(1) Voltage-time agus an-dràsta lùb ùine

Figear 9 Cromagan ùine bholtaids agus làithreach

(2) Voltage-comas lùb

Figear 10 Lùb comas bholtaids

(3) Voltage-lùth lùb

Figear Figear 11. lùb bholtaids-lùth

[sgrìobhainn fiosrachaidh]

• Wang Chao, et al. Coimeas eadar feartan cosgais agus sgaoilidh de chumhachd gnàthach seasmhach agus seasmhach ann an innealan stòraidh lùth electrochemical [J]. Saidheans agus teicneòlas stòraidh lùtha.2017 (06): 1313-1320.
• Eom KS, Joshi T, Crìochan A, et al.Dealbhadh bataraidh làn-chealla Li-ion a’ cleachdadh nano silicon agus anod ioma-fhilleadh graphene graphene [J]
• Guo Jipeng, et al. Coimeas eadar na feartan deuchainn cumhachd gnàthach agus seasmhach aig bataraidhean lithium iarann ​​phosphate [J] .storage bataraidh.2017 (03): 109-115
• Marinaro M, Yoon D, Gabrielli G, et al. Àrd-choileanadh 1.2 Ah Si-alloy/Graphite | LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 prototype Bataraidh Li-ion[J].Journal of Power Sources.2017, 357 (Làrach C): 188-197.