By hoppt
Kad litija jonu akumulators izlādējas, tā darba spriegums vienmēr mainās, turpinoties laikam. Akumulatora darba spriegumu izmanto kā ordinātas, izlādes laiku vai ietilpību, vai uzlādes stāvokli (SOC) vai izlādes dziļumu (DOD) kā abscisu, un novilkto līkni sauc par izlādes līkni. Lai saprastu akumulatora izlādes raksturlīkni, mums vispirms ir jāsaprot akumulatora spriegums principā.
Lai elektrodu reakcijai, lai izveidotu akumulatoru, jāatbilst šādiem nosacījumiem: elektrona zaudēšanas process ķīmiskajā reakcijā (ti, oksidācijas process) un elektrona iegūšanas process (ti, reducēšanas reakcijas process) ir jānodala divās dažādās zonās, kas atšķiras no vispārējās redoksreakcijas; divu elektrodu aktīvās vielas redoksreakcija jāpārraida ar ārējo ķēdi, kas atšķiras no mikroakumulatoru reakcijas metāla korozijas procesā. Akumulatora spriegums ir potenciālu starpība starp pozitīvo un negatīvo elektrodu. Īpašie galvenie parametri ietver atvērtas ķēdes spriegumu, darba spriegumu, uzlādes un izlādes atslēgšanās spriegumu utt.
Elektrodu potenciāls attiecas uz cieta materiāla iegremdēšanu elektrolīta šķīdumā, parādot elektrisko efektu, tas ir, potenciālu starpību starp metāla virsmu un šķīdumu. Šo potenciālu starpību sauc par metāla potenciālu šķīdumā vai elektroda potenciālu. Īsāk sakot, elektroda potenciāls ir tendence jonam vai atomam iegūt elektronu.
Tāpēc noteiktam pozitīvam elektrodam vai negatīva elektroda materiālam, ievietojot elektrolītā ar litija sāli, tā elektroda potenciālu izsaka šādi:
Kur φ c ir šīs vielas elektroda potenciāls. Standarta ūdeņraža elektroda potenciāls tika iestatīts uz 0.0 V.
Akumulatora elektromotora spēks ir teorētiskā vērtība, kas aprēķināta atbilstoši akumulatora reakcijai, izmantojot termodinamisko metodi, tas ir, starpība starp akumulatora līdzsvara elektrodu potenciālu un pozitīvo un negatīvo elektrodu ķēdes pārtraukumā ir maksimālā vērtība. ka akumulators var dot spriegumu. Faktiski pozitīvais un negatīvais elektrods elektrolītā ne vienmēr atrodas termodinamiskā līdzsvara stāvoklī, tas ir, elektroda potenciāls, ko nosaka akumulatora pozitīvie un negatīvie elektrodi elektrolīta šķīdumā, parasti nav līdzsvara elektroda potenciāls, tāpēc akumulatora atvērtās ķēdes spriegums parasti ir mazāks par tā elektromotora spēku. Elektrodu reakcijai:
Ņemot vērā reaģenta komponenta nestandarta stāvokli un aktīvās sastāvdaļas aktivitāti (vai koncentrāciju) laika gaitā, šūnas faktiskais atvērtās ķēdes spriegums tiek mainīts ar enerģijas vienādojumu:
Kur R ir gāzes konstante, T ir reakcijas temperatūra un a ir komponenta aktivitāte vai koncentrācija. Akumulatora atvērtās ķēdes spriegums ir atkarīgs no pozitīvā un negatīvā elektroda materiāla īpašībām, elektrolīta un temperatūras apstākļiem, un tas nav atkarīgs no akumulatora ģeometrijas un izmēra. Litija jonu elektroda materiāla sagatavošana stabā un litija metāla loksne, kas samontēta pogas pusē akumulatorā, var izmērīt elektroda materiālu dažādos atvērtā sprieguma SOC stāvoklī, atvērtā sprieguma līkne ir elektroda materiāla uzlādes stāvokļa reakcija, akumulatora uzglabāšanas atvērtā sprieguma kritums, bet nav ļoti liels, ja atvērtais sprieguma kritums ir pārāk ātrs vai amplitūda ir neparasta parādība. Bipolāro aktīvo vielu virsmas stāvokļa maiņa un akumulatora pašizlāde ir galvenie iemesli atvērtās ķēdes sprieguma samazinājumam uzglabāšanā, tai skaitā pozitīvā un negatīvā elektrodu materiālu tabulas maskas slāņa maiņai; potenciāla izmaiņas, ko izraisa elektroda termodinamiskā nestabilitāte, metālu svešzemju piemaisījumu šķīšana un nogulsnēšanās, kā arī diafragmas izraisītais mikro īssavienojums starp pozitīvo un negatīvo elektrodu. Kad litija jonu akumulators noveco, K vērtības izmaiņas (sprieguma kritums) ir SEI plēves veidošanās un stabilitātes process uz elektroda materiāla virsmas. Ja sprieguma kritums ir pārāk liels, iekšpusē ir mikro īssavienojums, un akumulators tiek uzskatīts par nekvalificētu.
Kad strāva iet caur elektrodu, parādību, ka elektrods novirzās no līdzsvara elektroda potenciāla, sauc par polarizāciju, un polarizācija rada pārpotenciālu. Atbilstoši polarizācijas cēloņiem polarizāciju var iedalīt omu polarizācijā, koncentrācijas polarizācijā un elektroķīmiskajā polarizācijā. Zīm. 2 ir tipiskā akumulatora izlādes līkne un dažādu polarizāciju ietekme uz spriegumu.
1. attēls. Tipiskā izlādes līkne un polarizācija
(1) Ohmiskā polarizācija: izraisa katras akumulatora daļas pretestība, spiediena krituma vērtība atbilst Ohma likumam, strāva samazinās, polarizācija nekavējoties samazinās, un strāva pazūd tūlīt pēc tā apstāšanās.
(2) Elektroķīmiskā polarizācija: polarizāciju izraisa lēna elektroķīmiskā reakcija uz elektroda virsmas. Tas ievērojami samazinājās mikrosekundes līmenī, jo strāva kļūst mazāka.
(3) Koncentrācijas polarizācija: jonu difūzijas procesa aizkavēšanās dēļ šķīdumā koncentrācijas starpība starp elektroda virsmu un šķīduma korpusu tiek polarizēta noteiktā strāvā. Šī polarizācija samazinās vai pazūd, kad elektriskā strāva samazinās makroskopiskās sekundēs (no dažām sekundēm līdz desmitiem sekunžu).
Akumulatora iekšējā pretestība palielinās, palielinoties akumulatora izlādes strāvai, kas galvenokārt ir tāpēc, ka liela izlādes strāva palielina akumulatora polarizācijas tendenci, un jo lielāka ir izlādes strāva, jo acīmredzamāka ir polarizācijas tendence, kā parādīts. 2. attēlā. Saskaņā ar Oma likumu: V=E0-IRT, palielinoties iekšējai kopējai pretestībai RT, attiecīgi samazinās laiks, kas nepieciešams, lai akumulatora spriegums sasniegtu izlādes atslēgšanas spriegumu, tāpēc tiek samazināta arī atbrīvošanas jauda. samazināts.
2. attēls. Strāvas blīvuma ietekme uz polarizāciju
Litija jonu akumulators būtībā ir sava veida litija jonu koncentrācijas akumulators. Litija jonu akumulatora uzlādes un izlādes process ir litija jonu iegulšanas un noņemšanas process pozitīvajos un negatīvajos elektrodos. Faktori, kas ietekmē litija jonu akumulatoru polarizāciju, ir:
(1) Elektrolīta ietekme: elektrolīta zemā vadītspēja ir galvenais litija jonu akumulatoru polarizācijas iemesls. Vispārējā temperatūras diapazonā litija jonu akumulatoriem izmantotā elektrolīta vadītspēja parasti ir tikai 0.01–0.1 S / cm, kas ir viens procents no ūdens šķīduma. Tāpēc, kad litija jonu akumulatori izlādējas ar lielu strāvu, ir par vēlu papildināt Li + no elektrolīta, un notiks polarizācijas parādība. Elektrolīta vadītspējas uzlabošana ir galvenais faktors, lai uzlabotu litija jonu akumulatoru augstas strāvas izlādes jaudu.
(2) Pozitīvo un negatīvo materiālu ietekme: garāks pozitīvā un negatīvā materiāla lielu litija jonu daļiņu difūzijas kanāls uz virsmu, kas neveicina liela ātruma izlādi.
(3) Vadītāja aģents: vadošā aģenta saturs ir svarīgs faktors, kas ietekmē augstas attiecības izlādes veiktspēju. Ja vadošā aģenta saturs katoda formulā ir nepietiekams, elektroni nevar tikt nodoti laikā, kad tiek izlādēta liela strāva, un polarizācijas iekšējā pretestība strauji palielinās, tā ka akumulatora spriegums tiek ātri samazināts līdz izlādes atslēgšanas spriegumam. .
(4) Polu konstrukcijas ietekme: pola biezums: lielas strāvas izlādes gadījumā aktīvo vielu reakcijas ātrums ir ļoti ātrs, tāpēc litija jonu ātri iestrādāt un atdalīt materiālā. Ja pola plāksne ir bieza un litija jonu difūzijas ceļš palielinās, pola biezuma virziens radīs lielu litija jonu koncentrācijas gradientu.
Blīvēšanas blīvums: polu loksnes blīvēšanas blīvums ir lielāks, poras kļūst mazākas, un litija jonu kustības ceļš pola loksnes biezuma virzienā ir garāks. Turklāt, ja blīvēšanas blīvums ir pārāk liels, kontakta laukums starp materiālu un elektrolītu samazinās, tiek samazināta elektroda reakcijas vieta, kā arī palielināsies akumulatora iekšējā pretestība.
(5) SEI membrānas ietekme: SEI membrānas veidošanās palielina elektroda/elektrolīta saskarnes pretestību, kā rezultātā rodas sprieguma histerēze vai polarizācija.
Darba spriegums, kas pazīstams arī kā gala spriegums, attiecas uz potenciālo atšķirību starp akumulatora pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem, kad strāva plūst ķēdē darba stāvoklī. Akumulatora izlādes darba stāvoklī, kad strāva plūst caur akumulatoru, jāpārvar iekšējās pretestības radītā pretestība, kas izraisīs omu spiediena kritumu un elektrodu polarizāciju, tāpēc darba spriegums vienmēr ir zemāks par atvērtās ķēdes spriegumu, un uzlādējot gala spriegums vienmēr ir lielāks par atvērtās ķēdes spriegumu. Tas ir, polarizācijas rezultāts padara akumulatora izlādes gala spriegumu zemāku par akumulatora elektromotora potenciālu, kas ir augstāks par uzlādētā akumulatora elektromotora potenciālu.
Tā kā pastāv polarizācijas parādība, momentānais spriegums un faktiskais spriegums uzlādes un izlādes procesā. Uzlādējot, momentānais spriegums ir nedaudz lielāks par faktisko spriegumu, polarizācija pazūd un spriegums samazinās, kad pēc izlādes samazinās momentānais spriegums un faktiskais spriegums.
Apkopojot iepriekš minēto aprakstu, izteiksme ir šāda:
E +, E- apzīmē attiecīgi pozitīvā un negatīvā elektroda potenciālu, E + 0 un E- -0 apzīmē attiecīgi pozitīvā un negatīvā elektroda līdzsvara elektrodu potenciālu, VR apzīmē omu polarizācijas spriegumu, un η + , η - -attēlo attiecīgi pozitīvā un negatīvā elektroda pārpotenciālu.
Pēc pamata izpratnes par akumulatora spriegumu mēs sākām analizēt litija jonu akumulatoru izlādes līkni. Izlādes līkne pamatā atspoguļo elektroda stāvokli, kas ir pozitīvā un negatīvā elektroda stāvokļa izmaiņu superpozīcija.
Litija jonu akumulatoru sprieguma līkni visā izlādes procesā var iedalīt trīs posmos
1) Akumulatora sākotnējā stadijā spriegums strauji pazeminās, un jo lielāks ir izlādes ātrums, jo ātrāk krītas spriegums;
2) Akumulatora spriegums nonāk lēnas maiņas stadijā, ko sauc par akumulatora platformas laukumu. Jo mazāks izlādes ātrums,
Jo ilgāks ir platformas zonas ilgums, jo augstāks ir platformas spriegums, jo lēnāks sprieguma kritums.
3) Kad akumulatora jauda ir gandrīz pabeigta, akumulatora slodzes spriegums sāk strauji kristies, līdz tiek sasniegts izlādes apturēšanas spriegums.
Pārbaudes laikā ir divi veidi, kā vākt datus
(1) Savāc strāvas, sprieguma un laika datus atbilstoši iestatītajam laika intervālam Δ t;
(2) Savāc strāvas, sprieguma un laika datus atbilstoši iestatītajai sprieguma izmaiņu starpībai Δ V. Uzlādes un izlādes iekārtu precizitāte galvenokārt ietver strāvas precizitāti, sprieguma precizitāti un laika precizitāti. 2. tabulā ir parādīti noteiktas uzlādes un izlādes iekārtas aprīkojuma parametri, kur% FS ir pilna diapazona procentuālā daļa, bet 0.05%RD attiecas uz izmērīto kļūdu 0.05% no rādījuma diapazonā. Uzlādes un izlādes iekārtas parasti izmanto CNC pastāvīgās strāvas avotu, nevis slodzes pretestību, lai akumulatora izejas spriegumam nebūtu nekā kopīga ar virknes pretestību vai parazītu pretestību ķēdē, bet tikai ar spriegumu E un iekšējo pretestību. r un ideālā sprieguma avota ķēdes strāva I, kas ir ekvivalenta akumulatoram. Ja pretestību izmanto slodzei, iestatiet akumulatora ideālā sprieguma avota spriegumu kā E, iekšējā pretestība ir r un slodzes pretestība ir R. Izmēriet spriegumu abos slodzes pretestības galos ar spriegumu. Tomēr praksē ķēdē ir svina pretestība un armatūras kontakta pretestība (vienmērīga parazitārā pretestība). Attēlā parādītā ekvivalentā shēmas shēma. 6 ir parādīts nākamajā attēlā Fig. 3. Praksē neizbēgami tiek ieviesta parazitārā pretestība, tā ka kopējā slodzes pretestība kļūst liela, bet izmērītais spriegums ir spriegums abos slodzes pretestības R galos, tātad tiek ieviesta kļūda.
3. att. Pretestības izlādes metodes principiālā blokshēma un faktiskā ekvivalentā shēma
Ja par slodzi izmanto pastāvīgās strāvas avotu ar strāvu I1, shematiskā diagramma un faktiskā ekvivalentā shēma ir parādīta 7. attēlā. E, I1 ir nemainīgas vērtības, un r ir konstants noteiktu laiku.
No iepriekš minētās formulas mēs redzam, ka divi A un B spriegumi ir nemainīgi, tas ir, akumulatora izejas spriegums nav saistīts ar virknes pretestības lielumu cilpā, un, protams, tam nav nekāda sakara. ar parazītu rezistenci. Turklāt četru spaiļu mērīšanas režīms var sasniegt precīzāku akumulatora izejas sprieguma mērījumu.
4. attēls Konstantas strāvas avota slodzes aprīkošanas blokshēma un faktiskā ekvivalentā shēma
Vienlaicīgs avots ir barošanas ierīce, kas var nodrošināt pastāvīgu strāvu slodzei. Tas joprojām var saglabāt izejas strāvu nemainīgu, ja ārējais barošanas avots svārstās un mainās pretestības raksturlielumi.
Uzlādes un izlādes pārbaudes iekārtas parasti izmanto pusvadītāju ierīci kā plūsmas elementu. Pielāgojot pusvadītāju ierīces vadības signālu, tā var simulēt dažādu raksturlielumu slodzi, piemēram, pastāvīgu strāvu, pastāvīgu spiedienu un pastāvīgu pretestību utt. Litija jonu akumulatora izlādes testa režīms galvenokārt ietver pastāvīgu strāvas izlādi, pastāvīgu pretestības izlādi, pastāvīgu jaudas izlādi utt. Katrā izlādes režīmā var iedalīt arī nepārtrauktu izlādi un intervāla izlādi, kurā atkarībā no laika ilguma, intervāla izlādi var iedalīt intermitējošā izlādē un impulsa izlādē. Izlādes pārbaudes laikā akumulators izlādējas atbilstoši iestatītajam režīmam un pārtrauc izlādēšanos pēc iestatīto nosacījumu sasniegšanas. Izlādes atslēgšanās nosacījumi ietver sprieguma atslēgšanas iestatīšanu, iestatīšanas laika atslēgšanu, kapacitātes atslēgšanas iestatīšanu, negatīva sprieguma gradienta atslēgšanas iestatīšanu utt. Akumulatora izlādes sprieguma maiņa ir saistīta ar izlādes sistēmu, ka ir, izlādes līknes izmaiņas ietekmē arī izlādes sistēma, tai skaitā: izlādes strāva, izlādes temperatūra, izlādes beigu spriegums; periodiska vai nepārtraukta izlāde. Jo lielāka ir izlādes strāva, jo ātrāk samazinās darba spriegums; līdz ar izplūdes temperatūru izlādes līkne maigi mainās.
(1) Pastāvīga strāvas izlāde
Kad tiek veikta pastāvīga strāvas izlāde, tiek iestatīta pašreizējā vērtība, un pēc tam pašreizējā vērtība tiek sasniegta, pielāgojot CNC pastāvīgās strāvas avotu, lai realizētu akumulatora pastāvīgu strāvas izlādi. Tajā pašā laikā tiek apkopotas akumulatora beigu sprieguma izmaiņas, lai noteiktu akumulatora izlādes raksturlielumus. Pastāvīga strāvas izlāde ir tās pašas izlādes strāvas izlāde, bet akumulatora spriegums turpina kristies, tāpēc jauda turpina samazināties. 5. attēlā ir litija jonu akumulatoru pastāvīgās strāvas izlādes sprieguma un strāvas līkne. Pateicoties pastāvīgai strāvas izlādei, laika ass tiek viegli pārveidota par kapacitāti (strāvas un laika reizinājumu). 5. attēlā parādīta sprieguma-jaudas līkne pie pastāvīgas strāvas izlādes. Pastāvīgās strāvas izlāde ir visbiežāk izmantotā izlādes metode litija jonu akumulatoru testos.
5. attēls pastāvīgās strāvas konstanta sprieguma uzlādes un pastāvīgās strāvas izlādes līknes pie dažādiem reizinātāja ātrumiem
(2) Pastāvīgas jaudas izlāde
Kad pastāvīgā jauda izlādējas, vispirms tiek iestatīta pastāvīgās jaudas jaudas vērtība P un tiek savākts akumulatora izejas spriegums U. Izlādes procesā P ir jābūt nemainīgam, bet U pastāvīgi mainās, tāpēc ir nepieciešams nepārtraukti pielāgot CNC pastāvīgās strāvas avota strāvu I saskaņā ar formulu I = P / U, lai sasniegtu pastāvīgas jaudas izlādes mērķi. . Saglabājiet izlādes jaudu nemainīgu, jo akumulatora spriegums izlādes procesa laikā turpina kristies, līdz ar to strāva pastāvīgas jaudas izlādes laikā turpina pieaugt. Pateicoties pastāvīgai jaudas izlādei, laika koordinātu ass tiek viegli pārvērsta enerģijas (jaudas un laika reizinājums) koordinātu asī.
6. attēls Pastāvīgas jaudas uzlādes un izlādes līknes ar dažādiem dubultošanās ātrumiem
Pastāvīgas strāvas izlādes un pastāvīgas jaudas izlādes salīdzinājums
7. attēls: a) uzlādes un izlādes jaudas diagramma dažādās attiecībās; b) uzlādes un izlādes līkne
7. attēlā parādīti dažādu attiecību uzlādes un izlādes pārbaužu rezultāti divos režīmos litija dzelzs fosfāta akumulators. Saskaņā ar kapacitātes līkni attēlā. 7 (a), palielinoties uzlādes un izlādes strāvai pastāvīgās strāvas režīmā, akumulatora faktiskā uzlādes un izlādes jauda pakāpeniski samazinās, bet izmaiņu diapazons ir salīdzinoši neliels. Akumulatora faktiskā uzlādes un izlādes jauda pakāpeniski samazinās, palielinoties jaudai, un, jo lielāks ir reizinātājs, jo ātrāk samazinās jauda. 1 h ātruma izlādes jauda ir mazāka nekā pastāvīgas plūsmas režīmā. Tajā pašā laikā, kad uzlādes-izlādes ātrums ir mazāks par 5 stundu ātrumu, akumulatora jauda ir augstāka nemainīgas jaudas apstākļos, savukārt akumulatora jauda ir lielāka par 5 stundu ātrumu nemainīgas strāvas apstākļos.
Attēlā 7 (b) parādīta jaudas un sprieguma līkne zemas attiecības apstākļos, litija dzelzs fosfāta akumulatora divu režīmu jaudas un sprieguma līkne, un uzlādes un izlādes sprieguma platformas maiņa nav liela, taču ar nosacījumu, ka attiecība ir augsta, konstanta strāva-konstants sprieguma režīms konstanta sprieguma laiks ievērojami ilgāks, un uzlādes sprieguma platforma ievērojami palielinājās, izlādes spriegums platforma ir ievērojami samazināta.
(3) Pastāvīgas pretestības izlāde
Pastāvīgas pretestības izlādes gadījumā vispirms tiek iestatīta nemainīga pretestības vērtība R, lai savāktu akumulatora U izejas spriegumu. Izlādes procesa laikā R ir jābūt nemainīgam, bet U pastāvīgi mainās, tāpēc CNC pastāvīgās strāvas pašreizējā I vērtība. avots pastāvīgi jākoriģē saskaņā ar formulu I=U / R, lai sasniegtu pastāvīgas pretestības izlādes mērķi. Izlādes procesā akumulatora spriegums vienmēr samazinās, un pretestība ir vienāda, tāpēc arī izlādes strāva I ir samazināšanās process.
(4) Nepārtraukta izlāde, periodiska izlāde un impulsa izlāde
Akumulators tiek izlādēts ar pastāvīgu strāvu, pastāvīgu jaudu un pastāvīgu pretestību, vienlaikus izmantojot laika funkciju, lai realizētu nepārtrauktas izlādes, periodiskas izlādes un impulsa izlādes kontroli. 11. attēlā parādītas tipiskā impulsa uzlādes/izlādes testa strāvas līknes un sprieguma līknes.
8. attēls Strāvas līknes un sprieguma līknes tipiskiem impulsa uzlādes-izlādes testiem
Izlādes līkne attiecas uz sprieguma, strāvas, jaudas un citu akumulatora izmaiņu līkni laika gaitā izlādes procesa laikā. Uzlādes un izlādes līknē ietvertā informācija ir ļoti bagāta, ieskaitot jaudu, enerģiju, darba spriegumu un sprieguma platformu, attiecības starp elektrodu potenciālu un uzlādes stāvokli utt. Galvenie dati, kas reģistrēti izlādes testa laikā, ir laiks. strāvas un sprieguma attīstība. No šiem pamatdatiem var iegūt daudzus parametrus. Tālāk ir norādīti parametri, kurus var iegūt, izmantojot izlādes līkni.
(1) Spriegums
Litija jonu akumulatora izlādes testā sprieguma parametri galvenokārt ietver sprieguma platformu, vidējo spriegumu, vidējo spriegumu, atslēgšanas spriegumu utt. Platformas spriegums ir atbilstošā sprieguma vērtība, ja sprieguma izmaiņas ir minimālas un jaudas izmaiņas ir lielas. , ko var iegūt no dQ / dV maksimālās vērtības. Vidējais spriegums ir atbilstošā sprieguma vērtība pusei no akumulatora jaudas. Materiāliem, kas ir skaidrāki uz platformas, piemēram, litija dzelzs fosfāts un litija titanāts, vidējais spriegums ir platformas spriegums. Vidējais spriegums ir sprieguma-jaudas līknes efektīvais laukums (ti, akumulatora izlādes enerģija), kas dalīts ar kapacitātes aprēķina formulu ir u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Izslēgšanas spriegums attiecas uz minimālo pieļaujamo spriegumu, kad akumulators izlādējas. Ja spriegums ir zemāks par izlādes atslēgšanas spriegumu, spriegums abos akumulatora galos strauji samazināsies, veidojot pārmērīgu izlādi. Pārmērīga izlāde var izraisīt elektroda aktīvās vielas bojājumus, zaudēt reakcijas spēju un saīsināt akumulatora darbības laiku. Kā aprakstīts pirmajā daļā, akumulatora spriegums ir saistīts ar katoda materiāla uzlādes stāvokli un elektroda potenciālu.
(2) Jauda un īpatnējā jauda
Akumulatora ietilpība attiecas uz elektroenerģijas daudzumu, ko akumulators izdala noteiktā izlādes sistēmā (pie noteiktas izlādes strāvas I, izlādes temperatūras T, izlādes atslēgšanās sprieguma V), kas norāda uz akumulatora spēju uzkrāt enerģiju Ah vai C. Kapacitāti ietekmē daudzi elementi, piemēram, izlādes strāva, izlādes temperatūra uc Jaudas lielumu nosaka aktīvo vielu daudzums pozitīvajos un negatīvajos elektrodos.
Teorētiskā kapacitāte: jauda, ko dod aktīvā viela reakcijā.
Faktiskā jauda: faktiskā jauda, kas atbrīvota noteiktā izplūdes sistēmā.
Nominālā jauda: attiecas uz minimālo jaudas daudzumu, ko akumulators garantē paredzētajos izlādes apstākļos.
Izlādes testā kapacitāti aprēķina, integrējot strāvu laikā, ti, C = I (t) dt, pastāvīga strāva t pastāvīgā izlāde, C = I (t) dt = I t; pastāvīga pretestība R izlāde, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * out (u ir vidējais izlādes spriegums, t ir izlādes laiks).
Īpatnējā ietilpība: lai salīdzinātu dažādas baterijas, tiek ieviests īpatnējās jaudas jēdziens. Īpatnējā jauda attiecas uz masas vienības aktīvās vielas vai tilpuma vienības elektroda jaudu, ko sauc par masas īpatnējo ietilpību vai tilpuma īpatnējo kapacitāti. Parastā aprēķina metode ir: īpatnējā jauda = akumulatora pirmās izlādes jauda / (aktīvās vielas masa * aktīvās vielas izmantošanas līmenis)
Faktori, kas ietekmē akumulatora ietilpību:
a. Akumulatora izlādes strāva: jo lielāka strāva, izejas jauda samazinās;
b. Akumulatora izlādes temperatūra: temperatūrai pazeminoties, samazinās izejas jauda;
c. Akumulatora izlādes spriegums: elektroda materiāla noteiktais izlādes laiks un pašas elektroda reakcijas ierobežojums parasti ir 3.0 V vai 2.75 V.
d. Akumulatora uzlādes un izlādes laiki: pēc atkārtotas akumulatora uzlādes un izlādes elektroda materiāla bojājuma dēļ akumulators varēs samazināt akumulatora izlādes jaudu.
e. Akumulatora uzlādes apstākļi: uzlādes ātrums, temperatūra, atslēgšanas spriegums ietekmē akumulatora kapacitāti, tādējādi nosakot izlādes jaudu.
Akumulatora jaudas noteikšanas metode:
Dažādām nozarēm ir atšķirīgi pārbaudes standarti atkarībā no darba apstākļiem. Litija jonu akumulatoriem 3C izstrādājumiem saskaņā ar valsts standartu GB / T18287-2000 Mobilo tālruņu litija jonu akumulatoru vispārīgās specifikācijas akumulatora nominālās jaudas pārbaudes metode ir šāda: a) uzlāde: 0.2C5A uzlāde; b) izlāde: 0.2C5A izlāde; c) pieci cikli, no kuriem viens ir kvalificēts.
Attiecībā uz elektrisko transportlīdzekļu rūpniecību saskaņā ar valsts standartu GB / T 31486-2015 Elektriskās veiktspējas prasības un pārbaudes metodes elektrisko transportlīdzekļu jaudas akumulatoriem, akumulatora nominālā jauda attiecas uz jaudu (Ah), ko akumulators atbrīvo istabas temperatūrā. ar 1I1 (A) strāvas izlādi, lai sasniegtu beigu spriegumu, kurā I1 ir 1 stundas ātruma izlādes strāva, kuras vērtība ir vienāda ar C1 (A). Pārbaudes metode ir:
A) Istabas temperatūrā, uzlādējot ar pastāvīgu strāvu, pārtrauciet pastāvīgo spriegumu, lādējot līdz uzņēmuma norādītajam uzlādes beigu spriegumam, un pārtrauciet uzlādi, kad uzlādes beigu strāva nokrītas līdz 0.05I1 (A), un turiet uzlādi 1 stundu pēc tam. uzlāde.
Bb) Istabas temperatūrā akumulators tiek izlādēts ar 1I1 (A) strāvu, līdz izlāde sasniedz uzņēmuma tehniskajos nosacījumos noteikto izlādes beigu spriegumu;
C) izmērītā izlādes jauda (mēra ar Ah), aprēķina izlādes īpatnējo enerģiju (mēra Wh / kg);
3 d) Atkārtojiet darbības a) -) c) 5 reizes. Ja 3 secīgu testu galējā atšķirība ir mazāka par 3% no nominālās jaudas, testu var pabeigt iepriekš un pēdējo 3 testu rezultātus var aprēķināt vidējo.
(3) Maksas valsts, SOC
SOC (State of Charge) ir uzlādes stāvoklis, kas atspoguļo akumulatora atlikušās jaudas attiecību pret tā pilnas uzlādes stāvokli pēc noteikta laika perioda vai ilgāka laika pie noteikta izlādes ātruma. Metode "atvērtās ķēdes spriegums + stundas laika integrācija" izmanto atvērtās ķēdes sprieguma metodi, lai novērtētu akumulatora sākotnējā stāvokļa uzlādes kapacitāti, un pēc tam izmanto stundu laika integrācijas metodi, lai iegūtu jaudu, ko patērē a. -laika integrācijas metode. Patērētā jauda ir izlādes strāvas un izlādes laika reizinājums, un atlikušā jauda ir vienāda ar starpību starp sākotnējo jaudu un patērēto jaudu. SOC matemātiskais novērtējums starp atvērtās ķēdes spriegumu un stundas integrāli ir:
kur CN ir nominālā jauda; η ir uzlādes-izlādes efektivitāte; T ir akumulatora lietošanas temperatūra; I ir akumulatora strāva; t ir akumulatora izlādes laiks.
DOD (Depth of Discharge) ir izlādes dziļums, izlādes pakāpes mērs, kas ir izlādes jaudas procentuālā daļa no kopējās izlādes jaudas. Izlādes dziļumam ir liela saistība ar akumulatora darbības laiku: jo dziļāks ir izlādes dziļums, jo īsāks kalpošanas laiks. Sakarība tiek aprēķināta SOC = 100% -DOD
4) Enerģija un īpatnējā enerģija
Elektrisko enerģiju, ko akumulators var izvadīt, veicot ārēju darbu noteiktos apstākļos, sauc par akumulatora enerģiju, un mērvienību parasti izsaka wh. Izlādes līknē enerģiju aprēķina šādi: W = U (t) * I (t) dt. Pie pastāvīgas strāvas izlādes W = I * U (t) dt = It * u (u ir vidējais izlādes spriegums, t ir izlādes laiks)
a. Teorētiskā enerģija
Akumulatora izlādes process ir līdzsvara stāvoklī, un izlādes spriegums saglabā elektromotora spēka (E) vērtību, un aktīvās vielas izmantošanas līmenis ir 100%. Šādos apstākļos akumulatora izejas enerģija ir teorētiskā enerģija, tas ir, maksimālais darbs, ko reversīvais akumulators veic nemainīgā temperatūrā un spiedienā.
b. Faktiskā enerģija
Akumulatora izlādes faktiskā izejas enerģija tiek saukta par faktisko enerģiju, elektrisko transportlīdzekļu nozares noteikumi ("GB / T 31486-2015 Power Battery Electrical Performance Requirements and Test Methods for Electric Vehicles"), akumulators istabas temperatūrā ar 1I1 (A ) strāvas izlāde, lai sasniegtu enerģiju (Wh), ko izdala gala spriegums, ko sauc par nominālo enerģiju.
c. specifiskā enerģija
Enerģiju, ko akumulators dod uz masas un tilpuma vienību, sauc par masas īpatnējo enerģiju vai tilpuma īpatnējo enerģiju, ko sauc arī par enerģijas blīvumu. Vienībās wh/kg vai wh/l.
Izlādes līknes visvienkāršākā forma ir sprieguma-laika un strāvas laika līkne. Pārveidojot laika ass aprēķinu, kopējai izlādes līknei ir arī sprieguma-jaudas (īpatnējās jaudas) līkne, sprieguma-enerģijas (īpatnējās enerģijas) līkne, sprieguma-SOC līkne un tā tālāk.
(1) Sprieguma-laika un strāvas laika līkne
9. attēls Sprieguma-laika un strāvas-laika līknes
(2) Sprieguma-jaudas līkne
10. attēls Sprieguma-jaudas līkne
(3) Sprieguma-enerģijas līkne
Attēls 11. attēls. Sprieguma-enerģijas līkne
atbildiet 6 stundu laikā, visi jautājumi ir laipni gaidīti!
