أخبار الشركة عن دراسة عن أداء تفريغ الشحن في درجات الحرارة العالية والمنخفضة لبطارية ليثيوم أيون

دراسة عن أداء تفريغ الشحن في درجات الحرارة العالية والمنخفضة لبطارية ليثيوم أيون

مع كثافة الطاقة العالية ، ومرونة التصميم ، ودورة الحياة الطويلة ، وعدم وجود تأثير للذاكرة ، وانخفاض معدل التفريغ الذاتي وعدم تلوث البيئة ، تم استخدام بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في المعدات الإلكترونية المحمولة ، والمركبات الكهربائية ، وصناعة الدفاع الوطني و مجالات التكنولوجيا الفائقة الأخرى.ومع ذلك ، نظرًا لبيئة الخدمة القاسية في المركبات الكهربائية والفضاء والمجالات العسكرية ، يلزم استخدام بطارية ليثيوم أيون في نطاق درجات حرارة واسع ، الأمر الذي جذب الكثير من الاهتمام بسبب أدائه في درجات الحرارة العالية والمنخفضة.تأخذ هذه الورقة البحث العلمي التجاري المحلي نموذجًا محسّنًا لبطارية ليثيوم أيون ككائن بحث ، وتختبر أدائها في ظل ظروف درجات الحرارة العالية والمنخفضة ، مما يوفر مرجعًا معينًا للبيانات للمصنعين لتحسين تكنولوجيا البطاريات.

1. التجربة

1.1 الأدوات والمواد

الأدوات التجريبية: نظام اختبار أداء البطارية عالي الدقة ، غرفة اختبار مقاومة للانفجار بدرجة حرارة عالية ومنخفضة ly-2480 ، غرفة اختبار مقاومة للانفجار بدرجة حرارة عالية ومنخفضة ly-2800

البطارية التجريبية: خلية البطارية المحلية ، الجهد الاسمي 37 فولت ، السعة الاسمية 11 آه.

1.2 الأساليب التجريبية والشروط

(1) التحضير قبل الاختبار:

أ.تم تدوير البطارية المستخدمة في التجربة بثبات لمدة 5 مرات في درجة حرارة الغرفة (23 ± 2) ℃.شروط الشحن والتفريغ: اشحن البطارية إلى 4.2 فولت بتيار ثابت 3500 مللي أمبير و 350 مللي أمبير بجهد ثابت ؛جانبا لمدة ساعة واحدة بين الشحن والتفريغ ؛التفريغ إلى 27 فولت بتيار ثابت 3500 مللي أمبير.

ب.تم الاحتفاظ بالبطارية عند - 20 و 65 لمدة 6 ساعات ، ثم أجريت تجارب الشحن والتفريغ في درجات حرارة مختلفة (- 20 ℃ و 65).

(2) شحن وتفريغ درجات الحرارة العالية والمنخفضة

ضع البطارية في صندوق مقاوم للانفجار بدرجة حرارة عالية (65 ℃) أو صندوق تنظيم درجة الحرارة والرطوبة (- 20 ℃) ​​، اشحنها إلى 42 فولت بتيار ثابت 3500 مللي أمبير و 350 مللي أمبير بجهد ثابت ؛جانبا لمدة 1 ساعة بين الشحن والتفريغ ؛التفريغ إلى 2 7 فولت بتيار ثابت 3500 مللي أمبير.

2. النتائج التجريبية والمناقشة

1.1 أداء شحن شحن منخفض الحرارة لبطارية ليثيوم أيون.

يوضح الشكل 1 منحنى شحن البطارية عند درجة حرارة الغرفة (23 ± 2) ℃ ودرجة الحرارة المنخفضة (- 20 ℃).

يوضح الجدول 1 قيم سعة شحن التيار المستمر والجهد الثابت وسعة الشحن الإجمالية للبطارية في درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة المنخفضة.يمكن أن نرى من الشكل 1 والجدول 1 أنه بالمقارنة مع عملية شحن درجة الحرارة العادية ، يزداد الجهد الطرفي للبطارية في عملية الشحن الحالية الثابتة عند درجة حرارة منخفضة (ربما لأن استقطاب البطارية كبير نسبيًا في ظروف درجات الحرارة المنخفضة ، وتغير الجهد المقابل كبير نسبيًا) ، ينخفض ​​وقت الشحن الحالي الثابت ، ويطول وقت شحن الجهد الثابت بشكل كبير ، مما يؤدي إلى زيادة متوسط ​​جهد شحن البطارية ، وانخفاض كفاءة الشحن.في درجة حرارة الغرفة ، تبلغ نسبة سعة الشحن الحالية الثابتة إلى إجمالي سعة الشحن 52٪ ؛عندما تنخفض درجة الحرارة إلى - 20 ℃ ، تكون نسبة سعة الشحن الحالية الثابتة إلى إجمالي سعة الشحن 6.2٪ فقط.تحليل السبب: عند درجة حرارة منخفضة ، ينخفض ​​النشاط الكيميائي للمواد الفعالة في البطارية ؛يتجمد جزء من المذيب في المحلول الكهربائي ، مما يؤدي إلى تقليل عدد هجرة الضوء وتقليل الموصلية الكهربائية ؛في عملية شحن البطارية ، تحدث كمية كبيرة من ترسب الليثيوم المعدني ، ويزيد استقطاب التركيز ، ويزداد الجهد بسرعة.

منحنيات تفريغ البطارية في درجة حرارة الغرفة (23 ± 2) ℃ ودرجة حرارة منخفضة - 20 موضحة في الشكل 2.

يمكن أن نرى من الشكل أنه عند - 20 ، ينخفض ​​الجهد الطرفي لبطارية ليثيوم أيون أثناء التفريغ ، وينخفض ​​متوسط ​​جهد التفريغ ، وتنخفض منصة جهد التفريغ بشكل أسرع من ذلك في درجة حرارة الغرفة.قد يكون هذا بسبب انخفاض التوصيل الأيوني للكهارل عند درجة حرارة منخفضة ، مما يؤدي إلى زيادة الاستقطاب الأومي ، واستقطاب التركيز والاستقطاب الكهروكيميائي عند درجة حرارة منخفضة ، والذي يظهر على شكل انخفاض جهد التفريغ على منحنى تفريغ البطارية.نظرًا لقدرتها ، نظرًا لانخفاض كفاءة الشحن عند درجة حرارة منخفضة ، تقل قدرتها على التفريغ أيضًا وفقًا لذلك.من وجهة النظر المجهرية للبطارية ، سيؤدي الشحن بدرجة حرارة منخفضة (<0 ℃) إلى تقليل أيونات الليثيوم إلى تشعبات الليثيوم المعدنية.هذا التغصن المعدني له زوايا حادة ويسهل اختراق الحجاب الحاجز الداخلي للبطارية ، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي في البطارية ، والذي ينطوي على بعض مخاطر السلامة المحتملة.

منحنيات شحن البطارية في درجة حرارة الغرفة (23 ± 2) ℃ ودرجة الحرارة المرتفعة 65 ℃ موضحة في الشكل 3.

يوضح الجدول 2 قيم التيار المستمر ، وسعة شحن الجهد الثابت ، وسعة الشحن الإجمالية للبطارية في درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة المنخفضة.

يتضح من الشكل 3 والجدول 2 أنه بالمقارنة مع عملية الشحن بدرجة الحرارة العادية ، فإن جهد الشحن للبطارية عند درجة حرارة عالية يرتفع بسرعة إلى جهد حد الشحن ؛من الواضح أنه تم تقليل وقت الشحن الحالي الثابت ، في حين أن وقت شحن الجهد الثابت يقارب 0 ، وتنتهي عملية الشحن بأكملها بسرعة.بعد تخزين البطارية عند 65 درجة مئوية لفترة من الوقت ، تكون السعة المشحونة في هذه الحالة 20.8٪ فقط من درجة الحرارة العادية.قد يكون هذا بسبب تغيير فيلم SEI على سطح المواد الإيجابية والسلبية للبطارية عند الشحن عند درجة حرارة عالية ، وقد تحدث تفاعلات جانبية معينة للكهارل عند درجة حرارة عالية ، وتقليل كمية الليثيوم النشط وبعض التغييرات التي لا رجعة فيها في الهيكل الداخلي للبطارية ، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة الداخلية للبطارية.في الوقت نفسه ، تساعد بعض الإضافات الموجودة في البطارية على تحسين أداء البطارية في درجة حرارة الغرفة ، ولكن قد لا يكون لها نفس التأثير في درجات الحرارة المرتفعة.

منحنيات تفريغ البطارية في درجة حرارة الغرفة (23 ± 2) ℃ ودرجة الحرارة المرتفعة 65 ℃ موضحة في الشكل 4.

يمكن أن نرى من الشكل أنه عند 65 ، ينخفض ​​جهد بدء التفريغ لبطارية الليثيوم أيون بشكل كبير ويقل وقت التفريغ ؛في الوقت نفسه ، يتم تقليل سعة الشحن بسبب انخفاض سعة قبول الشحن ، وبالتالي فإن سعة التفريغ منخفضة.ثم تم وضع البطارية في درجة حرارة الغرفة لفترة من الوقت.بعد أن استقرت تجربة الشحن والتفريغ.وجد أن التغيير الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة أظهر عدم رجوع خطير.قد يكون هذا بسبب تحلل إلكتروليت البطارية في ظل ظروف درجة حرارة عالية أو تغييرات لا رجعة فيها في هيكل مواد البطارية ، مما يؤدي إلى انخفاض منصة جهد الشحن والتفريغ والسعة في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة.بعد شحن البطارية وتفريغها في درجة حرارة عالية ، توضع البطارية في درجة حرارة الغرفة ويتم ملاحظتها دون تشوه وانفجار وظواهر أخرى.هذه الفهارس تلبي متطلبات معايير البطارية.

3 - الخلاصة

في هذا الورق ، تم اختبار أداء الشحن والتفريغ للبطارية عند درجة حرارة منخفضة - 20 درجة مئوية ودرجة حرارة عالية 65 درجة مئوية.يظهر البحث أن شكل البطارية لا يتغير بعد وضعها جانباً عند درجة حرارة منخفضة - 20 درجة مئوية ، وسعة الشحن عند درجة حرارة منخفضة تبلغ 83٪ من درجة الحرارة العادية ؛بعد وضع البطارية جانبًا عند 65 درجة مئوية ، تكون السعة المشحونة عند درجة حرارة عالية 20.8٪ فقط من درجة الحرارة العادية ، ولا يمكن استعادة السعة بعد استعادة البطارية إلى درجة الحرارة العادية.يمكن ملاحظة أن أداء الشحن والتفريغ في درجات الحرارة المنخفضة للبطارية أفضل من أداء درجات الحرارة المرتفعة ، لكن كلاهما أسوأ من أداء الشحن والتفريغ في درجات الحرارة العادية.لأسباب خاصة بشحن البطارية وتفريغها في ظروف درجات الحرارة العالية والمنخفضة ، سنجري مزيدًا من البحث في الاختبارات اللاحقة.