hakkında şirket haberleri Lityum İyon Pilin Yüksek ve Düşük Sıcaklıkta Şarj Deşarj Performansı Üzerine Çalışma

Lityum İyon Pilin Yüksek ve Düşük Sıcaklıkta Şarj Deşarj Performansı Üzerine Çalışma

Yüksek enerji yoğunluğu, tasarım esnekliği, uzun çevrim ömrü, hafıza etkisi olmaması, düşük kendi kendine deşarj oranı ve çevre kirliliği olmaması ile lityum iyon piller, mobil elektronik cihazlarda, elektrikli araçlarda, ulusal savunma sanayiinde ve daha yaygın olarak kullanılmaktadır. diğer yüksek teknoloji alanları.Ancak elektrikli araçlar, Havacılık ve askeri alanlardaki zorlu hizmet ortamı nedeniyle, yüksek ve düşük sıcaklık performansı nedeniyle büyük ilgi gören Lityum iyon pilin geniş bir sıcaklık aralığında kullanılması gerekmektedir.Bu makale, araştırma nesnesi olarak yerel ticarileştirilmiş bilimsel araştırma geliştirilmiş bir lityum iyon pil modelini almakta ve üreticilerin pil teknolojisini geliştirmeleri için belirli bir veri referansı sağlayan yüksek ve düşük sıcaklık koşullarında performansını test etmektedir.

1. Deney

1.1 alet ve malzemeler

Deneysel cihazlar: yüksek hassasiyetli pil performans test sistemi, ly-2480 yüksek ve düşük sıcaklık patlamaya dayanıklı test odası, ly-2800 yüksek ve düşük sıcaklık patlamaya dayanıklı test odası

Deneysel pil: ev tipi pil hücresi, nominal voltaj 37 V, nominal kapasite 11 ah.

1.2 deneysel yöntemler ve koşullar

(1) Test öncesi hazırlık:

a.Deneyde kullanılan pil, oda sıcaklığında (23 ± 2) ℃'de 5 kez kararlı bir şekilde döngüye alındı.Şarj ve deşarj koşulları: pili 3500 Ma sabit akım ve 350 Ma sabit voltaj ile 4,2 V'a şarj edin;Şarj ve deşarj arasında 1 saat ayırın;3 500 mA sabit akımla 27 V'a deşarj.

B.Batarya - 20 ℃ ve 65 ℃'de 6 saat tutulmuş, ardından farklı sıcaklıklarda (- 20 ℃ ve 65 ℃) şarj ve deşarj deneyleri yapılmıştır.

(2) Yüksek ve düşük sıcaklıkta şarj ve deşarj

Pili yüksek sıcaklıkta patlamaya dayanıklı kutuya (65 ℃) veya sıcaklık ve nem düzenleme kutusuna (- 20 ℃) ​​yerleştirin, 3500 Ma sabit akımla 42 V ve sabit voltajla 350 Ma ile şarj edin;Şarj ve deşarj arasında 1 saat ayırın;3500 Ma sabit akımla 2 7 V'a deşarj.

2. Deneysel sonuçlar ve tartışma

1.1 lityum iyon pilin düşük sıcaklıkta şarj deşarj performansı.

Pilin oda sıcaklığında (23 ± 2) ℃ ve düşük sıcaklıkta (- 20 ℃) ​​şarj eğrisi Şekil 1'de gösterilmektedir.

Tablo 1, pilin oda sıcaklığında ve düşük sıcaklıkta sabit akım ve sabit voltaj şarj kapasitesi ve toplam şarj kapasitesi değerlerini göstermektedir.Normal sıcaklıkta şarj işlemiyle karşılaştırıldığında, sabit akım şarj işleminde pilin terminal voltajının düşük sıcaklıkta arttığı Şekil 1 ve tablo 1'den görülebilir (muhtemelen pilin polarizasyonu düşük sıcaklık koşullarında nispeten büyük olduğu için). ve karşılık gelen voltaj değişikliği nispeten büyüktür), sabit akım şarj süresi azalır ve sabit voltaj şarj süresi önemli ölçüde uzar, bu da pilin ortalama şarj voltajında ​​bir artışa neden olur, Şarj verimliliği azalır.Oda sıcaklığında, sabit akım şarj kapasitesinin toplam şarj kapasitesine oranı %52'dir;Sıcaklık - 20 ℃'ye düştüğünde, sabit akım şarj kapasitesinin toplam şarj kapasitesine oranı sadece %6,2'dir.Neden analizi: Düşük sıcaklıkta pildeki aktif maddelerin kimyasal aktivitesi azalır;Elektrolitteki çözücünün bir kısmı katılaşır, bu da yanan migrasyon sayısının azalmasına ve elektriksel iletkenliğin azalmasına neden olur;Pilin şarj edilmesi sürecinde, büyük miktarda metal lityum birikimi meydana gelir, konsantrasyon polarizasyonu artar ve voltaj hızla artar.

Pilin oda sıcaklığında (23 ± 2) ℃ ve düşük sıcaklıkta - 20 ℃ deşarj eğrileri Şekil 2'de gösterilmiştir.

Şekilden görülebilir ki, -20 ℃'de deşarj sırasında lityum iyon pilin terminal voltajı düşer, ortalama deşarj voltajı düşer ve deşarj voltajı platformunun oda sıcaklığında olduğundan daha hızlı düştüğü görülür.Bunun nedeni, düşük sıcaklıkta elektrolitin iyonik iletkenliğinin azalması, düşük sıcaklıkta ohmik polarizasyon, konsantrasyon polarizasyonu ve elektrokimyasal polarizasyonun artmasına neden olması olabilir, bu da pil deşarj eğrisinde deşarj voltajının azalması olarak gösterilir.Kapasitesine göre düşük sıcaklıkta düşük şarj verimi nedeniyle deşarj kapasitesi de buna bağlı olarak düşmektedir.Pilin mikroskobik bakış açısından, düşük sıcaklıkta (< 0 ℃) şarj, lityum iyonlarının metal lityum dendritlere indirgenmesine yol açacaktır.Bu lityum metal dendrit keskin açılara sahiptir ve pilin iç diyaframını kolayca delerek pilde kısa devreye neden olur ve bu da belirli potansiyel güvenlik tehlikelerine neden olur.

Pilin oda sıcaklığında (23 ± 2) ℃ ve yüksek sıcaklıkta 65 ℃ şarj eğrileri Şekil 3'te gösterilmektedir.

Tablo 2, pilin oda sıcaklığında ve düşük sıcaklıkta sabit akım, sabit voltaj şarj kapasitesi ve toplam şarj kapasitesi değerlerini göstermektedir.

Normal sıcaklıktaki şarj işlemiyle karşılaştırıldığında, yüksek sıcaklıktaki pilin şarj voltajının hızla şarj limit voltajına yükseldiği Şekil 3 ve tablo 2'den görülebilir;Sabit voltaj şarj süresi neredeyse 0 iken, sabit akım şarj süresi açıkça azalır ve tüm şarj işlemi hızlı bir şekilde sona erer.Pil bir süre 65 ℃'de saklandıktan sonra, bu koşulda şarj kapasitesi normal sıcaklığın sadece %20,8'i kadardır.Bunun nedeni, yüksek sıcaklıkta şarj olurken pilin pozitif ve negatif malzemelerinin yüzeyindeki SEI filminin değişmesi, yüksek sıcaklıkta elektrolitin bazı yan reaksiyonlarının meydana gelmesi, aktif lityum miktarının azalması ve bazı geri dönüşü olmayan değişiklikler olabilir. pilin iç yapısında, pilin iç direncinin artmasına neden olur.Aynı zamanda, pildeki bazı katkı maddeleri, oda sıcaklığında pil performansının iyileştirilmesine yardımcı olur, ancak yüksek sıcaklıkta aynı etkiye sahip olmayabilirler.

Pilin oda sıcaklığında (23 ± 2) ℃ ve yüksek sıcaklık 65 ℃'de deşarj eğrileri Şekil 4'te gösterilmektedir.

Şekilden, 65 ℃'de lityum iyon pilin deşarj başlangıç ​​voltajının önemli ölçüde düştüğü ve deşarj süresinin azaldığı görülebilir;Aynı zamanda, şarj kabul kapasitesinin azalması nedeniyle şarj kapasitesi azalır, bu nedenle deşarj kapasitesi düşüktür.Daha sonra pil bir süre oda sıcaklığında tutuldu.Stabil olduktan sonra şarj ve deşarj deneyi yapılmıştır.Yüksek sıcaklıktan kaynaklanan değişimin ciddi bir geri döndürülemezlik gösterdiği tespit edildi.Bunun nedeni, yüksek sıcaklık koşullarında pil elektrolitinin bozunması veya pil malzemelerinin yapısındaki geri dönüşü olmayan değişiklikler nedeniyle yüksek sıcaklık koşullarında şarj ve deşarj voltajı platformunun ve kapasitesinin azalması olabilir.Pil, yüksek sıcaklıkta şarj edilip deşarj edildikten sonra, pil oda sıcaklığına yerleştirilerek deformasyon, patlama ve diğer olaylar olmadan gözlemlenir.Bu indeksler pil standartlarının gereksinimlerini karşılar.

3. Sonuç

Bu yazıda, pilin düşük sıcaklıkta - 20 ℃ ve yüksek sıcaklıkta 65 ℃ şarj ve deşarj performansı test edilmiştir.Araştırma, düşük sıcaklıkta - 20 ℃ - bir kenara bırakıldıktan sonra pilin şeklinin değişmediğini ve düşük sıcaklıkta şarj kapasitesinin normal sıcaklıktakinin %83'ü olduğunu gösteriyor;Pil 65 ℃'de bir kenara bırakıldıktan sonra, yüksek sıcaklıkta şarj edilen kapasite normal sıcaklığın yalnızca %20,8'i kadardır ve pil normal sıcaklığa geri getirildikten sonra kapasite geri yüklenemez.Pilin düşük sıcaklıkta şarj ve deşarj performansının yüksek sıcaklık performansından daha iyi olduğu ancak her ikisinin de normal sıcaklıkta şarj ve deşarj performansından daha kötü olduğu görülebilir.Yüksek ve düşük sıcaklık koşullarında pil şarjı ve deşarjının özel nedenleri için sonraki testlerde daha fazla araştırma yapacağız.