ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ ศึกษาประสิทธิภาพการคายประจุที่อุณหภูมิสูงและต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ศึกษาประสิทธิภาพการคายประจุที่อุณหภูมิสูงและต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ด้วยความหนาแน่นของพลังงานสูง ความยืดหยุ่นในการออกแบบ อายุการใช้งานยาวนาน ไม่มีผลหน่วยความจำ อัตราการปลดปล่อยตัวเองต่ำ และไม่มีมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่ ยานยนต์ไฟฟ้า อุตสาหกรรมการป้องกันประเทศและ สาขาไฮเทคอื่นๆอย่างไรก็ตาม เนื่องจากสภาพแวดล้อมในการให้บริการที่รุนแรงในยานยนต์ไฟฟ้า การบินและอวกาศ และสนามการทหาร แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงจำเป็นต้องใช้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ซึ่งได้รับความสนใจเป็นอย่างมากเนื่องจากประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงและต่ำเอกสารนี้ใช้แบบจำลองการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เชิงพาณิชย์ในประเทศที่ปรับปรุงแล้วของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นวัตถุวิจัย และทดสอบประสิทธิภาพภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและต่ำ ซึ่งให้ข้อมูลอ้างอิงบางประการสำหรับผู้ผลิตเพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีแบตเตอรี่

1. การทดลอง

1.1 เครื่องมือและวัสดุ

เครื่องมือทดลอง: ระบบทดสอบประสิทธิภาพแบตเตอรี่ที่มีความแม่นยำสูง, ห้องทดสอบป้องกันการระเบิดที่อุณหภูมิสูงและต่ำ ly-2480, ห้องทดสอบป้องกันการระเบิดที่อุณหภูมิสูงและต่ำ ly-2800

แบตเตอรี่ทดลอง: เซลล์แบตเตอรี่ในประเทศ, แรงดันไฟฟ้า 37 V, ความจุเล็กน้อย 11 ah.

1.2 วิธีและเงื่อนไขการทดลอง

(1) การเตรียมตัวก่อนการทดสอบ:

ก.แบตเตอรี่ที่ใช้ในการทดลองมีการหมุนเวียนอย่างเสถียรเป็นเวลา 5 ครั้งที่อุณหภูมิห้อง (23 ± 2) ℃เงื่อนไขการชาร์จและการคายประจุ: ชาร์จแบตเตอรี่ที่ 4.2 V ด้วยกระแสคงที่ 3500 Ma และ 350 Ma ด้วยแรงดันคงที่พักไว้ 1H ระหว่างการชาร์จและการคายประจุปล่อยไปที่ 27 V ด้วยกระแสคงที่ 3 500 mA

ข.แบตเตอรี่ถูกเก็บไว้ที่ - 20 ℃ และ 65 ℃ เป็นเวลา 6 ชั่วโมง จากนั้นจึงทำการทดลองการชาร์จและการคายประจุที่อุณหภูมิต่างๆ (- 20 ℃ และ 65 ℃)

(2) การประจุและการคายประจุที่อุณหภูมิสูงและต่ำ

วางแบตเตอรี่ในกล่องป้องกันการระเบิดที่อุณหภูมิสูง (65 ℃) หรือกล่องควบคุมอุณหภูมิและความชื้น (- 20 ℃) ​​ให้ชาร์จที่ 42 V ด้วยกระแสไฟคงที่ 3500 Ma และ 350 Ma พร้อมแรงดันคงที่พักไว้ 1 ชั่วโมงระหว่างการชาร์จและการคายประจุปล่อยไปที่ 2 7 V ด้วยกระแสคงที่ 3500 Ma

2. ผลการทดลองและการอภิปราย

1.1 ประสิทธิภาพการชาร์จประจุที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

กราฟแสดงการชาร์จของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิห้อง (23 ± 2) ℃ และอุณหภูมิต่ำ (-20 ℃) ​​แสดงในรูปที่ 1

ตารางที่ 1 แสดงค่าความจุการชาร์จกระแสคงที่และแรงดันคงที่และความสามารถในการชาร์จรวมของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิต่ำดังจะเห็นได้จากรูปที่ 1 และตารางที่ 1 เมื่อเทียบกับกระบวนการชาร์จที่อุณหภูมิปกติ แรงดันขั้วของแบตเตอรี่ในกระบวนการชาร์จกระแสคงที่จะเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ (อาจเป็นเพราะการโพลาไรซ์ของแบตเตอรี่ค่อนข้างมากในสภาวะอุณหภูมิต่ำ และการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกันมีขนาดค่อนข้างใหญ่) เวลาในการชาร์จปัจจุบันคงที่ลดลงและเวลาในการชาร์จด้วยแรงดันคงที่เป็นเวลานานอย่างมีนัยสำคัญส่งผลให้แรงดันการชาร์จเฉลี่ยของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการชาร์จลดลงที่อุณหภูมิห้อง อัตราส่วนของกำลังการชาร์จกระแสคงที่ต่อความจุการชาร์จทั้งหมดคือ 52%;เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง - 20 ℃ อัตราส่วนของความสามารถในการชาร์จกระแสคงที่ต่อความจุการชาร์จทั้งหมดจะอยู่ที่ 6.2% เท่านั้นการวิเคราะห์สาเหตุ: ที่อุณหภูมิต่ำ กิจกรรมทางเคมีของสารออกฤทธิ์ในแบตเตอรี่จะลดลงส่วนหนึ่งของตัวทำละลายในอิเล็กโทรไลต์แข็งตัว ส่งผลให้จำนวนการย้ายถิ่นที่มีแสงน้อยและการนำไฟฟ้าลดลงในกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ จะเกิดการสะสมของโลหะลิเธียมจำนวนมาก ความเข้มข้นของโพลาไรซ์จะเพิ่มขึ้น และแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

กราฟแสดงการคายประจุของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิห้อง (23 ± 2) ℃ และอุณหภูมิต่ำ - 20 ℃ แสดงในรูปที่ 2

จากรูปที่ - 20 ℃ แรงดันขั้วแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนระหว่างการคายประจุลดลง แรงดันการคายประจุเฉลี่ยลดลง และแท่นแรงดันไฟจ่ายประจุจะลดลงเร็วกว่าที่อุณหภูมิห้องซึ่งอาจเนื่องมาจากค่าการนำไฟฟ้าอิออนของอิเล็กโทรไลต์ที่อุณหภูมิต่ำลดลง ส่งผลให้โพลาไรซ์แบบโอห์มมิก โพลาไรเซชันแบบเข้มข้น และโพลาไรซ์เคมีที่อุณหภูมิต่ำเพิ่มขึ้น ซึ่งแสดงเป็นการลดแรงดันไฟดิสชาร์จบนเส้นโค้งการคายประจุของแบตเตอรี่สำหรับความจุ เนื่องจากประสิทธิภาพการชาร์จต่ำที่อุณหภูมิต่ำ ความสามารถในการคายประจุจึงลดลงตามไปด้วยจากมุมมองของกล้องจุลทรรศน์ของแบตเตอรี่ การชาร์จที่อุณหภูมิต่ำ (< 0 ℃) จะนำไปสู่การลดลิเธียมไอออนลงในโลหะลิเธียมเดนไดรต์เดนไดรต์โลหะลิเธียมนี้มีมุมแหลมและเจาะไดอะแฟรมภายในของแบตเตอรี่ได้ง่าย ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในแบตเตอรี่ ซึ่งอาจมีอันตรายด้านความปลอดภัยบางประการ

กราฟแสดงการชาร์จของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิห้อง (23 ± 2) ℃ และอุณหภูมิสูง 65 ℃ แสดงในรูปที่ 3

ตารางที่ 2 แสดงค่ากระแสคงที่ ความจุในการชาร์จด้วยแรงดันคงที่ และความจุในการชาร์จรวมของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิต่ำ

ดังรูปที่ 3 และตารางที่ 2 ที่เปรียบเทียบกับกระบวนการชาร์จที่อุณหภูมิปกติ แรงดันการชาร์จของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิสูงจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงแรงดันไฟฟ้าจำกัดการชาร์จเวลาในการชาร์จคงที่ในปัจจุบันลดลงอย่างเห็นได้ชัด ในขณะที่เวลาในการชาร์จด้วยแรงดันคงที่เกือบ 0 และกระบวนการชาร์จทั้งหมดจะสิ้นสุดลงอย่างรวดเร็วหลังจากเก็บแบตเตอรี่ไว้ที่ 65 ℃ เป็นระยะเวลาหนึ่ง ความจุที่ชาร์จภายใต้เงื่อนไขนี้จะเหลือเพียง 20.8% ของอุณหภูมิปกติอาจเป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงของฟิล์ม SEI บนพื้นผิวของวัสดุที่เป็นบวกและลบของแบตเตอรี่เมื่อชาร์จที่อุณหภูมิสูง ปฏิกิริยาข้างเคียงของอิเล็กโทรไลต์อาจเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง ปริมาณลิเธียมที่ใช้งานลดลง และการเปลี่ยนแปลงบางอย่างที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ในโครงสร้างภายในของแบตเตอรี่ ส่งผลให้ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นในเวลาเดียวกัน สารเติมแต่งบางชนิดในแบตเตอรี่ก็มีส่วนช่วยในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิห้อง แต่อาจไม่ได้ผลเช่นเดียวกันที่อุณหภูมิสูง

กราฟแสดงการคายประจุของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิห้อง (23 ± 2) ℃ และอุณหภูมิสูง 65 ℃ แสดงในรูปที่ 4

จากรูปที่ 65 ℃ แรงดันไฟเริ่มต้นการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะลดลงอย่างมากและเวลาในการคายประจุจะลดลงในเวลาเดียวกัน ความจุในการชาร์จจะลดลงเนื่องจากความจุที่รับการชาร์จลดลง ดังนั้นความสามารถในการคายประจุจึงต่ำจากนั้นจึงวางแบตเตอรี่ไว้ที่อุณหภูมิห้องเป็นระยะเวลาหนึ่งหลังจากที่เสถียรแล้ว ก็ทำการทดลองประจุและคายประจุพบว่าการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากอุณหภูมิสูงไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างรุนแรงอาจเป็นเพราะการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงหรือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของวัสดุแบตเตอรี่ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ส่งผลให้แท่นชาร์จและแรงดันไฟดิสชาร์จลดลงและความจุภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงหลังจากที่ชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิสูงแล้ว แบตเตอรี่จะถูกวางไว้ที่อุณหภูมิห้องและสังเกตได้โดยไม่มีการเสียรูป การระเบิด และปรากฏการณ์อื่นๆดัชนีเหล่านี้เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานแบตเตอรี่

3. บทสรุป

ในบทความนี้ จะทดสอบประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำ - 20 ℃ และอุณหภูมิสูง 65 ℃การวิจัยแสดงให้เห็นว่ารูปร่างของแบตเตอรี่ไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากวางทิ้งไว้ที่อุณหภูมิต่ำ - 20 ℃ และความจุในการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำคือ 83% ของอุณหภูมิปกติหลังจากวางแบตเตอรี่ไว้ที่ 65 ℃ ความจุที่ชาร์จที่อุณหภูมิสูงจะอยู่ที่ 20.8% ของอุณหภูมิปกติเท่านั้น และจะไม่สามารถกู้คืนความจุได้หลังจากที่แบตเตอรี่กลับคืนสู่อุณหภูมิปกติจะเห็นได้ว่าประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่นั้นดีกว่าประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูง แต่ทั้งคู่นั้นแย่กว่าประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุที่อุณหภูมิปกติด้วยเหตุผลเฉพาะของการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและต่ำ เราจะทำการวิจัยเพิ่มเติมในการทดสอบครั้งต่อไป