Ni sifa gani za malipo na kutokwa?
Malipo nakutokwasifa
Betri za Lithium-ioni kwa kawaida hutumia-mbinu ya kuchaji kwa hatua mbili ili kuhakikisha usalama, kutegemewa na utendakazi wa kuchaji. Hatua ya kwanza ni ya sasa ya mara kwa mara na kizuizi cha voltage, na hatua ya pili ni voltage ya mara kwa mara na kikwazo cha sasa. Kikomo cha juu cha voltage cha kuchaji betri ya lithiamu-ioni hutofautiana kulingana na nyenzo ya cathode. Mikondo ya msingi ya chaji/kutoa umeme ya betri ya lithiamu-ioni inaonyeshwa kwenye Mchoro 3-11. Mikondo katika kielelezo hutumia mkondo wa malipo/utoaji wa C/3. Kwa betri tofauti za lithiamu-ioni, tofauti kuu ni mbili:
1) Thamani bora ya sasa ya hatua ya kwanza inatofautiana kulingana na nyenzo za cathode ya betri na mchakato wa utengenezaji. Kwa ujumla, anuwai ya sasa ya 0.2C hadi 0.3C hutumiwa. Katika hali ya matumizi ya haraka ya nishati, 1C, 2C, au viwango vya juu zaidi vinaweza kutumika.
2) Betri tofauti za lithiamu-ioni huonyesha tofauti kubwa katika muda wa kudumu wa sasa, na uwiano wa uwezo unaoweza kuchajiwa na mkondo usiobadilika hadi ujazo wa jumla pia hutofautiana sana. Kwa mtazamo wa matumizi ya vitendo ya gari la umeme, muda mrefu wa sasa wa kudumu husababisha muda mfupi wa kuchaji, ambayo ni ya manufaa zaidi kwa programu.
Voltage ya betri ya Lithium-ni thabiti na hupungua polepole katika hatua za awali na za kati za kutoweka, lakini hupungua kwa kasi katika hatua za baadaye, kama inavyoonyeshwa katika sehemu ya DE ya Mchoro 3-11. Udhibiti unaofaa ni muhimu katika hatua hii ili kuzuia kutokwa na chaji kupita kiasi na uharibifu usioweza kurekebishwa kwa betri.
Mambo yanayoathiri sifa za malipo
(1) Athari yasasa ya kuchajijuu ya sifa za kuchaji Kwa kuchukua betri fulani ya lithiamu ya NCM-ioni yenye uwezo wa kukadiria wa 242A·h kama mfano, chini ya masharti ya SOC=0% na halijoto isiyobadilika ya digrii 20, viwango tofauti vya kuchaji vilitumika kuchaji. Matokeo ya vigezo yanaonyeshwa kwenye Jedwali 3-1 na curve ya malipo imeonyeshwa kwenye Mchoro 3-12.
Jedwali 3-1 Vigezo vya Kuchaji kwa Viwango Tofauti vya Kuchaji
| Ya Sasa/A(Kiwango) | CC{{0}CV①Jumla ya Muda | Saa za Sasa hivi kila wakati | Jumla ya Uwezo Uliotozwa/A·h | Jumla ya ChajiNishati/W·h | Uwezo wa Kuchajishwa wa Sasa hivi/A·h | Nishati ya Mara kwa Mara ya VoltageCharged/W·h | 170A·hTime/s | 170A·hCurent/A |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4.84/(0.02C) | 182220 | 182220 | 245.74 | 942.54 | 245.74 | 942.54 | 127400 | 4.85 |
| 12.1/(0.05C) | 72318.5 | 72318.5 | 243.70 | 935.37 | 243.70 | 935.37 | 50400 | 12.11 |
| 24.2/(0.1C) | 36206.8 | 35800 | 243.20 | 935.77 | 241.03 | 926.69 | 25200 | 24.24 |
| 48.4/(0.2C) | 18317.5 | 17560 | 241.08 | 933.32 | 236.32 | 912.16 | 12600 | 48.44 |
| 80.7/(0.33C) | 11443.6 | 10490 | 243.50 | 946.27 | 235.29 | 910.08 | 7590 | 80.76 |
| 121/(0.5C) | 7936.6 | 6900 | 243.92 | 952.95 | 232.09 | 900.85 | 5110 | 121.09 |
① CC, Constant Current; CV, Voltage ya Mara kwa mara.
Kama inavyoonyeshwa katika Jedwali la 3-1, muda wa sasa usiobadilika hupungua polepole kadiri mkondo wa chaji unavyoongezeka, na uwezo na nishati inayoweza kuchajiwa chini ya mkondo usiobadilika pia hupungua polepole. Kwa kuchukua chaji na chaji cha 1/2 (yaani, SOC=50%) kama kiwango, muda unaohitajika wa kuchaji hupungua kwa kuongezeka kwa mkondo wa chaji; muda unaohitajika kwa 0.1C ni takriban mara 5 kuliko kwa 0.5C. Chini ya hali hii, tofauti ya sasa ya kuendelea kuchaji ni ndogo, kwa hivyo muda wa kuchaji kwa 30A·h ya mwisho sio tofauti sana. Kwa hivyo, ndani ya mkondo unaoruhusiwa wa kuchaji wa betri, kuongeza mkondo wa kuchaji, ingawa kupunguza uwezo na nishati inayoweza kuchajiwa chini ya mkondo usiobadilika, husaidia kupunguza muda wa kuchaji kwa ujumla. Katika matumizi ya vitendo ya pakiti ya betri, kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha malipo cha sasa cha betri ya lithiamu-ioni kinaweza kutumika kwa ajili ya kuchaji, na baada ya kufikia kikomo cha voltage, kuchaji voltage mara kwa mara kunaweza kufanywa. Hii inapunguza muda wa malipo wakati wa kuhakikisha usalama wa malipo. Hata hivyo, kuongeza sasa ya malipo pia itasababisha ongezeko la kupoteza nishati kutokana na upinzani wa ndani wa betri. Nishati inayotumiwa katika upinzani wa ndani huhesabiwa kulingana na equation (3-4).
Ambapo E ni nishati inayotumiwa na upinzani wa ndani;
r ni upinzani wa ndani wa betri;
t ni tofauti ya wakati wa malipo;
Mimi ni mkondo wa kuchaji;
t₁ na t₂ ni nyakati za kuanza na kuisha kwa malipo.
Jaribio la kina limethibitisha kuwa upinzani wa ndani wa betri za lithiamu-ioni hubadilika ndani ya 0.4 mΩ wakati wa kuchaji. Kwa hiyo, equation (3-4) inaonyesha kwamba matumizi ya nishati kutokana na upinzani wa ndani wa betri kimsingi yanahusiana na wakati wa kuchaji, lakini inahusiana mara nne na sasa ya kuchaji. Wakati wa hatua ya malipo ya sasa ya mara kwa mara, ukubwa wa sasa wa malipo ni sababu ya msingi inayoathiri matumizi ya nishati ya upinzani wa ndani; chaji ya juu husababisha matumizi makubwa ya nishati. Wakati wa voltage ya mara kwa mara, hatua ya chini ya sasa, wakati wa malipo unakuwa sababu ya msingi inayoathiri matumizi ya nishati ya upinzani wa ndani; muda mrefu wa kuchaji husababisha matumizi makubwa ya nishati. Kuzingatia mchakato mzima wa malipo, kwa kuwa sasa ya malipo ina uhusiano wa quadratic na matumizi ya nishati ya upinzani wa ndani na ni sababu kuu inayoathiri, sasa ya malipo ya juu husababisha matumizi makubwa ya nishati ya upinzani wa ndani. Katika utumizi wa matumizi ya betri, mkondo unaofaa wa kuchaji unapaswa kuchaguliwa kwa kuzingatia kwa kina muda wa kuchaji na ufanisi.
(2) Athari ya Kina cha Utekelezaji kwenye Sifa za Kuchaji Chini ya halijoto isiyobadilika ya digrii 20, jaribio la kutokwa maji lilifanywa kwenye betri ya ioni ya NCM-ya uwezo wa kukadiria wa 66.2 A·h. Betri ilitolewa kwa kiwango cha 0.5C hadi kina tofauti cha kutokwa (DOD) (10%→100%), inayolingana na Hali ya Kuchaji (SOC) ya 90%→0%. Data ya voltage, sasa, na uwezo zilirekodiwa wakati wa mchakato wa kutokwa. Baada ya kupumzika kwa dakika 60, betri ilishtakiwa kwa kiwango cha 0.5C (CC). Wakati voltage ya kukata ilifikiwa, hali ya malipo ilibadilishwa kwa voltage ya mara kwa mara (CV). Wakati wa sasa ulikuwa chini ya 0.05C, mchakato ulisimamishwa, na data ya voltage, sasa, na uwezo zilirekodi. Data husika imeonyeshwa katika Jedwali 3-2. Mikondo ya sasa ya kuchaji ya betri ya lithiamu-ioni chini ya kina tofauti cha hali ya kutokwa imeonyeshwa kwenye Mchoro 3-13.
Vigezo vya Mtihani wa Kuchaji wa Jedwali 3-2 kwa Kina Tofauti cha Utoaji
| SOC | DOD | Utekelezaji | Malipo | Sawa-CapacityCharged Energy①/W·h | Sawa-CapacityDischarged Energy②/W·h | Muda wa Kuchaji/dak | Wakati wa Sasa wa Mara kwa Mara/dak | Uwezo wa Kuchajishwa wa Sasa hivi/A·h | Wastani wa Kitengo cha Kipima Muda cha Kuchaji③/dak | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Uwezo/A·h | Nishati/W·h | Uwezo/A·h | Nishati/W·h | ||||||||
| 80.00 | 20.00 | 13.35 | 54.03 | 13.48 | 55.88 | 27.94 | 27.02 | 41.13 | 33.50 | 12.32 | 3.05 |
| 70.00 | 30.00 | 20.02 | 80.16 | 19.99 | 82.08 | 27.36 | 26.72 | 59.23 | 50.83 | 18.69 | 2.96 |
| 60.00 | 40.00 | 26.69 | 105.62 | 26.61 | 108.19 | 27.05 | 26.41 | 77.72 | 68.50 | 25.19 | 2.92 |
| 50.00 | 50.00 | 33.36 | 130.42 | 33.27 | 133.61 | 26.72 | 26.08 | 96.02 | 86.67 | 31.87 | 2.89 |
| 40.00 | 60.00 | 40.04 | 154.61 | 39.95 | 158.50 | 26.42 | 25.77 | 114.18 | 104.83 | 38.55 | 2.86 |
| 30.00 | 70.00 | 46.71 | 178.38 | 46.61 | 182.97 | 26.14 | 25.48 | 132.28 | 123.00 | 45.22 | 2.84 |
| 20.00 | 80.00 | 53.38 | 201.73 | 53.26 | 207.07 | 25.88 | 25.22 | 150.40 | 141.00 | 51.84 | 2.82 |
| 10.00 | 90.00 | 60.05 | 224.45 | 59.92 | 230.62 | 25.62 | 24.94 | 168.47 | 159.17 | 58.52 | 2.81 |
① Nishati Sawa-Inayotozwa Uwezo: Nishati inatozwa chini ya mabadiliko sawa ya SOC (km, 10%). Kwa mfano: ikiwa uwezo wa kuchaji katika 90% DOD ni 30W·h, -uwezo unaochajiwa sawa ni 30W·h; ikiwa uwezo wa kuchaji katika 80% DOD ni 50W·h,-uwezo sawa wa nishati inayochajiwa ni 25W·h.
② Uwezo Sawa-Nishati Inayotumika: Nishati inayotolewa chini ya mabadiliko sawa ya SOC (km, 10%).
③ Wastani wa Muda wa Kuchaji kwa kila Kitengo cha Uwezo / min: Muda wa Kuchaji / Uwezo wa Kuchaji.
Kutoka kwa Jedwali 3-2 na Kielelezo 3-13, hitimisho zifuatazo zinaweza kutolewa:
1) Kwa kuongezeka kwa kina cha kutokwa, muda wa malipo huongezeka, lakini muda wa malipo wa wastani kwa kila kitengo hupungua, kumaanisha kuwa ongezeko la muda wa malipo si sawia na kina cha kutokwa.
2) Kwa kuongezeka kwa kina cha kutokwa, uwiano wa muda wa kuchaji mara kwa mara hadi jumla ya muda wa kuchaji huongezeka, na uwiano wa uwezo wa kuchaji mara kwa mara kwa uwezo wa kuchaji unaohitajika huongezeka. Kwa kweli, sifa hizi husababishwa hasa na mambo mawili: kwanza, kina cha kina cha kutokwa kinahitaji muda mrefu zaidi wa malipo kamili ya betri; pili, kina cha kina cha kutokwa kinalingana na kiwango cha chini cha voltage, na kusababisha nishati kidogo kushtakiwa kwenye betri chini ya hali sawa ya sasa na ya malipo.
(3) Athari za Halijoto kwenye Betri za Ioni za Lithium{1}}zilichajiwa katika halijoto tofauti za mazingira. Kwa kuchukua betri ya lithiamu ya 66.2 A·h NCM{4}}ioni kama mfano, mbinu ya kuweka kikomo ya sasa na ya volteji ilitumika. Vigezo vya kuchaji vilirekodiwa huku kiwango cha juu cha malipo kikiwa 1.3 A na 3.3 A, kama inavyoonyeshwa katika Jedwali la 3-3. Chini ya sasa ya kutokwa sawa, voltage ya betri itapata kushuka kwa kasi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3-13. Walakini, kwa sababu voltage inabaki juu, nishati ya kutokwa bado iko juu. Katika hatua ya awali ya kutokwa, nishati inayotumiwa na upinzani wa ndani wa betri huongeza joto la betri, huongeza shughuli za vifaa vya kazi vya betri ya lithiamu-ioni, na huongeza voltage ya betri, na hivyo kuongeza nishati inayoweza kutolewa. Katika hatua za kati na za baadaye za kutokwa, voltage ya betri hupungua, na nishati iliyotolewa kwa muda wa kitengo hupungua ipasavyo.
Kwa joto sawa na kwa voltage sawa ya kukomesha kutokwa, mikondo tofauti ya kukomesha kutokwa itasababisha tofauti katika uwezo na nishati iliyotolewa. Kwa ujumla, chini ya hali ya joto ya kawaida, chini ya sasa, uwezo mkubwa na nishati iliyotolewa. Kama ilivyo katika jaribio la kutokwa lililotajwa hapo juu, 0.2C hutoa uwezo na nishati zaidi ya 3.2% kuliko 1C.
