Κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας, καθώς αλλάζει το βάθος φόρτισης και εκφόρτισης, αλλάζει συνεχώς και η τάση. Εάν χρησιμοποιήσουμε τη χωρητικότητα ως οριζόντια συντεταγμένη και την τάση ως την κατακόρυφη συντεταγμένη, μπορούμε να πάρουμε μια απλή καμπύλη φόρτισης και εκφόρτισης, η οποία περιέχει πολλές ενδείξεις για την ηλεκτρική απόδοση της μπαταρίας. Αυτές οι καμπύλες που σχεδιάζονται με τις παραμέτρους της μπαταρίας όπως ο χρόνος, η χωρητικότητα, το SOC, η τάση κ.λπ. που εμπλέκονται στη φόρτιση και την εκφόρτιση ως συντεταγμένες ονομάζονται καμπύλες φόρτισης και εκφόρτισης. Ακολουθούν ορισμένες κοινές καμπύλες φόρτισης και εκφόρτισης.
Καμπύλη χρόνου-ρεύματος/τάσης
● Σταθερό ρεύμα
Κατά τη διάρκεια φόρτισης και εκφόρτισης σταθερού ρεύματος, το ρεύμα είναι σταθερό και ταυτόχρονα συλλέγεται η αλλαγή της τάσης ακροδεκτών της μπαταρίας, η οποία χρησιμοποιείται συχνά για την ανίχνευση των χαρακτηριστικών εκφόρτισης της μπαταρίας. Κατά τη διαδικασία εκφόρτισης, το ρεύμα εκφόρτισης παραμένει αμετάβλητο, η τάση της μπαταρίας μειώνεται και η ισχύς εκφόρτισης συνεχίζει επίσης να μειώνεται. Η καμπύλη δείγματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
● Σταθερό ρεύμα και σταθερή τάση (φόρτιση)
Σε σύγκριση με τη φόρτιση σταθερού ρεύματος, η φόρτιση σταθερής τάσης σταθερού ρεύματος έχει μια διαδικασία σταθερής τάσης στο τέλος της φόρτισης. Στο τέλος της φόρτισης, η τάση γίνεται σταθερή όταν φτάσει στην τιμή στόχο, ενώ το ρεύμα μειώνεται σταδιακά. Όταν επιτευχθεί το ρεύμα διακοπής, η φόρτιση σταθερής τάσης σταθερού ρεύματος τελειώνει. Δεδομένου ότι η τάση της μπαταρίας παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις μετά την έξοδο από την περίοδο πλατώ, εάν συνεχιστεί η φόρτιση με σταθερό ρεύμα, η μπαταρία δεν μπορεί να φτάσει στην ιδανική κατάσταση πλήρους φόρτισης. Επομένως, είναι απαραίτητο να μεταβείτε σε σταθερή τάση και να μειώσετε το ρεύμα για να διασφαλίσετε ότι η μπαταρία θα φτάσει σε υψηλότερη κατάσταση φόρτισης όσο το δυνατόν περισσότερο. Η καμπύλη δείγματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
● Σταθερή ισχύς
Ολόκληρη η διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης λειτουργεί με σταθερή ισχύ. Σύμφωνα με το P{0}}UI, η τάση αυξάνεται σταδιακά και το ρεύμα μειώνεται σταδιακά κατά τη φόρτιση σταθερής ισχύος και η τάση μειώνεται σταδιακά και το ρεύμα αυξάνεται σταδιακά κατά την εκφόρτιση σταθερής ισχύος. Σύμφωνα με τη συμβατική τάση αποκοπής φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας LFP 3.{3}}.5 V, το ρεύμα τέλους εκφόρτισης μπορεί να φτάσει σχεδόν 1,5 φορές το ρεύμα τέλους φόρτισης. Η καμπύλη του παραδείγματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
● Συνεχές, διακοπτόμενο, παλμικό
Σε σταθερό ρεύμα ή ισχύ, η λειτουργία χρονισμού χρησιμοποιείται για την επίτευξη συνεχούς, διακοπτόμενου και παλμικού ελέγχου φόρτισης και εκφόρτισης. Αυτά τα ειδικά καθεστώτα φόρτισης και εκφόρτισης χρησιμοποιούνται συχνά για την αξιολόγηση της εσωτερικής αντίστασης DC της μπαταρίας. Η καμπύλη δείγματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Καμπύλη χωρητικότητας-τάσης
Ο οριζόντιος άξονας της καμπύλης χωρητικότητας-τάσης αντικατοπτρίζει τη χωρητικότητα φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας, την κατάσταση φόρτισης και άλλες πληροφορίες, ενώ ο κατακόρυφος άξονας περιλαμβάνει την πλατφόρμα τάσης της μπαταρίας, το σημείο καμπής, την πόλωση και άλλες πληροφορίες. Το παρακάτω σχήμα είναι μια καμπύλη εκφόρτισης μιας μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου σε διαφορετικές θερμοκρασίες.
Καμπύλη ποσοστού
Η πυκνότητα ρεύματος επηρεάζει τον ρυθμό της ηλεκτροχημικής αντίδρασης, μεταβάλλοντας έτσι τις παραμέτρους απόδοσης της μπαταρίας. Όταν συγκρίνετε μπαταρίες διαφορετικής χωρητικότητας, δεν ισχύει το ίδιο ρεύμα, επομένως ο ρυθμός χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του σχετικού ρεύματος. Για παράδειγμα, το {{0}}.1C είναι 0,3A για μια μπαταρία 3Ah 18650 και 28A για μια πρισματική μπαταρία 280Ah. Με απλά λόγια, η συγκεκριμένη τιμή ρεύματος που αντιπροσωπεύεται από τον ρυθμό είναι ο ρυθμός πολλαπλασιασμένος με τη χωρητικότητα της μπαταρίας.
Κατά την επισήμανση της χωρητικότητας μιας μπαταρίας, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το ρεύμα φόρτισης και εκφόρτισης, επειδή η χωρητικότητα θα είναι διαφορετική σε διαφορετικούς ρυθμούς. Για παράδειγμα, για να βαθμονομήσετε τη χωρητικότητα μιας μπαταρίας σε διαφορετικούς ρυθμούς, μπορείτε να τη ρυθμίσετε να αλλάζει βήμα προς βήμα με τον ρυθμό κύκλου φόρτισης και εκφόρτισης και, στη συνέχεια, να σχεδιάσετε μια καμπύλη ρυθμού με την χωρητικότητα εκφόρτισης ως κατακόρυφο άξονα και τον αριθμό φόρτισης και χρόνους εκφόρτισης ως οριζόντιος άξονας.
Καμπύλη dQ/dV
Το όνομα της καμπύλης dQ/dV είναι η μεταβλητή του άξονα y, δηλαδή ο ρυθμός μεταβολής του όγκου ανά μονάδα διαστήματος τάσης. Ο οριζόντιος άξονας της καμπύλης dQ/dV είναι γενικά SOC, χωρητικότητα ή τάση, που αντανακλά τη μεταβολή του ρυθμού μεταβολής της χωρητικότητας. Το μέρος όπου ο ρυθμός μεταβολής είναι μεγάλος εμφανίζεται ως χαρακτηριστική κορυφή στην καμπύλη, η οποία γενικά αντιστοιχεί σε μια διαδικασία ηλεκτροχημικής αντίδρασης.
Η καμπύλη dQ/dV μπορεί να μας πει πού βρίσκεται η πλατφόρμα τάσης της μπαταρίας, πότε συμβαίνει η ηλεκτροχημική αντίδραση και πώς αλλάζει η διαδικασία αντίδρασης με τη γήρανση της μπαταρίας και άλλες αλλαγές στην κατάσταση. Γενικά, οι χημικές αντιδράσεις είναι γρήγορες, επομένως τα σημεία δεδομένων στην καμπύλη απαιτούν μεγαλύτερη ακρίβεια. Επομένως, η καμπύλη εξόδου dQ/dV έχει ορισμένες απαιτήσεις για τη συλλογή πρωτογενών δεδομένων, διαφορετικά είναι αδύνατο να γίνει μια καμπύλη με εμφανείς κορυφές. Όταν κάνετε δοκιμές φόρτισης και εκφόρτισης, μπορείτε να ρυθμίσετε το διάστημα τάσηςΔV=10~50mV για τη συλλογή δεδομένων ή το χρονικό διάστημαΔt=10-50ms και, στη συνέχεια, να ελέγξετε τα πρωτογενή δεδομένα με ίσες διαφορές τάσης.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει την καμπύλη dQ/dV σε διαφορετικό αριθμό κύκλων.
Καμπύλη κύκλου
Γνωρίζουμε ότι η διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας χωρίζεται σε ημερολογιακή διάρκεια ζωής και διάρκεια κύκλου. Η ημερολογιακή διάρκεια είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να χαθεί σε κάποιο βαθμό η χωρητικότητα της μπαταρίας σε φυσική τοποθέτηση, ενώ η διάρκεια ζωής είναι ο αριθμός των φορών που η μπαταρία φορτίζεται και αποφορτίζεται συνεχώς έως ότου η χωρητικότητά της μειωθεί σε κάποιο βαθμό. Η διάρκεια ζωής του κύκλου είναι ένας από τους σημαντικούς δείκτες για τη μέτρηση της απόδοσης της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.
Τα δεδομένα δοκιμής κύκλου των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι η συσσώρευση δεδομένων μίας φόρτισης και εκφόρτισης. Μπορούν να εξαχθούν διαφορετικά δεδομένα μεμονωμένης φόρτισης και εκφόρτισης για να γίνουν πολλαπλές καμπύλες για διαφορετικές πτυχές της ανάλυσης. Η απλούστερη καμπύλη ζωής κύκλου είναι με τον αριθμό των κύκλων ως άξονα x και την ικανότητα εκφόρτισης ή τον ρυθμό διατήρησης χωρητικότητας ως τον άξονα y, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Καθώς ο κύκλος εξελίσσεται, η χωρητικότητα της μπαταρίας συνεχίζει να μειώνεται και το σύστημα φόρτισης και εκφόρτισης έχει σημαντικό αντίκτυπο στη μείωση της χωρητικότητας της μπαταρίας.
Μπορείτε επίσης να συγκρίνετε τις καμπύλες χωρητικότητας-τάσης φόρτισης και εκφόρτισης σε διαφορετικούς χρόνους, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Καθώς ο κύκλος εξελίσσεται, η τάση εκκίνησης φόρτισης και εκφόρτισης μετατοπίζεται, η εσωτερική αντίσταση DC της μπαταρίας αλλάζει και η χωρητικότητα φόρτισης και εκφόρτισης σταδιακά μειώνεται.
Εκτός από τους δύο παραπάνω τύπους, υπάρχουν πολλές άλλες καμπύλες με τον αριθμό των κύκλων ως οριζόντιος άξονας και τις παραμέτρους που επηρεάζονται από την εξασθένηση του κύκλου της μπαταρίας ως τον κατακόρυφο άξονα, οι οποίες παίζουν ρόλο στην ανάλυση των παραγόντων που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής του κύκλου της μπαταρίας κύτταρο και πρόβλεψη της ζωής του κύκλου. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, αντικατοπτρίζει τη θεωρητική τιμή της διάρκειας ζωής του κύκλου της μπαταρίας που επηρεάζεται από το επίπεδο απόδοσης coulomb. CE είναι η απόδοση κουλόμπ, Ck είναι ο ρυθμός διατήρησης χωρητικότητας και k είναι ο αριθμός των κύκλων.
Η TOB NEW ENERGY παρέχει ένα πλήρες σετελεγκτής μπαταρίαςγια την έρευνα και την κατασκευή μπαταριών
