tin tức công ty về Nghiên cứu về hiệu suất phóng điện ở nhiệt độ cao và thấp của pin Lithium Ion

Nghiên cứu về hiệu suất phóng điện ở nhiệt độ cao và thấp của pin Lithium Ion

Với mật độ năng lượng cao, tính linh hoạt trong thiết kế, tuổi thọ chu kỳ dài, không có hiệu ứng bộ nhớ, tốc độ tự phóng điện thấp và không gây ô nhiễm môi trường, pin lithium-ion ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử di động, xe điện, công nghiệp quốc phòng và các lĩnh vực công nghệ cao khác.Tuy nhiên, do môi trường hoạt động khắc nghiệt trong lĩnh vực xe điện, hàng không vũ trụ và quân sự, pin Lithium ion được yêu cầu sử dụng trong phạm vi nhiệt độ rộng, điều này đã thu hút nhiều sự chú ý vì hiệu suất nhiệt độ cao và thấp của nó.Bài báo này lấy mô hình cải tiến của nghiên cứu khoa học đã được thương mại hóa trong nước của pin lithium-ion làm đối tượng nghiên cứu và kiểm tra hiệu suất của nó trong điều kiện nhiệt độ cao và thấp, cung cấp một số tham chiếu dữ liệu nhất định cho các nhà sản xuất để cải tiến công nghệ pin.

1. Thử nghiệm

1.1 dụng cụ và vật liệu

Dụng cụ thí nghiệm: hệ thống kiểm tra hiệu suất pin có độ chính xác cao, buồng thử nghiệm nổ ở nhiệt độ cao và thấp ly-2480, buồng thử nghiệm chống cháy nổ ở nhiệt độ cao và thấp ly-2800

Pin thí nghiệm: cell pin trong nước, điện áp danh định 37 V, dung lượng danh định 11 ah.

1.2 các phương pháp và điều kiện thực nghiệm

(1) Chuẩn bị trước khi kiểm tra:

Một.Pin được sử dụng trong thí nghiệm được quay vòng ổn định trong 5 lần ở nhiệt độ phòng (23 ± 2) ℃.Điều kiện sạc và xả: sạc pin đến 4,2 V với dòng điện không đổi 3500 Ma và 350 Ma với điện áp không đổi;Dành cho 1H giữa sạc và xả;Phóng điện đến 27 V với dòng điện không đổi 3 500 mA.

b.Pin được giữ ở - 20 ℃ và 65 ℃ trong 6 giờ, sau đó các thí nghiệm sạc và xả được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau (- 20 ℃ và 65 ℃).

(2) Sạc và xả nhiệt độ cao và thấp

Đặt pin vào hộp chống cháy nổ nhiệt độ cao (65 ℃) hoặc hộp điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm (- 20 ℃), sạc pin đến 42 V với dòng điện không đổi 3500 Ma và 350 Ma với điện áp không đổi;Dành ra 1 h giữa sạc và xả;Phóng điện đến 2 7 V với dòng điện không đổi 3500 Ma.

2. Kết quả thực nghiệm và thảo luận

1.1 Hiệu suất phóng điện ở nhiệt độ thấp của pin lithium ion.

Đường cong sạc của pin ở nhiệt độ phòng (23 ± 2) ℃ và nhiệt độ thấp (- 20 ℃) ​​được thể hiện trong Hình 1.

Bảng 1 cho thấy các giá trị của khả năng sạc dòng điện và điện áp không đổi và tổng dung lượng sạc của pin ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ thấp.Qua hình 1 và bảng 1 có thể thấy rằng so với quá trình sạc ở nhiệt độ bình thường, điện áp đầu cực của pin trong quá trình sạc dòng không đổi tăng lên ở nhiệt độ thấp (có thể do độ phân cực của pin tương đối lớn trong điều kiện nhiệt độ thấp , và sự thay đổi điện áp tương ứng là tương đối lớn), thời gian sạc dòng điện không đổi giảm, và thời gian sạc điện áp không đổi bị kéo dài đáng kể, dẫn đến tăng điện áp sạc trung bình của pin, giảm hiệu suất sạc.Ở nhiệt độ phòng, tỷ lệ giữa dung lượng sạc hiện tại không đổi trên tổng công suất sạc là 52%;Khi nhiệt độ giảm xuống - 20 ℃, tỷ lệ giữa dung lượng sạc hiện tại không đổi trên tổng dung lượng sạc chỉ là 6,2%.Phân tích nguyên nhân: ở nhiệt độ thấp, hoạt tính hóa học của các hoạt chất trong pin giảm;Một phần dung môi trong chất điện phân đông đặc, dẫn đến giảm số lượng ánh sáng di chuyển và giảm độ dẫn điện;Trong quá trình sạc pin, một lượng lớn lithium kim loại lắng đọng xảy ra, sự phân cực nồng độ tăng, và điện áp tăng nhanh.

Các đường cong phóng điện của pin ở nhiệt độ phòng (23 ± 2) ℃ và nhiệt độ thấp - 20 ℃ được thể hiện trong Hình 2.

Có thể thấy rằng ở - 20 ℃, điện áp đầu cuối của pin lithium-ion trong quá trình xả giảm, điện áp xả trung bình giảm và nền tảng điện áp xả giảm nhanh hơn ở nhiệt độ phòng.Điều này có thể là do sự giảm độ dẫn ion của chất điện phân ở nhiệt độ thấp, dẫn đến sự gia tăng phân cực ohmic, phân cực nồng độ và phân cực điện hóa ở nhiệt độ thấp, được biểu thị bằng sự giảm điện áp phóng điện trên đường cong phóng điện của pin.Đối với dung lượng của nó, do hiệu suất sạc thấp ở nhiệt độ thấp nên khả năng phóng điện của nó cũng giảm theo.Theo quan điểm hiển vi của pin, việc sạc pin ở nhiệt độ thấp (<0 ℃) sẽ dẫn đến việc khử các ion lithium thành các đuôi gai lithium kim loại.Dendrite kim loại lithium này có các góc sắc nhọn và dễ xuyên thủng màng ngăn bên trong của pin, gây đoản mạch trong pin, điều này tiềm ẩn một số nguy cơ an toàn nhất định.

Các đường cong sạc của pin ở nhiệt độ phòng (23 ± 2) ℃ và nhiệt độ cao 65 ℃ được thể hiện trong Hình 3.

Bảng 2 cho thấy các giá trị của dòng điện không đổi, khả năng sạc điện áp không đổi và tổng dung lượng sạc của pin ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ thấp.

Qua hình 3 và bảng 2 có thể thấy rằng so với quá trình sạc ở nhiệt độ bình thường, điện áp sạc của acquy ở nhiệt độ cao tăng nhanh đến điện áp giới hạn sạc;Thời gian sạc dòng điện không đổi rõ ràng là giảm, trong khi thời gian sạc điện áp không đổi gần như bằng 0 và toàn bộ quá trình sạc kết thúc nhanh chóng.Sau khi pin được lưu trữ ở 65 ℃ trong một khoảng thời gian, dung lượng được sạc trong điều kiện này chỉ bằng 20,8% so với nhiệt độ bình thường.Điều này có thể do sự thay đổi của màng SEI trên bề mặt vật liệu tích cực và tiêu cực của pin khi sạc ở nhiệt độ cao, một số phản ứng phụ của chất điện phân có thể xảy ra ở nhiệt độ cao, giảm lượng lithium hoạt động và một số thay đổi không thể đảo ngược. trong cấu trúc bên trong của pin, dẫn đến việc tăng điện trở bên trong của pin.Đồng thời, một số chất phụ gia trong pin có lợi cho việc cải thiện hiệu suất của pin ở nhiệt độ phòng, nhưng chúng có thể không có tác dụng tương tự ở nhiệt độ cao.

Các đường cong phóng điện của pin ở nhiệt độ phòng (23 ± 2) ℃ và nhiệt độ cao 65 ℃ được thể hiện trong Hình 4.

Có thể thấy rằng ở 65 ℃, điện áp bắt đầu phóng của pin lithium-ion giảm đáng kể và thời gian xả giảm;Đồng thời dung lượng nạp giảm do khả năng nhận nạp giảm nên khả năng phóng điện thấp.Sau đó, pin được đặt ở nhiệt độ phòng trong một khoảng thời gian.Sau khi đã ổn định, người ta tiến hành thí nghiệm tích điện và phóng điện.Người ta nhận thấy rằng sự thay đổi do nhiệt độ cao gây ra cho thấy sự không thể đảo ngược nghiêm trọng.Điều này có thể là do sự phân hủy của chất điện phân trong pin trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc sự thay đổi không thể phục hồi trong cấu trúc của vật liệu pin, dẫn đến giảm nền tảng điện áp sạc và phóng điện và công suất trong điều kiện nhiệt độ cao.Sau khi pin được sạc và xả ở nhiệt độ cao, pin được đặt ở nhiệt độ phòng và quan sát thấy không bị biến dạng, cháy nổ và các hiện tượng khác.Các chỉ số này đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn pin.

3. Kết luận

Trong bài báo này, hiệu suất sạc và xả của pin ở nhiệt độ thấp - 20 ℃ và nhiệt độ cao 65 ℃ được kiểm tra.Nghiên cứu cho thấy hình dạng của pin không thay đổi sau khi để sang một bên ở nhiệt độ thấp - 20 ℃, và khả năng sạc ở nhiệt độ thấp bằng 83% so với ở nhiệt độ bình thường;Sau khi đặt pin sang một bên ở nhiệt độ 65 ℃, dung lượng được sạc ở nhiệt độ cao chỉ bằng 20,8% so với nhiệt độ bình thường và không thể khôi phục dung lượng sau khi pin được khôi phục về nhiệt độ bình thường.Có thể thấy rằng hiệu suất sạc và xả ở nhiệt độ thấp của pin tốt hơn hiệu suất ở nhiệt độ cao, nhưng cả hai đều kém hơn hiệu suất sạc và xả ở nhiệt độ bình thường.Đối với các lý do cụ thể của việc sạc và xả pin trong điều kiện nhiệt độ cao và thấp, chúng tôi sẽ nghiên cứu sâu hơn trong các thử nghiệm tiếp theo.