Zaryadlash va tushirish xususiyatlari qanday?
Zaryadlash vatushirishxususiyatlari
Lityum{0}}ion batareyalar odatda xavfsizlik, ishonchlilik va zaryadlash samaradorligini taʼminlash uchun ikki bosqichli zaryadlash usulidan foydalanadi. Birinchi bosqich - kuchlanish chegarasi bilan doimiy oqim, ikkinchi bosqich - oqim chegarasi bilan doimiy kuchlanish. Lityum ion batareyasini zaryadlash uchun maksimal kuchlanish chegarasi katod materialiga qarab o'zgaradi. Litiy ionli akkumulyatorning asosiy zaryadlash/zaryadlanish kuchlanish egri chiziqlari-3-rasmda-11-rasmda keltirilgan. Rasmdagi egri chiziqlar C/3 zaryad/zaryad oqimidan foydalanadi. Turli xil lityum-ion batareyalar uchun asosiy farqlar ikki xil:
1) Birinchi bosqich uchun optimal doimiy oqim qiymati batareyaning katod materialiga va ishlab chiqarish jarayoniga qarab o'zgaradi. Odatda, 0,2C dan 0,3C gacha bo'lgan oqim oralig'i ishlatiladi. Tez energiya iste'moli holatlarida 1C, 2C yoki undan yuqori stavkalardan foydalanish mumkin.
2) Turli lityum{1}}ionli batareyalar doimiy oqim davomiyligida sezilarli farqlarga ega va doimiy oqim bilan zaryadlanadigan quvvatning umumiy quvvatga nisbati ham sezilarli darajada farq qiladi. Amaliy elektr transport vositalarini qo'llash nuqtai nazaridan, uzoqroq doimiy oqim davomiyligi umumiy zaryadlash vaqtini qisqartiradi, bu esa ilovalar uchun foydaliroqdir.
Litiy{0}}ionli akkumulyator batareyasining kuchlanishi barqaror va zaryadsizlanishning dastlabki va oʻrta bosqichlarida sekin pasayadi, lekin keyingi bosqichlarda tez pasayadi, 3-rasmning DE segmentida koʻrsatilganidek-11. Ushbu bosqichda batareyaning haddan tashqari zaryadsizlanishi va tuzatib bo'lmaydigan shikastlanishining oldini olish uchun samarali nazorat juda muhimdir.
Zaryadlash xususiyatlariga ta'sir qiluvchi omillar
(1) ta'sirizaryadlash oqimiZaryadlash xususiyatlari bo'yicha Nominal quvvati 242A·soat bo'lgan ma'lum bir NCM lityum{0}}ion batareyasini misol tariqasida oladigan bo'lsak, SOC=0% va 20 daraja doimiy harorat sharoitida zaryadlash uchun har xil zaryadlash tezligi ishlatilgan. Parametr natijalari 3-1-jadvalda va zaryadlash egri chizig'i 3-12-rasmda ko'rsatilgan.
Jadval 3-1 Turli zaryadlash stavkalari uchun zaryadlash parametrlari
| Joriy/A(stavka) | CC-CV①Jami vaqt | Doimiy joriy vaqt/s | Jami zaryadlangan quvvat/A·h | Jami zaryadlangan energiya/Vt·soat | Doimiy oqim Zaryadlangan quvvat/A·h | Ruxsat etilgan kuchlanish Zaryadlangan energiya/W·h | 170A·hVaqt/s | 170A·hOqim/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, doimiy oqim; CV, doimiy kuchlanish.
3-1-jadvalda ko'rsatilganidek, zaryadlash oqimining oshishi bilan doimiy oqim vaqti asta-sekin kamayadi va doimiy oqim ostida zaryadlanishi mumkin bo'lgan quvvat va energiya ham asta-sekin kamayadi. 1/2 (ya'ni, SOC=50%) zaryadlash va tushirish hajmini standart sifatida oladigan bo'lsak, zaryadlash oqimining oshishi bilan talab qilinadigan zaryadlash vaqti kamayadi; 0,1C uchun talab qilinadigan vaqt 0,5C uchun taxminan 5 marta. Bunday holatda, davomiy zaryadlash uchun joriy farq kichik, shuning uchun oxirgi 30A·h uchun zaryadlash vaqti sezilarli darajada farq qilmaydi. Shu sababli, batareyaning ruxsat etilgan zaryadlash oqimi doirasida, zaryadlash oqimini oshirish, garchi doimiy oqim ostida zaryadlanishi mumkin bo'lgan quvvat va energiyani kamaytirishga qaramasdan, umumiy zaryadlash vaqtini qisqartirishga yordam beradi. Amaliy batareya to'plami ilovalarida lityum-ion batareyaning maksimal ruxsat etilgan zaryadlash oqimi zaryadlash uchun ishlatilishi mumkin va kuchlanish chegarasiga yetgandan so'ng, doimiy kuchlanish zaryadini amalga oshirish mumkin. Bu zaryadlash xavfsizligini ta'minlab, zaryadlash vaqtini qisqartiradi. Shu bilan birga, zaryadlash oqimining oshishi ham batareyaning ichki qarshiligi tufayli energiya yo'qotilishining oshishiga olib keladi. Ichki qarshilikda iste'mol qilinadigan energiya tenglama (3-4) bo'yicha hisoblanadi.
Bu erda E - ichki qarshilik tomonidan iste'mol qilinadigan energiya;
r - batareyaning ichki qarshiligi;
t - zaryadlash vaqti o'zgaruvchisi;
I - zaryadlash oqimi;
t₁ va t₂ - zaryadlashning boshlanish va tugash vaqtlari.
Keng ko'lamli sinovlar shuni ko'rsatdiki, litiy{0}}ion batareyalarning ichki qarshiligi zaryadlash vaqtida 0,4 mŌ ichida o'zgaradi. Shuning uchun tenglama (3-4) batareyaning ichki qarshiligidan kelib chiqadigan energiya iste'moli asosan zaryadlash vaqti bilan chiziqli bog'liqligini, lekin zaryadlash oqimi bilan kvadratik bog'liqligini ko'rsatadi. Doimiy oqim zaryadlash bosqichida zaryadlash oqimining kattaligi ichki qarshilik energiya sarfiga ta'sir qiluvchi asosiy omil hisoblanadi; yuqori zaryadlash oqimi ko'proq energiya sarfiga olib keladi. Doimiy kuchlanish, past oqim bosqichida, zaryadlash vaqti ichki qarshilik energiya sarfiga ta'sir qiluvchi asosiy omilga aylanadi; uzoqroq zaryadlash vaqti ko'proq energiya sarfiga olib keladi. To'liq zaryadlash jarayonini hisobga oladigan bo'lsak, zaryadlash oqimi ichki qarshilik energiya iste'moli bilan kvadratik munosabatga ega va unga ta'sir qiluvchi asosiy omil bo'lganligi sababli, yuqori zaryadlash oqimi ichki qarshilik energiya sarfini oshiradi. Amaliy batareya ilovalarida zaryadlash vaqti va samaradorligini har tomonlama hisobga olgan holda mos zaryadlovchi tokini tanlash kerak.
(2) Zaryadlash xususiyatlariga zaryadsizlanish chuqurligining ta'siri 20 daraja doimiy haroratda nominal quvvati 66,2 A·soat bo'lgan NCM lityum{2}}ion batareyasida zaryadsizlanish sinovi o'tkazildi. Batareya 90% → 0% zaryad holatiga (SOC) mos keladigan har xil chuqurlikdagi (DOD) (10%→100%) 0,5C tezlikda zaryadsizlangan. Chiqarish jarayonida kuchlanish, oqim va quvvat ma'lumotlari qayd etilgan. 60 daqiqa dam olgandan so'ng, batareya 0,5C (CC) tezlikda zaryadlangan. Chiqib ketish kuchlanishiga erishilganda, zaryadlash rejimi doimiy voltajga (CV) o'tkazildi. Oqim 0,05C dan kam bo'lganda, jarayon to'xtatildi va kuchlanish, oqim va quvvat ma'lumotlari qayd etildi. Tegishli ma'lumotlar 3-2-jadvalda keltirilgan. Lityum-ionli akkumulyator batareyasining zaryadsizlanishning turli chuqurliklari sharoitida zaryadlash oqimining egri chiziqlari 3-13-rasmda ko'rsatilgan.
Jadval 3-2 Har xil deşarj chuqurligida zaryadlash sinov parametrlari
| SOC | DOD | Bo'shatish | Zaryadlash | Teng-CapacityCharged Energy①/W·h | Teng-Sig'im ajraladigan energiya②/Vt·soat | Zaryadlash vaqti/min | Doimiy joriy vaqt/min | Doimiy oqim Zaryadlangan quvvat/A·h | Zaryadlash taymerining o'rtacha quvvati③/min | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Imkoniyat/A·h | Energiya/Vt·soat | Imkoniyat/A·h | Energiya/Vt·soat | ||||||||
| 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 Teng-Quvvat quvvati zaryadlangan energiya: bir xil SOC oʻzgarishida zaryadlangan energiya (masalan, 10%). Masalan: 90% DODda zaryadlash quvvati 30Vt·soat bo'lsa, teng quvvat-zaryadlangan energiya 30Vt·soat; agar 80% DODda zaryadlash quvvati 50W·soat bo‘lsa, teng quvvat{11}}zaryadlangan energiya 25W·soat bo‘ladi.
② Teng-Quvvat zaryadsizlangan energiya: bir xil SOC oʻzgarishida chiqariladigan energiya (masalan, 10%).
③ Birlik sig'imiga o'rtacha zaryadlash vaqti / min: Zaryadlash vaqti / Zaryadlash hajmi.
3-2-jadval va 3-13-rasmdan quyidagi xulosalar chiqarish mumkin:
1) Bo'shatish chuqurligi oshishi bilan zaryadlash vaqti oshadi, lekin birlik quvvatiga o'rtacha zaryadlash vaqti kamayadi, ya'ni zaryadlash vaqtining ortishi tushirish chuqurligiga mutanosib emas.
2) Bo'shatish chuqurligining ortishi bilan doimiy oqim zaryadlash vaqtining umumiy zaryadlash vaqtiga nisbati oshadi va doimiy oqim zaryadlash quvvatining kerakli zaryadlash quvvatiga nisbati oshadi. Haqiqatda, bu xususiyatlar asosan ikkita omilga bog'liq: birinchidan, chuqurroq tushirish chuqurligi batareyani to'liq zaryad qilish uchun ko'proq vaqt talab qiladi; ikkinchidan, chuqurroq tushirish chuqurligi pastroq kuchlanish oralig'iga to'g'ri keladi, natijada bir xil oqim va zaryadlash vaqti sharoitida batareyaga kamroq energiya zaryadlanadi.
(3) Haroratning zaryadlash xususiyatlariga ta'siri Lityum{1}}ion batareyalar har xil muhit haroratida zaryadlangan. Misol tariqasida 66,2 A·h NCM lityum{4}}ion batareyasini olib, doimiy oqim va kuchlanishni cheklash usuli qo'llanildi. Zaryadlash parametrlari 3-jadvalda ko'rsatilganidek, zaryadlash oqimi chegarasi 1,3 A va 3,3 A bo'lgan holda qayd etildi-3. Xuddi shu tushirish oqimi ostida, 3-13-rasmda ko'rsatilganidek, batareya zo'riqishida keskin pasayish kuzatiladi. Biroq, kuchlanish nisbatan yuqori bo'lib qolishi sababli, tushirish energiyasi hali ham yuqori. Bo'shatishning dastlabki bosqichida batareyaning ichki qarshiligi bilan iste'mol qilinadigan energiya batareyaning haroratini oshiradi, lityum-ion batareyaning faol materiallarining faolligini oshiradi va batareyaning kuchlanishini oshiradi, shuning uchun chiqarilishi mumkin bo'lgan energiyani oshiradi. Bo'shatishning o'rta va keyingi bosqichlarida akkumulyatorning kuchlanishi pasayadi va vaqt birligi uchun chiqarilgan energiya mos ravishda kamayadi.
Xuddi shu haroratda va bir xil zaryadsizlanishni tugatish zo'riqishida, har xil deşarjni tugatish oqimlari quvvat va chiqarilgan energiyadagi farqlarga olib keladi. Odatda, normal harorat sharoitida oqim qanchalik past bo'lsa, quvvat va energiya chiqariladi. Yuqorida aytib o'tilgan tushirish tajribasida bo'lgani kabi, 0,2C 1C ga qaraganda 3,2% ko'proq quvvat va energiya chiqaradi.
