Laad- en ontlaadcurven van de batterij

Tijdens het laad- en ontlaadproces van de batterij verandert de spanning ook voortdurend naarmate de laad- en ontlaaddiepte verandert. Als we capaciteit gebruiken als horizontale coördinaat en spanning als verticale coördinaat, kunnen we een eenvoudige laad- en ontlaadcurve krijgen, die veel aanwijzingen bevat over de elektrische prestaties van de batterij. Deze curven getekend met de batterijcelparameters zoals tijd, capaciteit, SOC, spanning, enz. die betrokken zijn bij laden en ontladen als coördinaten, worden laad- en ontlaadcurven genoemd. Hier zijn enkele veel voorkomende laad- en ontlaadcurven.

Tijd-stroom/spanningscurve

● Constante stroom

Tijdens het laden en ontladen met constante stroom is de stroom constant en wordt tegelijkertijd de verandering van de accupoolspanning verzameld, wat vaak wordt gebruikt om de ontlaadkarakteristieken van de accu te detecteren. Tijdens het ontlaadproces blijft de ontlaadstroom onveranderd, neemt de batterijspanning af en blijft ook het ontlaadvermogen afnemen. De voorbeeldcurve wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

● Constante stroom en constante spanning (opladen)

Vergeleken met opladen met constante stroom, heeft opladen met constante stroom met constante spanning aan het einde van het opladen een proces met constante spanning. Aan het einde van het opladen wordt de spanning constant wanneer deze de doelwaarde bereikt, terwijl de stroom geleidelijk afneemt. Wanneer de uitschakelstroom wordt bereikt, eindigt het opladen met constante stroom en constante spanning. Omdat de accuspanning sterk fluctueert na het verlaten van de plateauperiode, kan de accu, als het opladen met constante stroom wordt voortgezet, niet de ideale volledige laadstatus bereiken. Daarom is het noodzakelijk om over te schakelen naar een constante spanning en de stroom te verminderen om ervoor te zorgen dat de accu zoveel mogelijk een hogere laadstatus bereikt. De voorbeeldcurve wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

● Constant vermogen

Het gehele laad- en ontlaadproces vindt plaats op constant vermogen. Volgens P=UI neemt de spanning geleidelijk toe en neemt de stroom geleidelijk af tijdens het opladen met constant vermogen, en neemt de spanning geleidelijk af en neemt de stroom geleidelijk toe tijdens het ontladen met constant vermogen. Volgens de conventionele laad- en ontlaad-afsluitspanning van de LFP-batterij 3,65-2,5V kan de ontladingseindstroom bijna 1,5 maal de laadeindstroom bereiken. De voorbeeldcurve wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

● Continu, intermitterend, pulserend

Bij constante stroom of vermogen wordt de timingfunctie gebruikt om continue, intermitterende en pulslaad- en ontlaadcontrole te bereiken. Deze speciale laad- en ontlaadregimes worden vaak gebruikt om de interne DC-weerstand van de batterij te evalueren. De voorbeeldcurve wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Capaciteit-spanningscurve

The horizontal axis of the capacity-voltage curve reflects the battery's charge and discharge capacity, state of charge and other information, while the vertical axis includes the battery's voltage platform, inflection point, polarization and other information. The figure below is a discharge curve of a lithium iron phosphate battery at different temperatures.

Rate curve

The current density affects the rate of electrochemical reaction, thus changing the performance parameters of the battery. When comparing batteries of different capacities, the same current is not applicable, so the rate is used to determine the relative current. For example, 0.1C is 0.3A for a 3Ah 18650 battery, and 28A for a 280Ah prismatic battery. Simply put, the specific current value represented by the rate is the rate multiplied by the battery capacity.

When marking the capacity of a battery, the charge and discharge current must be taken into account, because the capacity will be different at different rates. For example, to calibrate the capacity of a battery at different rates, you can set it to change step by step with the charge and discharge cycle rate, and then draw a rate curve with the discharge capacity as the vertical axis and the number of charge and discharge times as the horizontal axis.

dQ/dV curve

The name of the dQ/dV curve is its y-axis variable, that is, the rate of change of the volume per unit voltage interval. The horizontal axis of the dQ/dV curve is generally SOC, capacity or voltage, which reflects the change in the rate of change of capacity. The place where the rate of change is large is displayed as a characteristic peak on the curve, which generally corresponds to an electrochemical reaction process.

The dQ/dV curve can tell us where the voltage platform of the battery is, when the electrochemical reaction occurs, and how the reaction process changes with battery aging and other changes in state. Generally speaking, chemical reactions are rapid, so the data points on the curve require higher accuracy. Therefore, the output dQ/dV curve has certain requirements for the collection of raw data, otherwise it is impossible to make a curve with obvious peaks. When doing charge and discharge tests, you can set the voltage intervalΔV=10~50mV to collect data, or the time intervalΔt=10-50ms, and then screen the raw data with equal voltage differences.

The following figure shows the dQ/dV curve under different number of cycles.

Cycle Curve

We know that the life of a battery is divided into calendar life and cycle life. Calendar life is the time it takes for the battery capacity to lose to a certain extent under natural placement, while cycle life is the number of times the battery is continuously charged and discharged until its capacity decays to a certain extent. Cycle life is one of the important indicators for measuring battery life performance.

De cyclustestgegevens van lithium-ionbatterijen zijn de accumulatie van gegevens over één keer opladen en ontladen. Er kunnen verschillende afzonderlijke laad- en ontlaadgegevens worden geëxtraheerd om meerdere curven te maken voor verschillende analyseaspecten. De eenvoudigste levenscycluscurve is met het aantal cycli op de x-as en de ontladingscapaciteit of capaciteitsretentiesnelheid op de y-as, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Naarmate de cyclus vordert, blijft de batterijcapaciteit afnemen, en het laad- en ontlaadsysteem heeft een aanzienlijke invloed op het verval van de batterijcapaciteit.

U kunt ook de capaciteits-spanningscurven van laden en ontladen op verschillende tijdstippen vergelijken, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Naarmate de cyclus vordert, verschuift de startspanning voor laden en ontladen, verandert de interne DC-weerstand van de batterij en neemt de laad- en ontlaadcapaciteit geleidelijk af.

Naast de bovengenoemde twee typen zijn er nog vele andere curven met het aantal cycli als de horizontale as en de parameters die worden beïnvloed door de verzwakking van de batterijcyclus als de verticale as, die een rol spelen bij het analyseren van de factoren die de levensduur van de batterij beïnvloeden. cel en het voorspellen van de levensduur van de cyclus. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, weerspiegelt dit de theoretische waarde van de levensduur van de batterij die wordt beïnvloed door het Coulomb-efficiëntieniveau. CE is de Coulomb-efficiëntie, Ck is het capaciteitsretentiepercentage en k is het aantal cycli.

TOB NEW ENERGY biedt een volledige set batterijtesters voor batterijonderzoek en -productie