توك قاچىلاش ۋە قويۇپ بېرىش ئالاھىدىلىكى نېمە؟

توك قاچىلاش ۋە قويۇپ بېرىش ئالاھىدىلىكى نېمە؟

لىتىي - ئىئون باتارېيەسى ئادەتتە ئىككى - باسقۇچلۇق توك قاچىلاش ئۇسۇلىنى قوللىنىدۇ ، بىخەتەرلىك ، ئىشەنچلىك ۋە توك قاچىلاش ئۈنۈمىگە كاپالەتلىك قىلىدۇ. بىرىنچى باسقۇچ توك بېسىمىنىڭ چەكلىمىسى بىلەن تۇراقلىق توك ، ئىككىنچى باسقۇچ بولسا توك بېسىمى بىلەن دائىملىق توك بېسىمى. لىتىي - ئىئون باتارېيەسىنى توك قاچىلاشنىڭ ئەڭ چوڭ توك بېسىمى كاتود ماتېرىيالىغا ئاساسەن ئوخشىمايدۇ. لىتىي - ئىئون باتارېيەسىنىڭ ئاساسلىق توك قاچىلاش / قويۇپ بېرىش بېسىمى ئەگرى سىزىقى 3 - 11 رەسىمدە كۆرسىتىلدى. رەسىمدىكى ئەگرى سىزىقلار C / 3 نىڭ توك قاچىلاش / قويۇپ بېرىش ئېقىمىنى ئىشلىتىدۇ. ئوخشىمىغان لىتىي ئىئونلۇق باتارېيەگە نىسبەتەن ئاساسلىق پەرقى ئىككى خىل:

Figure 3-11 Basic charging and discharging voltage curve of lithium-ion battery

1) باتارېيەنىڭ كاتود ماتېرىيالى ۋە ئىشلەپچىقىرىش جەريانىغا ئاساسەن بىرىنچى باسقۇچتىكى ئەڭ ياخشى تۇراقلىق توك قىممىتى ئوخشىمايدۇ. ئادەتتە ، 0.2C دىن 0.3C غىچە بولغان دائىرە ئىشلىتىلىدۇ. توك سەرپىياتى تېز بولغان ئەھۋال ئاستىدا ، 1C ، 2C ، ھەتتا تېخىمۇ يۇقىرى ئۆسۈم نىسبىتىنى ئىشلىتىشكە بولىدۇ.

2) ئوخشىمىغان لىتىي {{1} ion ئىئون باتارېيەسى تۇراقلىق توكنىڭ داۋاملىشىشىدا كۆرۈنەرلىك پەرقلەرنى كۆرسىتىدۇ ، تۇراقلىق توك ئارقىلىق توك قاچىلىغىلى بولىدىغان سىغىم نىسبىتىنىڭ ئومۇمىي سىغىم نىسبىتىمۇ بىر قەدەر ئوخشىمايدۇ. ئەمەلىي توكلۇق ماشىنا قوللىنىش نۇقتىسىدىن قارىغاندا ، ئۇزۇن داۋاملاشقان توك ئىشلىتىش ۋاقتى ئومۇمىي توك قاچىلاش ۋاقتىنى قىسقارتىدۇ ، بۇ قوللىنىشچان پروگراممىلارغا تېخىمۇ پايدىلىق.

لىتىي - ئىئون باتارېيە بېسىمى تۇراقلىق بولۇپ ، قويۇپ بېرىشنىڭ دەسلەپكى ۋە ئوتتۇرا باسقۇچىدا ئاستا-ئاستا تۆۋەنلەيدۇ ، ئەمما كېيىنكى باسقۇچتا تېز تۆۋەنلەيدۇ ، 3-- 11-رەسىمنىڭ DE بۆلىكىدە كۆرسىتىلگەندەك. بۇ باسقۇچتا ئۈنۈملۈك كونترول قىلىش ئىنتايىن مۇھىم بولۇپ ، باتارېيەنىڭ ھەددىدىن زىيادە كۆپ ئېقىپ كېتىشى ۋە ئەسلىگە كەلتۈرگىلى بولمايدىغان بۇزۇلۇشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.

(1) تەسىرىتوك قاچىلاشتوك قاچىلاش ئالاھىدىلىكىگە قارىتا ، NCM لىتىي - ئىئون باتارېيەسىنى مىسالغا ئالساق ، سىغىمى 242A · h بولۇپ ، SOC =0% ۋە دائىملىق تېمپېراتۇرا 20 گرادۇسلۇق شارائىتتا ، توك قاچىلاشتا ئوخشىمىغان توك قاچىلاش نىسبىتى قوللىنىلدى. پارامېتىر نەتىجىسى 3-1 جەدۋەلدە ، توك قاچىلاش ئەگرى سىزىقى 3-12 رەسىمدە كۆرسىتىلدى.

نۆۋەتتىكى / A (باھا)	CC - CV①Total Time	Constant CurrentTime / s	ئومۇمىي توك قاچىلاش ئىقتىدارى / A · h	ئومۇمىي توك قاچىلانغان ئېنېرگىيە / W · h	تۇراقلىق توك قاچىلاش ئىقتىدارى / A · h	تۇراقلىق توك بېسىمى توك / W · h	170A · hTime / s	170A · hCurrent / 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 ، تۇراقلىق توك بېسىمى.

Figure 3-12 Lithium-ion battery charging curves at different C-rates

3 - 1 جەدۋەلدە كۆرسىتىلگەندەك ، توك ئېقىمىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ تۇراقلىق توك ۋاقتى ئاستا-ئاستا ئازىيىدۇ ، تۇراقلىق توك ئاستىدا توك قاچىلىغىلى بولىدىغان سىغىم ۋە ئېنېرگىيەمۇ تەدرىجىي تۆۋەنلەيدۇ. 1/2 توك قاچىلاش ۋە توك چىقىرىش ئىقتىدارىنى (يەنى SOC =50%) ئۆلچەم قىلىپ ، توك قاچىلاش ئېقىمىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ ، توك قاچىلاش ۋاقتى ئازىيىدۇ. 0.1C ئۈچۈن تەلەپ قىلىنغان ۋاقىت 0.5C نىڭ تەخمىنەن 5 ھەسسىسىگە تەڭ. بۇ خىل ئەھۋال ئاستىدا ، داۋاملىق توك قاچىلاشنىڭ پەرقى كىچىك ، شۇڭا ئاخىرقى 30A · h توك قاچىلاش ۋاقتى كۆرۈنەرلىك پەرقلەنمەيدۇ. شۇڭلاشقا ، باتارېيەنىڭ ئىشلىتىشكە بولىدىغان توك قاچىلاش ئېقىمى ئىچىدە ، توك ئېقىمىنى ئاشۇرۇش گەرچە تۇراقلىق توك ئاستىدا توك قاچىلىغىلى بولىدىغان توك ۋە ئېنېرگىيەنى ئازايتقان بولسىمۇ ، ئەمما توك قاچىلاش ۋاقتىنى قىسقارتىشقا ياردەم بېرىدۇ. ئەمەلىي باتارېيە بولىقى قوللىنىشچان پروگراممىلىرىدا ، لىتىي ئىئونلۇق باتارېيەنىڭ ئەڭ چوڭ توك قاچىلىغىلى بولىدىغان توك قاچىلىغىلى بولىدۇ ، توك بېسىمىغا يەتكەندىن كېيىن ، توختىماي توك بېسىمى ئېلىپ بارغىلى بولىدۇ. بۇ توك قاچىلاش بىخەتەرلىكىگە كاپالەتلىك قىلىش بىلەن بىللە توك قاچىلاش ۋاقتىنى قىسقارتىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، توك قاچىلاش ئېقىمىنى ئاشۇرۇشمۇ باتارېيەنىڭ ئىچكى قارشىلىقى سەۋەبىدىن ئېنېرگىيەنىڭ يوقىلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. ئىچكى قارشىلىقتا سەرپ قىلىنغان ئېنېرگىيە (3-4) تەڭلىمىگە ئاساسەن ھېسابلىنىدۇ.

Factors affecting charging characteristics

E بولسا ئىچكى قارشىلىق سەرپ قىلغان ئېنېرگىيە ؛

r باتارېيەنىڭ ئىچكى قارشىلىقى.

t بولسا توك قاچىلاش ۋاقتى ئۆزگەرگۈچى مىقدار.

مەن توك قاچىلاش ئېقىمى.

t₁ ۋە t₂ توك قاچىلاشنىڭ باشلىنىش ۋە ئاخىرلىشىش ۋاقتى.

كەڭ كۆلەمدە سىناق قىلىش ئارقىلىق لىتىي - ئىئون باتارېيەسىنىڭ ئىچكى قارشىلىقى توك قاچىلىغاندا 0.4 m within ئىچىدە ئۆزگىرىدىغانلىقىنى كۆرسەتتى. شۇڭلاشقا ، (3-4) تەڭلىمىسى شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى ، باتارېيەنىڭ ئىچكى قارشىلىقى سەۋەبىدىن ئېنېرگىيە سەرپىياتى ئاساسەن توك قاچىلاش ۋاقتى بىلەن بىۋاسىتە مۇناسىۋەتلىك ، ئەمما تۆت تەرەپ توك قاچىلاش ئېقىمى بىلەن مۇناسىۋەتلىك. دائىملىق توك قاچىلاش باسقۇچىدا ، توك قاچىلاش ئېقىمىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى ئىچكى قارشىلىق ئېنېرگىيە سەرپىياتىغا تەسىر كۆرسىتىدىغان ئاساسلىق ئامىل. تېخىمۇ يۇقىرى توك قاچىلاش ئېقىمى تېخىمۇ كۆپ ئېنېرگىيە سەرپىياتىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. تۇراقلىق توك بېسىمى ، تۆۋەن توك باسقۇچىدا ، توك قاچىلاش ۋاقتى ئىچكى قارشىلىق ئېنېرگىيە سەرپىياتىغا تەسىر كۆرسىتىدىغان ئاساسلىق ئامىلغا ئايلىنىدۇ. ئۇزۇن توك قاچىلاش ۋاقتى تېخىمۇ كۆپ ئېنېرگىيە سەرپىياتىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. پۈتكۈل توك قاچىلاش جەريانىنى ئويلاشقاندا ، توك قاچىلاش ئېقىمىنىڭ ئىچكى قارشىلىق ئېنېرگىيە سەرپىياتى بىلەن تۆت تەرەپلىك مۇناسىۋىتى بولغاچقا ، ئۇنىڭغا تەسىر كۆرسىتىدىغان ئاساسلىق ئامىل بولغاچقا ، تېخىمۇ يۇقىرى توك قاچىلاش نۆۋەتتىكى ئىچكى قارشىلىق ئېنېرگىيە سەرپىياتىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. ئەمەلىي باتارېيە قوللىنىشچان پروگراممىلىرىدا ، توك قاچىلاش ۋاقتى ۋە ئۈنۈمىنى ئەتراپلىق ئويلىشىپ مۇۋاپىق توك قاچىلاش ئېقىمىنى تاللاش كېرەك.

(2) توكنىڭ چوڭقۇرلۇقىنىڭ توك قاچىلاش ئالاھىدىلىكىگە بولغان تەسىرى ئۇدا 20 گرادۇسلۇق تېمپېراتۇرىدا ، سىغىمى 66.2 A · h بولغان NCM لىتىي - ئىئون باتارېيەسىدە قويۇپ بېرىش سىنىقى ئېلىپ بېرىلدى. باتارېيە ئوخشىمىغان چوڭقۇرلۇقتىكى قويۇپ بېرىش (DOD) (% 10 → 100%) 0.5C لىك سۈرئەت بىلەن قويۇپ بېرىلدى ، توك قاچىلاش ھالىتى (SOC) نىڭ% 90 → 0 گە ماس كېلىدۇ. توك چىقىرىش جەريانىدا توك بېسىمى ، توك ۋە سىغىمچانلىقى خاتىرىلەنگەن. 60 مىنۇت ئارام ئالغاندىن كېيىن ، باتارېيەگە 0.5C (CC) سۈرئەت بىلەن توك قاچىلانغان. ئۈزۈش بېسىمىغا يەتكەندە ، توك قاچىلاش ھالىتى تۇراقلىق توكقا (CV) ئالماشتۇرۇلغان. توك 0.05C دىن تۆۋەن بولغاندا ، بۇ جەريان توختاپ ، توك بېسىمى ، توك ۋە سىغىمچانلىقى خاتىرىلەنگەن. مۇناسىۋەتلىك سانلىق مەلۇماتلار 3 - 2 جەدۋەلدە كۆرسىتىلدى. ئوخشىمىغان چوڭقۇرلۇقتىكى قويۇپ بېرىش شارائىتىدىكى لىتىي ئىئونلۇق باتارېيەنىڭ توك قاچىلاش ئەگرى سىزىقى 3-13-رەسىمدە كۆرسىتىلدى.

SOC	DOD	بىكار قىلىش	ھەق ئېلىش	تەڭ - سىغىمى توك قاچىلانغان ئېنېرگىيە① / W · h	تەڭ - سىغىمچان توك قاچىلانغان ئېنېرگىيە② / W · h	توك قاچىلاش ۋاقتى / مىنۇت	Constant CurrentTime / min	تۇراقلىق توك قاچىلاش ئىقتىدارى / A · h	ئوتتۇرىچە توك قاچىلاش ۋاقىت سىغىمى ③ / min
		سىغىمى / A · h	ئېنېرگىيە / W · h	سىغىمى / A · h	ئېنېرگىيە / 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

Al باراۋەر - سىغىمچان توك: ئوخشاش SOC ئۆزگىرىشىدە توك قاچىلانغان ئېنېرگىيە (مەسىلەن ،% 10). مەسىلەن:% 90 DOD دىكى توك قاچىلاش سىغىمى 30W · h بولسا ، ئوخشاش - سىغىمچانلىقى 30W · h; ئەگەر% 80 DOD دىكى توك قاچىلاش سىغىمى 50W · h بولسا ، ئوخشاش - سىغىمچانلىقى 25W · h.

② باراۋەر - سىغىمچانلىقى: ئوخشاش SOC ئۆزگىرىشىدە قويۇپ بېرىلگەن ئېنېرگىيە (مەسىلەن ،% 10).

Unit بىرلىك سىغىمى ئوتتۇرىچە توك قاچىلاش ۋاقتى / مىنۇتى: توك قاچىلاش ۋاقتى / توك قاچىلاش ئىقتىدارى.

Figure 3-13 Charging curves of lithium-ion batteries under different depths of discharge conditions

3-2 جەدۋەل ۋە 3-13-رەسىملەردىن تۆۋەندىكىدەك يەكۈن چىقارغىلى بولىدۇ:

1) قويۇپ بېرىش چوڭقۇرلۇقىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ ، توك قاچىلاش ۋاقتى ئاشىدۇ ، ئەمما ھەر بىر توك سىغىمىنىڭ ئوتتۇرىچە توك قاچىلاش ۋاقتى ئازىيىدۇ ، يەنى توك قاچىلاش ۋاقتىنىڭ ئېشىشى قويۇپ بېرىش چوڭقۇرلۇقىغا ماس كەلمەيدۇ.

2) توك چىقىرىش چوڭقۇرلۇقىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ ، دائىملىق توك قاچىلاش ۋاقتىنىڭ ئومۇمىي توك قاچىلاش ۋاقتىغا بولغان نىسبىتى ئاشىدۇ ، ھەمدە دائىملىق توك قاچىلاش ئىقتىدارىنىڭ ئېھتىياجلىق توك قاچىلاش سىغىمى نىسبىتى ئاشىدۇ. ئەمەلىيەتتە ، بۇ ئالاھىدىلىكلەرنى ئاساسلىقى ئىككى ئامىل كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ: بىرىنچىسى ، تېخىمۇ چوڭقۇر قويۇپ بېرىش باتارېيەنى تولۇق توك قاچىلاشقا تېخىمۇ ئۇزۇن ۋاقىت تەلەپ قىلىدۇ. ئىككىنچىدىن ، تېخىمۇ چوڭقۇر قويۇپ بېرىش چوڭقۇر توك بېسىمى دائىرىسىگە ماس كېلىدۇ ، نەتىجىدە ئوخشاش توك ۋە توك قاچىلاش ۋاقتى شارائىتىدا باتارېيەگە توك ئاز بولىدۇ.

. 66.2 A · h NCM لىتىي - ion باتارېيەسىنى مىسالغا ئالساق ، دائىملىق توك ۋە توك بېسىمىنى چەكلەش ئۇسۇلى قوللىنىلدى. 3 - 3 جەدۋەلدە كۆرسىتىلگەندەك توك قاچىلاش پارامېتىرلىرى توك قاچىلاش ئېقىمىنىڭ چەكلىمىسى 1.3 A ۋە 3.3 A بولغان. ئوخشاش توك چىقىرىش ئېقىمىدا ، باتارېيە بېسىمى 3-13-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك شىددەت بىلەن تۆۋەنلەيدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، توك بېسىمى بىر قەدەر يۇقىرى بولغاچقا ، قويۇپ بېرىش ئېنېرگىيىسى يەنىلا يۇقىرى. قويۇپ بېرىشنىڭ دەسلەپكى باسقۇچىدا ، باتارېيەنىڭ ئىچكى قارشىلىقى سەرپ قىلغان ئېنېرگىيە باتارېيەنىڭ تېمپېراتۇرىسىنى ئۆرلىتىدۇ ، لىتىي ئىئونلۇق باتارېيەنىڭ ئاكتىپ ماتېرىياللىرىنىڭ پائالىيىتىنى كۈچەيتىدۇ ۋە باتارېيە بېسىمىنى ئۆرلىتىدۇ ، بۇنىڭ بىلەن قويۇپ بېرىلىدىغان ئېنېرگىيە كۆپىيىدۇ. قويۇپ بېرىشنىڭ ئوتتۇرا ۋە كېيىنكى باسقۇچىدا ، باتارېيەنىڭ توك بېسىمى تۆۋەنلەيدۇ ، ھەر بىر ۋاقىتتا قويۇپ بېرىلگەن ئېنېرگىيە ماس ھالدا تۆۋەنلەيدۇ.

ئوخشاش تېمپېراتۇرىدا ۋە ئوخشاش قويۇپ بېرىش ئاخىرلىشىش بېسىمى بىلەن ، ئوخشىمىغان قويۇپ بېرىش ئاخىرلىشىش ئېقىمى قويۇپ بېرىلگەن سىغىم ۋە ئېنېرگىيەنىڭ ئوخشىماسلىقىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. ئادەتتە نورمال تېمپېراتۇرا شارائىتىدا توك قانچە تۆۋەن بولسا ، قويۇپ بېرىلگەن سىغىم ۋە ئېنېرگىيە شۇنچە چوڭ بولىدۇ. يۇقىرىدا تىلغا ئېلىنغان قويۇپ بېرىش تەجرىبىسىگە ئوخشاش ، 0.2C سىغىمى ۋە ئېنېرگىيىسى 1C دىن% 3.2 كۆپ.

Figure 3-15 Discharge energy-discharge capacity curves at different temperatures