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Lithium-Ionen-Batterie Zyklus- und Vibrationstest - Teil 2

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Lithium-Ionen-Batterie Zyklus- und Vibrationstest - Teil 2

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2.2 Zyklische Leistungsprüfung der Proben

Bei einer Umgebungstemperatur von (25 ± 2) ℃ wurden die Proben der Batteriemodule mit einem Konstantstrom-Konstantspannungs-Ladesystem (CC-CV) und einem Konstantstrom-Entladesystem einem 0,5 C-Lade- und Entladezyklus-Test unterzogen. Der Batteriesatz wurde einem Zyklustest auf einer Mehrkanalprüfmaschine unterzogen.

Prüfverfahren für die Proben A und B: Zunächst Aufladen mit einem konstanten Strom von 1,5 A auf 4,2 V (eines der Monomere hat eine Spannung von mehr als 4,2 V), dann Aufladen mit einer konstanten Spannung von 4,2 V, bis der Strom weniger als 2,12 A beträgt, und 5 Minuten ruhen lassen. Entladen Sie erneut mit einem konstanten Strom von 1,5 A, bis die Endspannung 2,8 V beträgt (die Spannung einer Zelle ist kleiner als 2,8 V), und laden und entladen Sie in diesem Zyklus 200 Mal.

Prüfverfahren für Probe C: Zunächst wird mit einem konstanten Strom von 1,5 A auf 16,769 V geladen und dann mit einer konstanten Spannung von 17,769 V geladen, bis der Strom weniger als 3,47 A beträgt und 5 Minuten lang konstant bleibt. Entladen Sie erneut mit einem konstanten Strom von 1,5 A, bis die Endspannung 2,5 V beträgt (die Spannung einer Zelle ist kleiner als 2,5 V), und laden und entladen Sie in diesem Zyklus 200 Mal.

Prüfverfahren für Probe D: Zunächst mit einem konstanten Strom von 1,5 A auf 14,616 V laden, dann mit einer konstanten Spannung von 14,616 V laden, bis der Strom weniger als 4,3 A beträgt, und 5 Minuten lang ruhen lassen. Entladen Sie erneut mit einem konstanten Strom von 1,5 A, bis die Endspannung 2,5 V beträgt (die Spannung einer Zelle ist kleiner als 2,5 V), und laden und entladen Sie in diesem Zyklus 200 Mal.

2.3 Prüfung der Schwingungsfestigkeit der Proben

Bei einer Umgebungstemperatur von (25 ± 2) ℃ wird die Rüttelfestigkeit der Batteriemodulprobe geprüft. Die Prüfung der Vibrationsfestigkeit der Batterie wird auf einem Vibrationsprüfstand durchgeführt, und das Prüfverfahren ist wie folgt:

(1) Bei einer Umgebungstemperatur von (20 ± 5) ℃ wird das Batteriemodul mit einem konstanten Strom von 1,5 A bis zu der vom Hersteller angegebenen Entladeschutzbedingung entladen. Bei einer Umgebungstemperatur von (20+5) ℃ wird das Batteriemodul mit 1,5 A geladen, bis die Klemmenspannung die vom Hersteller angegebene Ladeabschaltbedingung erreicht, und der Ladevorgang wird beendet.

(2) Befestigen Sie das Batteriemodul auf dem Schwingungsprüfstand und führen Sie einen linearen Wobbelfrequenz-Schwingungstest unter den folgenden Bedingungen durch: Entladestrom: 1 A; Schwingungsrichtung: Einzelschwingung auf und ab; Schwingungsfrequenz: 10~55Hz; Maximale Beschleunigung: 30m/s; Sweep-Zyklus: 10-mal; Schwingungsdauer: 2 Stunden.

Während des Vibrationstests dürfen keine starken Änderungen des Entladestroms, abnormale Spannungen, Verformungen des Batteriegehäuses, Elektrolytüberlauf usw. auftreten. Die Verbindung muss zuverlässig sein und die Struktur muss intakt sein. Eine Lockerung der Installation ist nicht zulässig.

(3) SBM (AC-Innenwiderstandstester) prüft den Innenwiderstand.

(4) Wiederholen Sie die Schritte (1), (2) und (3) insgesamt 4 Mal.

3 Ergebnisse und Diskussion

3.1 Ergebnisse des zyklischen Lebensdauertests und Diskussion

Die Lade- und Entladespannungen der Proben A, B und C betragen 2,8~4,1 V, während die Lade- und Entladespannungen der Probe D 2,5~3,65 V betragen. Vier Proben weisen eine gute Zyklusleistung auf.

Die anfängliche Entladekapazität von Probe A beträgt 40,562 Ah. Nach 100 Zyklen beträgt die Entladekapazität 39,759 Ah mit einer Kapazitätserhaltungsrate von 98,02 %, was auf eine gute Zyklenleistung hinweist. Nach 200 Zyklen beträgt die Entladekapazität immer noch 39,309 Ah mit einer Kapazitätserhaltungsrate von 96,91 %, was auf eine gute Zyklusleistung hindeutet.

Die anfängliche Entladekapazität von Probe B beträgt 68,838 Ah. Nach 100 Zyklen beträgt die Entladekapazität 68,402 Ah mit einer Kapazitätserhaltungsrate von 99,37 %, was auf eine gute Zyklenleistung hindeutet. Nach 200 Zyklen liegt die Entladekapazität immer noch bei 67,789 Ah mit einer Kapazitätserhaltungsrate von 98,48 %, was auf eine gute Zyklenleistung hindeutet.

Die anfängliche Entladekapazität von Probe C beträgt 2,013 Ah. Nach 100 Zyklen beträgt die Entladekapazität 1,946 Ah mit einer Kapazitätserhaltungsrate von 96,67 %, was auf eine gute Zyklenleistung hindeutet. Nach 200 Zyklen beträgt die Entladekapazität immer noch 1,862 Ah bei einer Kapazitätserhaltungsrate von 92,50 %, was auf eine gute Zyklenleistung hindeutet.

Die anfängliche Entladekapazität von Probe D beträgt 82,601Ah. Nach 100 Zyklen erreicht die Entladekapazität immer noch 81,575 Ah mit einer Kapazitätserhaltungsrate von 98,76 %, was auf eine gute Zyklusleistung hindeutet. Nach 200 Zyklen erreicht die Entladekapazität immer noch 80,716 Ah mit einer Kapazitätserhaltungsrate von 97,72 %, was auf eine gute Zyklusleistung hindeutet.

Aus dem Vergleich geht hervor, dass Probe B nach 200 Zyklen die höchste Kapazitätserhaltungsrate von 98,48 % aufweist. Danach folgen Probe D und Probe A. Probe C hat die niedrigste Kapazitätserhaltungsrate und erreicht nur 92,50 %.

3.2 Ergebnisse des Schwingungswiderstandstests und Diskussion

Die anfänglichen Innenwiderstände der vier Proben betrugen 2,324, 1,53, 66 bzw. 1,9 mΩ.

Mit zunehmender Anzahl der Schwingungen nimmt der Innenwiderstand von Probe A zunächst ab und dann allmählich zu, während der Innenwiderstand von Probe B allmählich zunimmt. Die Änderung des Innenwiderstands von Probe C ist nicht sehr deutlich, während der Innenwiderstand von Probe D zunächst abnimmt und dann allmählich zunimmt.

Es ist zu erkennen, dass nach dem Lade- und Entladezyklus der Innenwiderstand der Batterie leicht abnimmt. Das liegt daran, dass sich durch die Vibration nicht nur die Verbindungsteile der Batterie lockern, sondern auch der Polarisationswiderstand der Batterie steigt. Nach der fünften Vibration ist die Verbindungszuverlässigkeit der Probe D am schlechtesten, gefolgt von Probe A, und die Verbindungszuverlässigkeit der Proben B und C ist besser. Die Proben B und C sind zylindrische Zellen mit geringer Kapazität. Die Gruppierungsmethode ist zwar komplexer, aber wenn der Schweißprozess zuverlässig ist, ist auch die Zuverlässigkeit der Verbindung gewährleistet.

4 Schlussfolgerung

Durch die theoretische Analyse von zylindrischen Lithium-Ionen-Batterien mit kleiner Kapazität wurde festgestellt, dass sie gute Eigenschaften haben. Es wurden vier Muster von Lithium-Ionen-Batteriemodulen ausgewählt und ihre zyklische Leistung und Vibrationsfestigkeit getestet. Die Testergebnisse zeigen, dass nach 200 Lade- und Entladezyklen die Entladekapazität von Muster B 67,789 Ah beträgt und die Kapazitätserhaltungsrate 98,48 % beträgt. Die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen Muster B und C ist gut. Zylindrische Lithium-Ionen-Stromversorgungsbatterien mit kleiner Kapazität haben eine gute Zyklenleistung und eine hohe Verbindungssicherheit und können für rein elektrische Logistikfahrzeuge eingesetzt werden.