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Temperaturtest von Lithium-Ionen-Batteriezellen

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Temperaturtest von Lithium-Ionen-Batteriezellen

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Lithium-Ionen-Batterien werden wegen ihrer hohen spezifischen Energie, hohen Arbeitsspannung, geringen Selbstentladung und langen Lebensdauer häufig verwendet. Unabhängig davon, ob sie als Stromquellen für elektronische Produkte oder als Energiespeicher für Satelliten verwendet werden, sind sie alle mit Problemen bei der Batterielagerung im praktischen Einsatz konfrontiert. Aufgrund der Selbstentladung während der Lagerung kommt es bei Lithium-Ionen-Batterien zu einer Verschlechterung der Batterieleistung.

Die Lagerungsleistung von Batterien hängt von Faktoren wie dem Ladezustand (SOC), der Lagerungszeit und der Lagertemperatur ab. Literaturberichten zufolge hat die Lagerung der Batterie bei einer Leerlaufspannung von 3,8-3,9 V eine ausgezeichnete Gesamtleistung, aber die untersuchte Lagertemperatur ist Raumtemperatur und die Lagerzeit beträgt nur 3 Monate. In diesem Artikel wird die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien untersucht, die bei zwei verschiedenen Ladezuständen und Lagertemperaturen gelagert werden, um eine theoretische Referenz für die Lagerungsbedingungen von Lithium-Ionen-Batterien zu liefern.

1 Test

Die Testbatterie wird auf 2,75 V entladen, dann auf verschiedene Ladezustände (50 % und 80 %) aufgeladen und bei verschiedenen Temperaturen gelagert. Die Batterie wird während der Lagerung alle 6 Monate gewartet. Für jede Versuchsbedingung wurden fünf Probebatterien für Parallelexperimente verwendet, und die Ergebnisse wurden gemittelt. Verwenden Sie eine Batterieprüfkammer und andere Geräte, um die wiederherstellbare Kapazität, die Selbstentladungsrate und die Zyklusleistung von Batterien zu testen.

2 Testergebnisse

Lagern Sie Batterien mit einem Ladezustand von 50% und 80% bei verschiedenen Temperaturen für 18 Monate.

2.1 Wiederherstellbare Kapazität

Die Tests zeigen, dass die wiederherstellbare Kapazität sowohl bei einem Ladezustand von 50 % als auch bei 80 % mit zunehmender Lagerdauer abnimmt. Bei gleicher Temperatur sollte die Differenz zwischen der wiederherstellbaren Kapazität der Batterie für die zweite Lagerdauer und der wiederherstellbaren Kapazität der Batterie für die erste Lagerdauer geringer sein als die Differenz zwischen der wiederherstellbaren Kapazität der Batterie für die erste Lagerdauer und der Kapazität der Batterie vor der Lagerung; Die Differenz zwischen der wiederherstellbaren Kapazität der Batterie für die dritte Speicherperiode und der wiederherstellbaren Kapazität der Batterie für die zweite Speicherperiode sollte geringer sein als die Differenz zwischen der wiederherstellbaren Kapazität der Batterie für die zweite Speicherperiode und der wiederherstellbaren Kapazität der Batterie für die erste Speicherperiode.

Dies bedeutet, dass der irreversible Kapazitätsverlust der Batterie in der Anfangsphase relativ groß ist und in der späteren Phase allmählich abnimmt. Die Batterie wird bei 10, 0 und -10 ℃ gelagert, wobei Batterien mit einem SOC von 50 % eine wiederherstellbare Kapazität von über 98 % und Batterien mit einem SOC von 80 % eine wiederherstellbare Kapazität von über 97 % aufweisen; bei gleichem Ladezustand ist die wiederherstellbare Kapazität der Batterie bei Lagerung bei 0 und -10 ℃ im Wesentlichen gleich, was etwas höher ist als bei Lagerung bei 10 ℃. Aus der obigen Analyse lässt sich schließen, dass die Batterie mit einem Ladezustand von 50 % eine höhere wiederherstellbare Kapazität hat, wenn sie bei 0 und -10 ℃ gelagert wird, wobei beide Werte über 98 % liegen.

2.2 Selbstentladungsrate der Batterie

Die Selbstentladungskapazität der Batterie nimmt in der Anfangsphase deutlich ab und verringert sich in der späteren Phase mit der Verlängerung der Lagerzeit. Aus den Abbildungen 3 und 4 ist ersichtlich, dass die Selbstentladungsrate der Batterie in der Anfangsphase hoch ist, in der späteren Phase jedoch abnimmt und sich tendenziell stabilisiert. Unabhängig vom Ladezustand der Batterie liegt die Selbstentladerate der Batterie unter 8 %, und mit zunehmender Lagerungszeit sinkt die Selbstentladerate der Batterie fast auf unter 2 %, was darauf hindeutet, dass die Selbstentladerate der Batterie nach 12 Monaten Lagerung deutlich abnimmt.

Bei gleichem Ladezustand ist die Selbstentladungsrate der bei 0 und -10 ℃ gelagerten Batterie geringer als die bei 10 ℃ gelagerte. Dies liegt daran, dass die Nebenreaktionsrate der Batterie mit steigender Temperatur zunimmt und die Selbstentladungsrate ebenfalls mit steigender Temperatur zunimmt. Eine niedrige Umgebungstemperatur unterdrückt die Nebenreaktion der Batterie und verringert somit die Selbstentladungsrate. Daher ist eine niedrigere Temperatur während des Lagerungsprozesses der Batterie förderlicher für ihre Lagerung.

Durch Datenvergleiche wurde festgestellt, dass die Selbstentladungsrate von Batterien mit 50 % SOC bei gleicher Temperatur niedriger ist als die von Batterien mit 80 % SOC, was darauf hindeutet, dass die Batterieleistung bei 50 % SOC eher erhalten werden kann. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Batterien mit 50 % SOC die Batterieleistung unter Lagerungsbedingungen von 0 und -10 ℃ besser aufrechterhalten können.

2.3 Zyklusleistung der Batterie nach der Lagerung

Die Zyklusleistung wurde an Batterien getestet, die 18 Monate lang gelagert wurden. Das Lade- und Entladesystem für den Batteriezyklus war wie folgt: 0.laden mit konstantem Strom von 5 C auf 4,1 V, Laden mit konstanter Spannung, bis der Strom auf 0,01 C abfällt, und nach Stillstand Entladen mit 0,5 C auf 2,75 V.

Der Trend der Kapazitätsverringerung der ungelagerten Batterie ist im Grunde derselbe wie der der gelagerten Batterie. Nach 400 Zyklen liegen die Kapazitätserhaltungsraten der neuen Batterie, der Batterie mit 50 % SOC und der Batterie mit 80 % SOC bei 90,1 %, 89,0 % bzw. 86,3 %. Es ist zu erkennen, dass die Kapazität der gelagerten Batterie im Vergleich zur ungelagerten Batterie abgenommen hat und die Kapazitätserhaltungsrate der Batterie mit 50 % SOC höher ist als die der Batterie mit 80 % SOC.