Параметры ионной основы для теста на набухание батареи
В процессе зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов вздутие элемента батареи будет вызвано структурным вздутием положительного и отрицательного электродов и образованием газа при разложении электролита. Когда напряжение, приложенное к поверхности ячейки, постоянно, ячейка показывает изменение толщины, а когда начальная толщина ячейки поддерживается постоянной, ячейка показывает изменение напряжения.
Обычно при тестировании поведения батареи в отношении набухания необходимо контролировать различные граничные условия, чтобы получить изменение толщины набухания или силы набухания батареи. Однако различные параметры управления будут существенно влиять на измеренные данные о набухании.Система для испытаний на набухание на местеСерия Швеция, запущенная ИЭСТ, как показано на рисунке 1, может характеризовать набухание клетки на месте. Как установить параметры в разных режимах измерения, что очень важно для получения точных и достоверных данных о инфляции.
Рисунок 1. Система для испытаний на набухание ИЭСТ серии Швеция.
Существует два режима измерения для серии Швеция, чтобы охарактеризовать набухание ячейки: постоянное давление и постоянный зазор. Ниже описаны настройки параметров двух режимов соответственно.
1. Режим постоянного давления
В режиме постоянного давления давление, прикладываемое к поверхности элемента, является постоянным, а давление во время зарядки и разрядки элемента поддерживается в режиме реального времени с помощью высокоточной системы контроля давления, а кривая изменения толщины собирается при в одно и то же время, как показано на рис. 2. Этот режим часто используется для сравнения различий в характеристиках набухания различных материалов, например, для сравнения толщины набухания различных кремнийуглеродных материалов. Настройка параметра давления связана с длиной и шириной ячейки, в общем, по мере увеличения приложенного давления продольное давление на ячейку также увеличивается, а измеренная толщина вздутия в процессе заряда и разряда уменьшается. и меньше, как показано на рисунке 3, но когда давление слишком высокое, поляризация зарядки и разрядки батареи будет слишком большой, что повлияет на производительность батареи, поэтому необходимо выбрать разумное давление. Обычно люди в отрасли выбирают давление 0,2 МПа, чтобы охарактеризовать толщину набухания батареи на месте. Требования к SOC-состоянию элемента батареи перед испытанием в этом режиме не предъявляются, и анализ сосредоточен на сравнении разницы в толщине между полным и полным разрядом.
Рис. 2. Принципиальная диаграмма постоянного давления и изменения толщины
Рисунок 3. Кривые толщины набухания на месте при различных условиях давления
2. Режим постоянного зазора
В режиме постоянного зазора к ячейке сначала будет приложена первоначальная предварительная нагрузка, а зазор ячейки, соответствующий условию предварительной нагрузки, будет поддерживаться постоянным с помощью высокоточной системы управления смещением, а изменение давления во время процесса зарядки и разрядки ячейка будет собрана в режиме реального времени Кривая, как показано на рисунке 4. Этот режим обычно используется в отделах проектирования ячеек/модулей/упаковок или в отделах моделирования. Путем сравнения различных начальных условий предварительного нагружения зазор между контрольными ячейками различается, а затем анализируется жесткость связанных граничных материалов, например, при сравнении различных оболочек модулей или различных различий в амортизации. Настройка параметра силы предварительной затяжки влияет на начальный зазор элемента батареи. Чем больше сила предварительного затягивания, тем меньше зазор, соответствующий элементу батареи, и тем больше сила вздутия, измеренная во время последующего процесса зарядки и разрядки, но когда усилие предварительного затягивания достигает определенного уровня, вздутие сила элемента батареи будет меняться относительно плавно, если вы продолжите увеличивать усилие предварительной затяжки, соответствующий зазор элемента батареи будет меньше, что увеличит поляризацию зарядки и разрядки элемента батареи и повлияет на производительность ячейка батареи. Поэтому необходимо выбрать разумное усилие предварительной затяжки, чтобы обеспечить подходящий зазор между ячейками, люди в отрасли выберут давление 0. 2 МПа в качестве предварительной нагрузки для характеристики силы набухания клетки на месте. Кроме того, начальное состояние SOC ячейки отличается, что повлияет на величину управления зазором ячейки. Например, при одинаковых условиях предварительной нагрузки зазор ячейки при 0% SOC меньше, чем зазор ячейки при 100% SOC, разница в силе набухания, измеренная при полной зарядке и разрядке в этих двух состояниях, также будет разной. Поэтому мы пытаемся сохранить начальное состояние SOC элемента батареи постоянным при характеристике силы набухания и обычно выбираем элемент батареи в полностью разряженном состоянии для тестирования. зазор ячейки 0% SOC меньше, чем зазор ячейки 100% SOC, разница в силе набухания, измеренная при полном заряде и разряде в этих двух состояниях, также будет разной. Поэтому мы пытаемся сохранить начальное состояние SOC элемента батареи постоянным при характеристике силы набухания и обычно выбираем элемент батареи в полностью разряженном состоянии для тестирования. зазор ячейки 0% SOC меньше, чем зазор ячейки 100% SOC, разница в силе набухания, измеренная при полном заряде и разряде в этих двух состояниях, также будет разной. Поэтому мы пытаемся сохранить начальное состояние SOC элемента батареи постоянным при характеристике силы набухания и обычно выбираем элемент батареи в полностью разряженном состоянии для тестирования.
Рис. 4. Схематическая диаграмма изменения силы распухания при постоянном зазоре
Рис. 5. Схематическая диаграмма изменения силы распухания при постоянном зазоре, соответствующем разным усилиям предварительного нагружения
Краткое содержание
При характеристике характеристик набухания батареи режимы постоянного давления и постоянного зазора имеют разные сценарии применения и параметры испытаний. Обычно при оценке материалов предпочтение отдается режиму постоянного давления для характеристики толщины набухания клеток. В настоящее время нет особых требований к начальному SOC ячейки, в конструкции ячейки режим постоянного зазора более предпочтителен для характеристики силы набухания ячейки. В это время начальный SOC элемента сильно повлияет на результаты последующих испытаний, и для тестирования может быть выбран элемент в полностью разряженном состоянии. Кроме того, для установки начального усилия предварительной затяжки к поверхности ячейки прикладывается давление 0,2 МПа в качестве начального условия постоянного давления или постоянного зазора в промышленности.
Ссылка
1. Ли Линьян, Хэ Фан, Лв Сисян. Метод анализа смещения модулей литиевых батарей [J]. Энергетические технологии, 2023, 47(5): 632-634.
2. Лян Хаобинь, Ду Цзяньхуа, Хао Синь и др. Исследовательский статус механизма образования вздутия литиевой батареи [J]. Наука и технология хранения энергии, 2021, 10(2): 647-657.
3. МАРТИН В., ЙОРГ К., ДИРК У. С. Исследование влияния различных креплений ячеек автомобильных сумок на циклический срок службы и спектр импеданса [J]. Журнал накопления энергии, 2019, 21:149-155.