Thông số Cơ sở ion để kiểm tra hiệu suất phồng pin

Trong quá trình sạc và xả của pin lithium-ion, sự phồng lên của pin sẽ do sự trương nở cấu trúc của các điện cực dương và âm và sinh ra khí do sự phân hủy chất điện phân. Khi ứng suất tác dụng lên bề mặt của ô là không đổi, ô sẽ cho thấy sự thay đổi về độ dày và khi độ dày ban đầu của ô được kiểm soát là không đổi, ô sẽ cho thấy sự thay đổi về ứng suất.

Thông thường, khi kiểm tra hành vi phồng của pin, cần kiểm soát các điều kiện biên khác nhau để thu được sự thay đổi độ dày phồng hoặc lực phồng của pin. Tuy nhiên, các thông số kiểm soát khác nhau sẽ ảnh hưởng đáng kể đến dữ liệu độ phồng đo được.Hệ thống kiểm tra sưng tại chỗSê-ri SWE do IEST đưa ra, như trong Hình 1, có thể mô tả hành vi sưng của tế bào tại chỗ. Cách đặt tham số trong các chế độ đo khác nhau, điều này rất quan trọng để có được dữ liệu lạm phát chính xác và đáng tin cậy.

Hình 1. Hệ thống kiểm tra độ phồng tại chỗ IEST Sê-ri SWE

Có hai chế độ đo cho sê-ri SWE để mô tả đặc tính trương nở của tế bào: áp suất không đổi và khe hở không đổi. Phần sau mô tả cài đặt tham số của hai chế độ tương ứng.

1. Chế độ áp suất không đổi

Ở chế độ áp suất không đổi, áp suất tác dụng lên bề mặt của ô là không đổi và áp suất trong quá trình sạc và xả của ô được duy trì trong thời gian thực thông qua hệ thống kiểm soát áp suất có độ chính xác cao và đường cong thay đổi độ dày được thu thập tại đồng thời, như trong Hình 2. Chế độ này thường được sử dụng để so sánh sự khác biệt về đặc tính trương nở của các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như so sánh độ dày trương nở của các vật liệu cacbon silic khác nhau. Việc cài đặt tham số áp suất có liên quan đến chiều dài và chiều rộng của ô, nói chung, khi áp suất tác dụng tăng lên, áp suất dọc lên ô cũng tăng lên và độ dày phồng đo được trong quá trình sạc và xả ngày càng nhỏ hơn và nhỏ hơn, như trong Hình 3, nhưng khi áp suất quá cao, sự phân cực của quá trình sạc và xả của pin sẽ quá lớn, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của pin, vì vậy cần phải chọn áp suất hợp lý. Thông thường, những người trong ngành sẽ chọn áp suất 0,2 MPa để đặc trưng cho độ dày phồng tại chỗ của pin. Không có yêu cầu về trạng thái SOC của pin trước khi thử nghiệm ở chế độ này và phân tích tập trung vào việc so sánh sự khác biệt về độ dày giữa xả đầy và xả đầy.

Hình 2. Sơ đồ biến đổi áp suất và độ dày không đổi

Hình3. Đường cong độ dày sưng tại chỗ trong các điều kiện áp suất khác nhau

2. Chế độ khoảng cách không đổi

Ở chế độ khe hở không đổi, tải trước ban đầu sẽ được áp dụng cho ô trước và khe hở ô tương ứng với điều kiện tải trước sẽ được giữ không đổi thông qua hệ thống kiểm soát dịch chuyển có độ chính xác cao và thay đổi áp suất trong quá trình sạc và xả của quá trình. ô sẽ được thu thập trong Đường cong thời gian thực, như thể hiện trong Hình 4. Chế độ này thường được sử dụng trong các bộ phận mô phỏng hoặc thiết kế ô/mô-đun/Gói. Bằng cách so sánh các điều kiện tải trước ban đầu khác nhau, khoảng cách giữa các ô điều khiển là khác nhau, sau đó độ cứng của vật liệu biên bị ràng buộc được phân tích, chẳng hạn như so sánh các vỏ mô-đun khác nhau hoặc chênh lệch đệm khác nhau. Việc cài đặt tham số lực siết trước ảnh hưởng đến khoảng hở ban đầu của cell pin. Lực siết trước càng lớn thì khe hở tương ứng với pin càng nhỏ và lực trương đo được trong quá trình sạc và xả tiếp theo càng lớn, nhưng khi lực siết trước đạt đến một mức nhất định thì lực trương lực của pin sẽ thay đổi tương đối trơn tru, nếu bạn tiếp tục tăng lực siết trước, khoảng cách tương ứng của pin sẽ nhỏ hơn, điều này sẽ làm tăng sự phân cực của quá trình sạc và xả của pin và ảnh hưởng đến hiệu suất của pin tế bào pin. Vì vậy phải chọn lực siết trước hợp lý để đảm bảo khe hở ô phù hợp, dân trong nghề sẽ chọn lực ép bằng 0. 2MPa làm tải trước để mô tả lực trương nở tại chỗ của tế bào. Ngoài ra, trạng thái SOC ban đầu của ô là khác nhau, điều này sẽ ảnh hưởng đến lượng kiểm soát khoảng cách của ô. Ví dụ: trong cùng một điều kiện tải trước, khe hở tế bào 0% SOC nhỏ hơn khe hở tế bào 100% SOC, sự khác biệt về lực trương đo được khi sạc đầy và xả ở hai trạng thái này cũng sẽ khác nhau. Do đó, chúng tôi cố gắng giữ trạng thái SOC ban đầu của ô pin nhất quán khi mô tả lực phồng và thường chọn ô pin ở trạng thái xả hoàn toàn để thử nghiệm. khoảng cách tế bào 0% SOC nhỏ hơn khoảng cách tế bào 100% SOC, sự khác biệt về lực trương đo được khi sạc đầy và xả ở hai trạng thái này cũng sẽ khác nhau. Do đó, chúng tôi cố gắng giữ trạng thái SOC ban đầu của ô pin nhất quán khi mô tả lực phồng và thường chọn ô pin ở trạng thái xả hoàn toàn để thử nghiệm. khoảng cách tế bào 0% SOC nhỏ hơn khoảng cách tế bào 100% SOC, sự khác biệt về lực trương đo được khi sạc đầy và xả ở hai trạng thái này cũng sẽ khác nhau. Do đó, chúng tôi cố gắng giữ trạng thái SOC ban đầu của ô pin nhất quán khi mô tả lực phồng và thường chọn ô pin ở trạng thái xả hoàn toàn để thử nghiệm.

Hình 4. Sơ đồ biến thiên lực trương nở khe hở không đổi

Hình 5. Sơ đồ thay đổi lực trương nở ở khe hở không đổi tương ứng với các lực tải trước khác nhau

Bản tóm tắt

Khi mô tả hiệu suất phồng của pin, chế độ áp suất không đổi và khoảng cách không đổi có các kịch bản ứng dụng và thông số thử nghiệm khác nhau. Thông thường, khi đánh giá vật liệu, chế độ áp suất không đổi được ưa thích hơn để mô tả độ dày trương nở của tế bào. Tại thời điểm này, không có yêu cầu đặc biệt nào đối với SOC ban đầu của ô, trong thiết kế ô, chế độ khoảng cách không đổi được ưu tiên hơn để mô tả lực trương nở của ô. Tại thời điểm này, SOC ban đầu của ô sẽ ảnh hưởng lớn đến kết quả thử nghiệm tiếp theo và ô ở trạng thái xả hoàn toàn có thể được chọn để thử nghiệm. Ngoài ra, để thiết lập lực siết trước ban đầu, áp suất 0,2MPa được áp dụng cho bề mặt của tế bào như điều kiện ban đầu của áp suất không đổi hoặc khe hở không đổi trong ngành.

Thẩm quyền giải quyết

1. Li Linyang, He Fan, Lv Xixiang. Phương pháp phân tích độ dịch chuyển trương nở của các mô-đun pin lithium [J]. Công nghệ năng lượng, 2023, 47(5): 632-634.

2. Liang Haobin, Du Jianhua, Hao Xin, et al. Tình trạng nghiên cứu về cơ chế hình thành sưng pin lithium [J]. Khoa học và Công nghệ Lưu trữ Năng lượng, 2021, 10(2): 647-657.

3.MARTIN W, JORG K, DIRK US. Điều tra về ảnh hưởng của các thanh giằng khác nhau của các tế bào túi ô tô đối với tuổi thọ theo chu kỳ và quang phổ trở kháng[J]. Tạp chí Lưu trữ Năng lượng, 2019, 21:149-155.