השפעת טעינה ומשחררת את סוללת ליתיום ברזל פוספט-גרפיט תאים בטמפרטורות שונות על השפלה

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות לגבי הזדקנות הסוללה. רכיבה על טמפרטורות טעינה ופריקה שונות עשויה להשפיע על השפלה מכיוון שתהליכים רבים הגורמים לפירוק תלויים בטמפרטורה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בדיקת טמפרטורת טעינה ופריקה שונה מכיוון ששיטת בדיקה קונבנציונלית משתמשת באותה טמפרטורת סביבה לטעינה ופריקה.

ההשלכות של טכניקה זו משתרעות לקראת תמיכה בתקנים ותקנות עתידיים עם בדיקת טמפרטורות טעינה ופריקה שונות. שיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי מנגנוני פירוק בטמפרטורות שונות. רכיבה על אופניים בטמפרטורה גבוהה יותר משפרת את ההשפלה ומגבירה את הצמיחה של שכבת ה-SEI בעוד שרכיבה על אופניים בטמפרטורה נמוכה מביאה לציפוי ליתיום.

לפני הניסוי, השתמש בתכנון שיטות ניסוי כדי לזהות את הזוגות האופטימליים של טמפרטורות מטען ופריקה כדי למזער את המספר הדרוש של שילובי טמפרטורות. כדי להתחיל בתהליך, הנח שני תאי שקית ליתיום ברזל פוספט-גרפיט במצב טעינה של 30% במחזיקי פוליקרבונט קשיחים. הנח את התאים בגופי טמפרטורה בתא טמפרטורה של מחזור הסוללה.

הנח זוג תרמי המחובר למחזורי הסוללה במרכז צד אחד של כל תא. חבר את התאים למחזור הסוללה באמצעות חיבור ארבעה חוטים. בתוכנת מחזור הסוללות, הגדר את תא הטמפרטורה ל-25 מעלות צלזיוס.

אפשר לתאים להתאזן למשך 12 שעות. לאחר מכן, צור קובץ חדש בעורך הבדיקה של מחזור הסוללות עבור מיזוג תאים דו-שלבי, זרם קבוע, מתח קבוע. מלא את קריטריוני בטיחות הערוץ כדי להפסיק את הרכיבה אם תנאי הסוללה חורגים מהמגבלות שצוינו.

הוסף מדרגת פריקת זרם קבוע בקצב C של 0.1 עד 2.7 וולט. לאחר מכן יש מנוחה של 30 דקות. לאחר מכן, בזרם קבוע, טעינת מתח קבוע בקצב C של 0.1 עד 3.7 וולט כאשר שלב המתח הקבוע נמשך שעה אחת או עד שקצב C יורד ל-0.01C.

ועוד 30 דקות מנוחה. שמור את פרוטוקול ההתניה בסיום. צור פרוטוקול חדש לרכיבה על אופניים

הגדר את טמפרטורת החדר ל-25 מעלות צלזיוס והוסף תקופת המתנה עד שהטמפרטורה תשתנה בפחות מקלווין אחד לשעה. הוסיפו שני מחזורי טעינה/פריקה בזרם קבוע עם ספי טעינה ופריקה של 3.7 וולט ו-2.7 וולט בהתאמה, בקצב C של 0.3. עקוב אחר כל מחזור עם תקופת המתנה כדי לאפשר לטמפרטורה להתייצב.

שמור את פרוטוקול הרכיבה הייחוס בסיום. פתח את שיטת ההתניה והוסף את הרכיבה הייחוס להתניה כתת-שגרה. לאחר מכן, פתח את תוכנת מחזור הסוללה הראשית.

לחץ על שני הערוצים עם תאים לבדיקה כדי לבחור את הערוצים ולחץ על כפתור ההפעלה. בחר את תהליך המיזוג, ספק file שם, הזן את הקיבולת באמפר שעות ובחר את תא הטמפרטורה. הפעל את התהליך כדי לקבוע את הקיבולת הראשונית.

צור פרוטוקול חדש לרכיבה על אופניים לטווח ארוך עם אותן טמפרטורות טעינה ופריקה. התחל בהגדרת התא לטמפרטורת היעד ואפשר לטמפרטורת התא להתאזן הגדר את השיטה לביצוע טעינת זרם קבוע, מתח קבוע ל-3.7 וולט בקצב C של אחד כאשר שלב המתח הקבוע נמשך שעה אחת או עד שקצב ה-C יורד ל-0.1.

מנוחה של התאים למשך 30 דקות. לאחר מכן, בצע פריקת זרם קבוע ל-2.7 וולט באותו קצב C והניח את התאים למשך 30 דקות נוספות. חזור על מחזורי הטעינה/פריקה 100 פעמים.

הוסף את הרכיבה הייחוס כתת-שגרה לאחר כל 25 מחזורים. צור פרוטוקול נוסף לרכיבה ארוכת טווח עם טמפרטורות טעינה ופריקה שונות תוך שימוש באותם ספי C ומתח. הגדר את שלבי המנוחה לאחר כל שלב רכיבה כדי להמתין עד שטמפרטורת התא תתייצב.

חזור על מחזורי הטעינה/פריקה 100 פעמים עם רכיבה על אופניים כל 25 מחזורים. שמור את השיטה בסיום. בהתבסס על פרוטוקולים אלה, צור פרוטוקולי מחזור ארוכי טווח עבור שילובי הטמפרטורות שזוהו על ידי תכנון שיטות ניסוי.

לאחר מכן, חזור לתוכנית מחזור הסוללה הראשית. בחר את הערוצים עבור התאים לבדיקה. בחר את תוכנית הרכיבה לטווח ארוך הרצויה.

מלא שם קובץ עבור הנתונים. בחר את תא הטמפרטורה והתחל את הרכיבה לטווח הארוך. חזור על הבדיקה פעם אחת על תא טרי כדי להעריך את יכולת החזרה.

לאחר סיום מבחני הרכיבה האלקטרוכימיים, פתח תבנית הדמיית נתונים בתוכנת מחזור הסוללות. לאחר מכן פתח את נתוני המחזור השמורים והעריך את ירידת התאים לאורך זמן. לאחר מכן, פתח את הנתונים בתוכנת הניתוח ובחר התאמה מדורגת עם פונקציית ריבוע R מקסימלית K-fold.

התאם את הנתונים, הערך את קבוצות המשנה ובחר את הערך הכולל הטוב ביותר בריבוע R כדי למנוע התאמת יתר. לאחר מכן, לחץ על צור מודל כדי להמחיש את הנתונים המותאמים. הערך את הפרמטרים המפורטים בסיכום האפקטים ומחק את כל הפרמטרים המוצגים כלא משמעותיים.

הצג את התצוגה החזותית הסופית של קצב הירידה והתאם את הגדרות המראה כרצונך. חזור על תהליך זה עבור כל התאים שנבדקו. לאחר מכן, העבירו את התאים לתא כפפות אינרטי מלא בגז.

לפרק את התאים ולחתוך את השקיות במספריים קרמיות. חותכים חתיכות 5 מ"מ על 5 מ"מ מהאנודות והקתודה. התקן את חלקי האלקטרודה על דפי דגימה של מיקרוסקופ אלקטרונים סורק קבועים במחזיק דגימה.

הכנס את מחזיק הדגימה למיכל אטום והסר אותו מתא הכפפות דרך תא הכניסה. העבירו את מחזיק הדגימה מתא הכפפות לתא הדגימה של SEM באמצעות שקית כפפות מלאה בגז אינרטי בלחץ חיובי. אפיין לפחות חמישה מיקומים שונים על פני השטח של כל דגימה כדי לזהות אי הומוגניות פוטנציאלית על פני השטח.

כאשר מחזורים עם טמפרטורות הטעינה והפריקה ב-20 מעלות צלזיוס, נצפתה דעיכה דרמטית של הקיבולת בכל בלוק של 25 מחזורים, ואחריה התאוששות משמעותית במהלך רכיבה על אופניים ב-25 מעלות צלזיוס. רכיבה על אופניים ב-12 מעלות צלזיוס או 30 מעלות צלזיוס הביאה לדעיכת קיבולת גדולה יותר באופן משמעותי מאשר רכיבה על אופניים ב-5 מעלות צלזיוס או 5 מעלות צלזיוס. בעת רכיבה על אופניים בטמפרטורת טעינה נתונה, נצפתה יציבות גבוהה יותר לטווח ארוך בטמפרטורות פריקה נמוכות יותר.

באופן דומה, בעת רכיבה על אופניים בטמפרטורת פריקה נתונה, נצפתה בדרך כלל יציבות גבוהה יותר לטווח ארוך בטמפרטורות טעינה נמוכות יותר. תאים שנסעו עם טמפרטורת פריקה של 20 מעלות צלזיוס וטמפרטורות טעינה של 0 מעלות צלזיוס או 15 מעלות צלזיוס הראו התאוששות קיבולת צנועה לאחר רכיבה על אופניים עם ירידות פחות חמורות בקיבולת לאורך רכיבה ארוכת טווח מאשר נצפתה בטמפרטורת טעינה של 20 מעלות צלזיוס. מהנתונים נגזר מודל לתיאור הקשרים בין טמפרטורות הטעינה והפריקה לבין שיעורי הפירוק, מה שמאפשר לזהות את הטמפרטורות האופטימליות בהתאם ליישום הפוטנציאלי.

קיבלנו לראשונה את הרעיון לשיטה זו כאשר דנו כיצד שינויי טמפרטורות משפיעים על עמידות הסוללה. ניתחנו את תקני הבדיקה והבנו שהבדיקה נעשית לרוב באותה טמפרטורת סביבה. עם זאת, סוללות מתמודדות עם טמפרטורות משתנות ללא הרף בגלל שינויים עונתיים, שינויים ביום/לילה וטמפרטורות ההפעלה של הציוד שמסביב.

יכול להיות מספר גדול ביותר של תמורות טמפרטורת טעינה ופריקה בטווח טמפרטורות נתון. לכן, אנו משתמשים בתכנון אופטימלי של ניסויים כדי למזער את מספר הבדיקות הדרושות להשגת מידע מקסימלית. טכניקה זו סללה את הדרך לפיתוח סטנדרטים טובים יותר של טכניקת השפלה מתאימה למטרה עם מצב דומה לשימוש בחיים האמיתיים.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לתכנן, לבדוק ולנתח נתוני רכיבה על סוללה ולהשוות את הנתונים הללו לתוצאות בדיקה אחרות ולשימוש בחיים האמיתיים.