Şarj etme ve boşaltma Lityum demir fosfat-grafit hücreler farklı sıcaklıklarda bozulması üzerine etkisi

Bu yöntem, pilin eskimesiyle ilgili soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir. Farklı bir şarj ve deşarj sıcaklıklarının döngüye sokulması, bozulmaya neden olan birçok işlem sıcaklığa bağlı olduğundan, bozulmayı etkileyebilir. Bu tekniğin ana avantajı, geleneksel test yöntemi şarj ve deşarj için aynı ortam sıcaklığını kullandığından, farklı şarj ve deşarj sıcaklıklarının test edilmesidir.

Bu tekniğin etkileri, farklı şarj ve deşarj sıcaklıklarının test edilmesiyle gelecekteki standartları ve düzenlemeleri desteklemeye kadar uzanır. Bu yöntem, farklı sıcaklıklarda bozunma mekanizmaları hakkında bir fikir verebilir. Daha yüksek sıcaklık döngüsü, bozunmayı artırır ve SEI tabakasının büyümesini artırırken, düşük sıcaklık döngüsü, lityum kaplama ile sonuçlanır.

Deneyden önce, gerekli sıcaklık kombinasyonlarının sayısını en aza indirmek için en uygun şarj ve deşarj sıcaklık çiftlerini belirlemek için deney yöntemlerinin tasarımını kullanın. İşleme başlamak için, iki lityum demir fosfat-grafit torba hücresini sert, polikarbonat tutuculara %30 şarj durumunda yerleştirin. Hücreleri, pil döngüsünün bir sıcaklık odasındaki armatürlere yerleştirin.

Her hücrenin bir tarafının ortasına pil döngüleyiciye bağlı bir termo çift yerleştirin. Hücreleri dört telli bir bağlantı ile pil döngüleyiciye bağlayın. Pil döngüleyici yazılımında, sıcaklık odasını 25 santigrat dereceye ayarlayın.

Hücrelerin 12 saat boyunca dengelenmesine izin verin. Ardından, iki adımlı, sabit akım, sabit voltaj hücresi koşullandırması için pil döngüleyici test düzenleyicisinde yeni bir dosya oluşturun. Pil koşulları belirtilen sınırları aşarsa döngüyü durdurmak için kanal güvenlik kriterlerini doldurun.

0,1 ila 2,7 volt arasında bir C hızında sabit bir akım boşaltma adımı ekleyin. Bunu 30 dakikalık bir dinlenme ile takip edin. Daha sonra, sabit bir akımda, sabit voltaj fazı bir saat süren veya C oranı 0,01 ° C'ye düşene kadar 0,1 C hızında 3,7 volt arasında sabit voltaj şarjı.

Ve 30 dakikalık bir dinlenme süresi daha. İşiniz bittiğinde koşullandırma protokolünü kaydedin. Referans döngüsü için yeni bir protokol oluşturun.

Oda sıcaklığını 25 santigrat dereceye ayarlayın ve sıcaklık saatte bir Kelvin'den daha az değişene kadar bir bekleme süresi ekleyin. 3.7 C hızında sırasıyla 2.7 volt ve 0.3 volt şarj ve deşarj eşiklerine sahip iki sabit akım şarj/deşarj döngüsü ekleyin. Sıcaklığın stabilize olmasını sağlamak için her döngüyü bir bekleme süresi ile takip edin.

İşiniz bittiğinde referans bisiklet protokolünü kaydedin. Koşullandırma yöntemini açın ve referans bisikleti koşullandırmaya bir alt rutin olarak ekleyin. Ardından, ana pil döngüleyici yazılımını açın.

Kanalları seçmek için test edilecek hücrelerin bulunduğu her iki kanala da tıklayın ve Çalıştır düğmesine tıklayın. Koşullandırma işlemini seçin, bir dosya adı girin, kapasiteyi amper saat cinsinden girin ve sıcaklık odasını seçin. Başlangıç kapasitesini belirlemek için işlemi çalıştırın.

Aynı şarj ve deşarj sıcaklıklarıyla uzun süreli döngü için yeni bir protokol oluşturun. Odayı hedef sıcaklığa ayarlayarak ve hücre sıcaklığının dengelenmesine izin vererek başlayın. Sabit akım, sabit voltaj şarjı yapmak için yöntemi, sabit voltaj fazı bir saat süren veya C oranı 0.1'e düşene kadar bir C hızında 3.7 volta şarj edecek şekilde ayarlayın.

Hücreleri 30 dakika dinlendirin. Ardından, aynı C hızında 2,7 volta kadar sabit akım deşarjı yapın ve hücreleri 30 dakika daha dinlendirin. Şarj/deşarj döngülerini 100 kez tekrarlayın.

Her 25 döngüden sonra referans döngüyü alt rutin olarak ekleyin. Aynı C-oranı ve voltaj eşiklerini kullanarak farklı şarj ve deşarj sıcaklıklarıyla uzun süreli döngü için başka bir protokol oluşturun. Hücre sıcaklığı stabilize olana kadar beklemek için her döngü adımından sonra dinlenme aşamalarını ayarlayın.

Her 100 döngüde bir referans döngüsü ile şarj/deşarj döngülerini 25 kez tekrarlayın. İşiniz bittiğinde yöntemi kaydedin. Bu protokollere dayanarak, deney yöntemlerinin tasarımı ile tanımlanan sıcaklık kombinasyonları için uzun vadeli döngü protokolleri oluşturun.

Ardından, ana pil döngüleyici programına dönün. Test edilecek hücreler için kanalları seçin. İstediğiniz uzun süreli bisiklet programını seçin.

Veriler için bir dosya adı girin. Sıcaklık odasını seçin ve uzun süreli döngüyü başlatın. Tekrarlanabilirliği değerlendirmek için testi yeni bir hücre üzerinde bir kez tekrarlayın.

Elektrokimyasal döngü testleri bittiğinde, pil döngüsü yazılımında bir veri görselleştirme şablonu açın. Ardından kaydedilen döngü verilerini açın ve zaman içindeki hücre bozulmasını değerlendirin. Ardından, verileri analiz yazılımında açın ve maksimum K katlamalı R-kare işleviyle kademeli bir uyum seçin.

Verileri sığdırın, alt kümeleri değerlendirin ve aşırı sığdırmayı önlemek için en iyi genel R-kare değerini seçin. Ardından, takılan verileri görselleştirmek için Model Yap'a tıklayın. Efekt Özeti'nde listelenen parametreleri değerlendirin ve önemli değil olarak gösterilen parametreleri silin.

Son bozulma oranı görselleştirmesini görüntüleyin ve görünüm ayarlarını istediğiniz gibi ayarlayın. Test edilen tüm hücreler için bu işlemi tekrarlayın. Ardından, hücreleri inert, gazla doldurulmuş bir torpido gözüne aktarın.

Hücreleri sökün ve keseleri seramik makasla kesin. Anot ve katotlardan 5 mm'ye 5 mm'lik parçalar kesin. Elektrot parçalarını, bir numune tutucuya sabitlenmiş taramalı elektron mikroskobu numune saplamalarına monte edin.

Numune tutucuyu kapalı bir kaba yerleştirin ve ön bölme aracılığıyla torpido gözünden çıkarın. Numune tutucuyu torpido gözünden SEM numune haznesine pozitif basınçta inert gazla doldurulmuş bir eldiven torbası aracılığıyla aktarın. Potansiyel yüzey homojensizliklerini belirlemek için her numunenin yüzeyinde en az beş farklı konumu karakterize edin.

Hem şarj hem de deşarj sıcaklıkları 20 santigrat derecede çevrildiğinde, her 25 döngü bloğunda dramatik bir kapasite düşüşü gözlendi, ardından 25 santigrat derecede referans döngüsü sırasında önemli bir geri kazanım gözlendi. 12 santigrat derece veya 30 santigrat derecede bisiklet sürmek, 5 santigrat derece veya 5 santigrat derecede bisiklet sürmeye göre önemli ölçüde daha fazla kapasite düşüşüne neden oldu. Belirli bir şarj sıcaklığında döngü yaparken, daha düşük deşarj sıcaklıklarında daha yüksek uzun vadeli stabilite gözlendi.

Benzer şekilde, belirli bir deşarj sıcaklığında döngü yaparken, genellikle daha düşük şarj sıcaklıklarında daha yüksek uzun vadeli stabilite gözlendi. 20 santigrat derece deşarj sıcaklığı ve 0 santigrat derece veya 15 santigrat derece şarj sıcaklıkları ile döngüye giren hücreler, 20 santigrat derecelik bir şarj sıcaklığında gözlemlenenden daha uzun süreli döngü boyunca kapasitede daha az ciddi düşüşlerle referans döngüsünden sonra mütevazı bir kapasite geri kazanımı gösterdi. Şarj ve deşarj sıcaklıkları ile bozunma oranları arasındaki ilişkileri tanımlamak için verilerden bir model türetildi ve potansiyel uygulamaya bağlı olarak optimum sıcaklıkların tanımlanmasına izin verildi.

Bu yöntem için ilk olarak, sıcaklık değişimlerinin bir pilin dayanıklılığını nasıl etkilediğini tartıştığımızda aklımıza geldi. Test standartlarını analiz ettik ve testin çoğunlukla aynı ortam sıcaklığında yapıldığını fark ettik. Ancak piller, mevsimsel değişiklikler, gündüz/gece değişimi ve çevredeki ekipmanın çalışma sıcaklıkları nedeniyle sürekli değişen sıcaklıklarla karşı karşıyadır.

Belirli bir sıcaklık aralığında çok sayıda şarj ve deşarj sıcaklığı permütasyonu olabilir. Bu nedenle, maksimum bilgi kazanımı için gereken test sayısını en aza indirmek için en uygun deney tasarımını kullanıyoruz. Bu teknik, gerçek hayattaki kullanımla karşılaştırılabilir koşullara sahip, amaca uygun, daha iyi bozunma tekniği standartları geliştirmenin yolunu açtı.

Bu videoyu izledikten sonra, pil döngüsü verilerinin nasıl tasarlanacağını, test edileceğini ve analiz edileceğini iyi anlamalı ve bu verileri diğer test sonuçlarıyla ve gerçek hayattaki kullanımla karşılaştırmalısınız.