Емкость литий-ионного аккумулятора: анализ разряда

Я разобрал аккумуляторный модуль, состоящий из элементов A123 Systems ANR26650-M1A (технически это литий-железо-фосфатные (LiFeo4) элементы), которые использовались в промышленно контролируемой среде. После того, как я зарядил их с помощью переменного лабораторного стола до указанных 3,6 вольт при малой силе тока, ниже 0,5C, я заметил постоянное падение напряжения при измерении с помощью мультиметра.

Первоначально каждая ячейка будет считывать напряжение, до которого она была заряжена, но в течение примерно 6 часов показания напряжения постепенно падают и стабилизируются. Я нашел это странным, так как все батареи делали это и стабилизировали различные напряжения.

Позже я провел тесты на разрядку с помощью анализатора батареи и задокументировал, что показания напряжения стабилизируются на точном проценте от оставшейся емкости. Например, в данном случае при номинальном напряжении 3,3в предполагается заряжать до 3,6в. После выполнения теста на разрядку анализ сделает вывод, что имеется 2,202 Ач из потенциальных 2,3 Ач, что дает емкость 95,8%. Интересно, что 95,8% от 3,6 В составляет ~ 3,49 В, что является точным напряжением, на котором стабилизировалась эта конкретная ячейка. У меня были идентичные результаты с более чем 20 ячейками.

Кроме того, если я возьму точно такую ​​же ячейку и проведу анализ почти сразу же (в течение нескольких минут), я получу идентичные показания емкости, когда я позволю напряжению стабилизироваться, скажем, через 6 часов.

В заключение можно сделать два вывода.

  1. После того, как батарея полностью заряжена, напряжение, при котором она стабилизируется (при комнатной температуре ~70F), имеет прямую зависимость от ее емкости. Если бы мне нужно было вывести формулу, это было бы:

    Стабильный_Полный_Заряд [V] Максимальная_полная_зарядка [В] "=" Емкость (Ач) [%]
    .

  2. Что касается типичной кривой разряда LiFeo4, то потерянная емкость батареи имеет отношение только к начальным напряжениям разряда. Если процент емкости не упадет ниже номинального допустимого диапазона, номинальное напряжение не изменится. Это как если бы вы сделали снимок кривой расхода и вырезали ее часть, начиная с начальной точки теста.

Мой вопрос в целом таков; это нормально? Кто-нибудь еще документировал это?

Ответы (2)

Да, это нормально, когда напряжение покоя падает ниже напряжения зарядки.

При зарядке литий-железо-фосфатного элемента напряжение будет постепенно повышаться по мере увеличения накопленного заряда, а затем быстро подниматься до 3,6 В и выше при достижении полного заряда. Этот быстрый рост напряжения является результатом того, что аккумулятору не хватает мест для хранения заряда, и он не будет поддерживаться, когда он находится в состоянии покоя.

В последовательной упаковке один элемент может достичь полного заряда раньше, чем другие, и тогда его напряжение может возрасти до более чем 4 В до того, как батарея достигнет пикового напряжения. Чтобы предотвратить это, вы должны поставить «балансирующую» схему на каждую ячейку, чтобы шунтировать ток, когда ячейка достигает 3,6 В. Когда все ячейки достигнут 3,6 В, вы можете прекратить зарядку, потому что батарея будет почти полной. В качестве альтернативы вы можете постепенно уменьшать зарядный ток до нуля, оставаясь при пиковом напряжении, что может добавить дополнительные 10% или около того к аккумулятору.

На приведенном ниже примере графика зеленая линия — зарядный ток, красная линия — напряжение на ячейке, а синяя линия — поглощенный заряд. Вы можете видеть, что очень мало заряда принимается после достижения 3,6 В, а напряжение покоя вскоре падает до 3,4 В после отключения зарядного тока.

введите описание изображения здесь

Я могу подтвердить из своих практических испытаний более 1000 различных переработанных Li-Ion и Li-IP аккумуляторов, что напряжение, на котором они стабилизируются, действительно имеет прямую зависимость от их емкости . Что касается формулы, которую вы упомянули, то для большей актуальности ей потребуется поправочный коэффициент (интервал между рассматриваемыми полностью заряженными и разряженными значениями - например: 3,3-4,2 В).

Для Li-ion падение тоже может произойти через некоторое время, но все равно актуально. Я обнаружил, что элементы, которые стабилизируются на уровне выше 4,15 В, имеют почти полную емкость, те, которые стабилизируются на уровне 4 В, имеют пониженную емкость, а те, которые падают на уровне 3,7 В или ниже, находятся в очень плохом состоянии (доходят до непригодного качества при 3,3 В).

Я ценю вклад в настройку формулы, учитывая взаимосвязь между полностью заряженным и разряженным интервалом. Я рисую кривые горстки клеток между их полностью заряженным состоянием и «стабилизированным» заряженным состоянием в зависимости от прошедшего времени, чтобы, надеюсь, извлечь поправочный коэффициент. Я сообщу о своих выводах достаточно скоро.
Я также хотел бы провести больше испытаний (есть много ячеек на складе), но на данный момент у меня нет инструмента для простого тестирования точной емкости. Я опубликую точные результаты, как только у меня снова будет точный способ проверить емкость ячейки.
Емкость литий-ионного аккумулятора: анализ разряда
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v