Аккумуляторная батарея емкость: Что такое емкость аккумулятора. Автомобиля или телефона, как и в чем измеряется

Емкость аккумуляторных батарей — Справочник химика 21

    Их недостатком является ограниченный радиус действия, зависящий от емкости аккумуляторной батареи, необходимость устройства специальных зарядных станций для батарей и пр. [c.871]

    К недостатку их можно отнести ограниченный радиус действия, зависящий от емкости аккумуляторной батареи, необходимость устройства для них специальных зарядных станций и пр. Однако несмотря на отрицательные стороны они применяются весьма широко. [c.189]

    Емкость аккумуляторной батареи при 5-часовом разрядном режиме, А ч. ………………. … [c.210]

    Примечание. Емкость аккумуляторных батарей, приведенная в таблице П8, гарантируется (ГОСТ-959-51) после 4 циклов заряд-разрядов при плотности электролита 1,285 0.005, при средней температуре электролита 30°. [c.513]

    Аккумуляторы, имеющие неисправности, неустранимые без разборки, разбирают с выемкой блоков пластин для ревизии и ремонта. Ящики батареи окрашивают, перемычки освинцовывают или облуживают, электролит сдают на анализ в лабораторию. Емкость аккумуляторной батареи при выпуске из ремонта должна быть не менее при текущем ремонте ТР-3 65% и при текущем ремонте ТР-2 60% номинальной и сопротивление не менее 22 ООО Ом при текущем ремонте ТР-3 и 25 ООО Ом при текущем ремонте ТР-2. 

[c.259]

    ЕМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ [c.32]

    Коэффициент отдачи аккумуляторов в расчетах обычно принимается постоянным и равным номинальному значению для полного цикла заряд — разряд. При расчете емкости аккумуляторных батарей, работающих в режиме неполного цикла заряд —разряд (например, в системах электроснабжения транспортных средств), это предположение может привести к значительным ошибкам. Действительное значение коэффициента отдачи аккумуляторов не является постоянным, Оно зависит от величины зарядного и разрядного тока, температуры электролита, а также от степени заряженности аккумуляторов или батарей. 

[c.72]

    Соотношение абсолютных величин зарядного и разрядного токов в пределах исследованных значений не оказывало существенного влияния на емкость аккумуляторных батарей. Уменьшение отношения /з//р несколько увеличивает газовыделение, что говорит о снижении коэффициента использования тока, а увеличение его повышает температуру электролита, в связи с чем несколько удлиняется заряд. Наиболее целесообразное 

[c.339]

    В ряде случаев при формировании пластин проводятся 1—2 тренировочных разряд-заряда. Делается это для того, чтобы повысить начальную емкость аккумуляторных батарей, собираемых из этих пластин. [c.241]

    В подавляющем числе случаев в аккумуляторных батареях применяется последовательное соединение элементов. При таком соединении емкость батареи вне зависимости от количества в ней элементов равна емкости одного элемента, а напряжение — сумме напряжений всех элементов. Например, емкости аккумуляторной батареи из 12 элементов СК-24 и батареи из 130 элементов СК-24 при последовательном соединении элементов в каждой батарее равны между собой и равны емкости одного элемента СК-24, т. е. 864 а ч при продолжительности разряда 10 ч. 

[c.32]

    Для ряда потребителей постоянного тока емкость аккумуляторной батареи выбирается такой, чтобы при разряде расчетным током и при расчетной длительности разряда напряжение на токоприемниках оставалось в допустимых пределах. Для таких батарей не нужно регулирование напряжения при разряде, а следовательно не нужны и концевые элементы. [c.77]

    При обнаружении снижения емкости аккумуляторной батареи при контрольном разряде или при текущих разрядах необходимо для восстановления емкости сделать батарее 2—3 цикла тренировочных заряд-разрядов. Технология проведения тренировочных заряд-разрядов такая же, как при доводке батареи после формировочного заряда, и описана в гл. 4. Там же описана технология проверки емкости батареи после тренировочных заряд-разрядов.  [c.171]

    Основными факторами, оказывающими существенное влияние на емкость аккумуляторных батарей, являются количество активного материала в электродах, конструкция электродов и их состояние, ток разряда, концентрация электролита, пористость электродной массы. Рассмотрим эти факторы в отдельности. [c.10]

    Температура электролита. С повышением температуры электролита емкость аккумуляторной батареи повышается, а при понижении — уменьшается. Изменение температуры приводит к изменению вязкости электролита, и, следовательно, к скорости его диффузии. Номинальная емкость батареи определяется всегда при температуре 25 С, а полученная емкость при разряде приводится к температуре 25 °С по формуле 

[c.12]

    Емкость аккумуляторных батарей для легковых машин колеблется от 45 до 200 А-ч. Электрическая нагрузка из года в год постоянно растет. В дополнение к нагрузке прошлых лет (пуск, зажигание, освещение) появились такие потребители электроэнергии, как электрозажигалки, комбинированные электросигналы, вентиляторы, нагреватели, указатели на панели управления, радиоустановки, установки кондиционирования воздуха, стеклоочистители, устройства для поднимания окон и др. Это 

[c.37]

    В свинце всегда находится некоторое количество примесей медь, мышьяк, сурьма, олово, железо, висмут и натрий. Большинство этих примесей являются нежелательными, так как уменьшают срок службы и емкость аккумуляторных батарей. Поэтому свинец, применяемый для изготовления деталей аккумуляторных батарей, должен содержать как можно меньше загрязняющих примесей. В аккумуляторной промышленности применяют свинец марок СО, С1 и С2 по ГОСТ 3778—77, в котором указывается содержание примесей для каждой марки свинца. [c.73]

    В прямой зависимости от значения регулируемого напряжения находится срок службы аккумуляторной батареи. Он увеличивается, если разряд батареи полностью компенсируется зарядом, но не происходит перезаряда. Если же поддерживаемое регулятором напряжение для данных температурных условий превышает необходимое, то возникает перезаряд, разрушающий аккумуляторные электроды, в результате чего быстро уменьшается фактическая емкость аккумуляторной батареи и сокращается срок ее службы. Именно поэтому особенно важно при эксплуатации аккумуляторной батареи контролировать ее зарядный режим. Необходимо периодически проверять значение регулируемого напряжения и в случае отклонения от нормы производить подрегулировку. 

[c.94]

    При разряде большой силой тока, т. е. стартерном разряде, емкость аккумуляторной батареи практически зависит от размеров поверхности электродов. Объясняется это тем, что электролит не успевает проникнуть в поры электродов и сульфат свинца, образующийся на поверхности, в силу своего большого молекулярного объема закупоривает поры активной массы электродов. Поэтому батареи для стартерных режимов разряда имеют более тонкие электроды и большее их число в аккумуляторе. [c.105]

    При небольших скоростях разряда электродная масса разряжается практически на всю глубину. При длительном режиме разряда емкость аккумуляторной батареи ограничивается емкостью положительных электродов, при стартерных — емкостью отрицательных электродов. 

[c.105]

    Характерными признаками короткого замыкания являются отсутствие или малое значение ЭДС быстрый рост температуры при заряде медленное повышение напряжения при заряде и быстрое его падение после выключения зарядного тока постоянное понижение плотности электролита и емкости аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации. [c.129]

    Сульфатация электродов возникает в результате небрежной и неправильной эксплуатации батарей и приводит к образованию на электродах крупных труднорастворимых при заряде кристаллов сульфата свинца. В результате этого на поверхности электродов и в порах электродной массы образуется сплошной слой крупнокристаллического сульфата свинца, который изолирует активную массу электродов от контакта с электролитом и закупоривает ее поры, — происходит снижение емкости аккумуляторной батареи, резко увеличивается внутреннее сопротивление батареи, так как сульфат свинца обладает очень низкой электропроводностью. 

[c.130]

    С явлением коррозии токоотводов положительных электродов тесно связано явление деформации (роста) этих токоотводов. Деформация токоотводов выражается в том, что в процессе эксплуатации постепенно увеличиваются линейные размеры токоотвода. Вероятными причинами этого являются, с одной стороны, разбухание активной массы, а с другой — образование оксидной пленки на жилках вследствие коррозии. Дело в том, что объем пленки РЬОг значительно больше объема свинца, из которого она образуется, в результате чего бывают разрывы жилок токоотводов положительных электродов. При разрушении токоотвода нарушается токоподвод к активному материалу электродов, происходит оплывание активной массы, уменьшается емкость аккумуляторной батареи и резко возрастает внутреннее сопротивление аккумулятора. 

[c.132]

    Емкость аккумуляторных батарей после капиталь- [c.180]

    Основными факторами, оказывающими влияние на емкость аккумуляторных батарей, являются количество материала в элементе, толщина пластин, режим разряда, температура, концентрация электролита, пористость пластин, конструкция пластин и их предшествующее состояние. Эти факторы и рассматриваются в дальнейшем последовательно один за другим. 

[c.229]

    Счетчики ампер-часов. Поскольку ампер-час служит единицей измерения емкости аккумуляторных батарей, счетчики ампер-часов являются удобным инструментом для контроля заряженности батареи и управления зарядом. [c.314]

    Известно три основных типа сигнальных устройств семафоры, светофоры с различием сигналов по цвету и светофоры с различием сигналов по положению. Обычно для обслуживания семафоров и светофоров необходимы аккумуляторные батареи из 5—12 элементов. Для поддержания крыла семафора в положении не занято или в предупредительном положении требуется постоянное протекание тока 40 ма, при смене сигнала с занято на сигнал не занято требуется для работы двигателя 2—3 а в течение 10 сек. Если семафор оборудован и световыми сигналами, необходим дополнительный ток 1,5 а. Светофоры с различением сигналов по цвету требуют от 0,5 до 2,25 а, светофоры с различением сигналов по положению в зависимости от количества и мощности ламп требуют от 2 до 5 а. Иногда в целях экономии электроэнергии лампы зажигаются только при подходе поезда. Емкость аккумуляторной батареи для питания цепей сигнализации берется в пределах от 80 до 300 ач. [c.400]

    Устройства централизации. Для обеспечения безопасности движения поездов в пределах железнодорожных станций и узлов, на пересечениях, на разводных мостах и для контроля за сигнальными устройствами управление стрелками и сигналами централизуется. Устройства централизации могут быть полностью механическими, электропневматическими или электрическими. Щит управления устройством и его силовая установка размещаются обычно в башне для возможности обозрения путей. Механизмы управления, стрелочные механизмы и сигнальные устройства питаются от аккумуляторных батарей. Емкость аккумуляторных батарей и их напряжение в зависимости от величины обслуживаемого хозяйства колеблется от 80 до 280 ач при напряжении от 10 до 120 в. [c.402]

    При электромеханической системе (компрессор с электроприводом) только для одной охладительной установки требуется мощность от 8 (для 5-т установок) до 13 квт (для 7-т установок). Соответственно должна быть выбрана и емкость аккумуляторной батареи. Обычно берется батарея 32 в емкостью от 1 ООО до 1 300 ач (рис. 10-13). При этом приходится иметь дело с большими токами, [c.410]

    Емкость аккумуляторной батареи, необходимая для покрытия нагрузок освещения вагона и кондиционирования [c.412]

    Электрическая нагрузка на кораблях имеет переменный характер, и аккумуляторная батарея, снимая пики нагрузки, улучшает общие условия эксплуатации. Мощность генератора может быть взята меньшей, С другой стороны, емкость аккумуляторной батареи должна быть достаточной для несения полной нагрузки в течение заданного времени во время аварии с основным источником энергии. [c.414]

    Влияние температуры имеет важное значение особенно при высоких режимах разряда. Снижение емкости аккумуляторных батарей при пусковых режимах разряда и низких температурах происходит в значительно большей степени, чем при разрядах низкими режимами, такими как 6- или 8-часовой. Для практических целей относительное снижение емкости лучше выражать через величину тока в процентах для заданного времени при конечном напряжении. [c.437]

    Емкость аккумуляторной батареи выбирается, исходя из требующейся для освещения мощности и расчетного времени длительности аварии. [c.450]

    Потребная емкость аккумуляторных батарей колеблется от 90 а ч при 20-часовом режиме разряда для малолитражных легковых автомобилей до 200 а ч при том же режи.ме разряда. На ряде небольших грузовых автомашин используются аккумуляторные батареи от легковых автомобилей. На крупных и тяжелых машинах используются специально разработанные аккумуляторные батареи. [c.452]

    Для автобусов с очень большой осветительной нагрузкой емкость аккумуляторной батареи выбирается по этой нагрузке с учетом мощности генератора. Чем больше разница между располагаемой мощностью генератора и действительной мощностью нагрузки, тем меньшей может быть емкость аккумуляторной батареи. Минимально допустимая емкость проверяется то условиям надежной работы стартера. Аккумуляторные батареи, имеющие смешанную осветительную и стартерную нагрузку, нормируются по двум режимам. [c.453]

    Вращающий момент, необходимый для запуска двигателя, в значительной мере зависит от трения в системе двигателя, а следовательно, от вязкости смазочного масла, которым заполнен картер двигателя. Пропорционально увеличению вращающего момента, необходимого для успешного запуска двигателя, увеличив-ается ток, потребляемый электрическим стартером от аккумуляторной батареи. Кроме температуры окружающей среды, на располагаемую емкость аккумуляторной батареи оказывает влияние и режим разряда. Это влияние рассмотрено в предыдущих разделах книги. Однако представляется целесообразным привести несколько фактов, относящихся к автомобильным аккумуляторным батареям. Для читателя эти факты могут оказаться несколько неожиданными. Возьмем к примеру автомобильную аккумуляторную батарею с емкостью при 20-часовом режиме разряда, при температуре 27° С, равной 100 ач. Расчетной температурой при пуске автомобильного двигателя по стандарту SAE считается температура —18° С. При этой температуре и разряде током 300 а емкость рассматриваемой батареи составит всего 16 ач. [c.465]

    Такая емкость аккумуляторной батареи кажется очень малой. Но сравнение этой емкости с действительной емкостью, необходимой для успешного действия стартера, показывается, что нет оснований сомневаться в работоспособности батареи. [c.465]

    Емкость аккумуляторной батареи 1 А-ч. [c.74]

    Отсюда следует, что при большом токе /к. з и длительном отсутствии ветра емкость аккумуляторной батареи может достигнуть значительной величины. Это приводит к большим капиталовложениям и эксплуатационным расходам, что ограничивает применение УКЗ с питанием их от ветроэлектрогенераторов. [c.221]

    Изменение емкости аккумуляторных батарей ЗСТ-70 с пластинами, отформированными асимметричным переменным током в процессе циклирования при температуре +30° С [c.336]

    Автомобильные стартерные аккумуляторные батареи до приведения в рабочее состояние могут находиться на хранении. Максимальный срок хранения аккумуляторных свинцово-кислотных батарей в сухом виде не должен превышать трех лет. При хранении таких батарей должны соблюдаться следующие основные условия температура окружающего воздуха в неотапливаемых помещениях должна быть не ниже —30 °С и не выше 50 °С, так как хранение аккумуляторных батарей при более низких температурах может привести к растрескиванию мастики, а при более высоких температурах — к ее оплыванию пробки должны быть плотно ввинчены в элементные крышки аккумуляторной батареи пленки и выступы, закрывающие вентиляционные отверстия в пробке, не должны удаляться или срезаться. При. нарушении герметичности аккумуляторной батареи и попадании воздуха и влаги внутрь ее происходит окисление отрицательной активной массы и токоотводов. В результате этого после приведения в рабочее состояние будет снижаться емкость аккумуляторной батареи на первом цикле (потеря сухозаряженности), а также укорачиваться срок службы. Поэтому аккумуляторные батареи при длительном хранении должны периодически осматриваться с целью определения надежности герметизации пробок и крышек, состояния укупорочной резино-битумной мастики. При появлении трещин в мастике их необходимо устранить путем оплавления слабым пламенем. Батареи хранятся в один ряд выводами вверх они должны быть защищены от прямого воздействия солнечных лучей. [c.112]

    Для обслуживания монетособирающих устройств в телефонных аппаратах применяются две аккумуляторные батареи из 55 элементов малой мощности каждая. На небольших телефонных станциях для этой цели применяют сухие элементы. Плюс одной батареи и минус другой заземляются. Присоединяя абонента к той или иной батарее, оператор может вернуть абоненту опущенную им в аппарат монету или перевести ее в хранилище. Таким устройством снабжаются аппараты с поразговорной оплатой. Емкость аккумуляторных батарей редко превышает 6 ач. Позднее было признано более целесообразным сконструировать специальный двухчастотный генератор, который в дополнение к 20-периодному току для целей сигнализации давал бы ток для управления механизмом монетособирающего устройства. [c.393]

    В пароэжекторной системе охлаждающей средой служит вода. При прохождении пара через эжектор в испарительной камере образуется частичный вакуум. Вода, находящаяся в камере, интенсивно испаряется, что приводит к ее охлаждению. Электрическая нагрузка на аккумуляторную батарею складывается из нагрузок конденсаторных вентиляторов, вентиляторов воздухоохладителей, кон-денсатных насосов и насосов охлажденной воды. Общая потребная мощность составляет около 4 квт. Емкость аккумуляторной батареи, устанавливаемой на пассажирском 410 [c.410]

    Пока поезд не разовьет достаточной скорости (25 — 28 км1ч), вся нагрузка питается от аккумуляторной батареи. Как только поезд достигнет необходимой скорости, автомат подключает генератор к сети вагона, и он берет на себя нагрузку и одновременный заряд батареи. Выбор емкости аккумуляторной батареи производится в соответствии с нагрузочным током. При токе 100 а берется батарея емкостью 600 ач, при токе 250 а — батарея на [c.411]

    Стандартное напряжение для приводов включения и отключения масляных выключателей установлено стандартами Бюро стандартов и другими организациями. Механиз.мы управления на номинальное напряжение 125 в должны ири включении надежно работать в диапазоне напряжений от 90 до 130 в, при отключении—в диапазоне от 70 до 140 в. Максимум напряжения 140 в определен из условий работы ламп накаливания и обмоток реле и других аппаратов. Нижний предел напряжения не так очевиден. Длительность операций с выключателями не превышает долей секунды. Емкость аккумуляторной батареи выбирается по одноминутной нагрузке при конечно.м напряжении 1,75 в на элемент. Измерения с помощью катодного осциллографа, проведенные Гокси, дали очень интересные результаты в части выяснения действительных условий работы аккумуляторных батарей. [c.443]

    Хэбб и Харнер также наблюдали резкое снижение емкости аккумуляторных батарей при разряде большими токами при низкой температуре. По их данным экспонента п в уравнении Пейкерта существенно увеличивается при низких температурах против величины, соответствующей работе аккумуляторной батареи при нормальной температуре. Опыты охватывали диапазон температур от [c.466]

    Применение ветроэлектрогенераторов для питания УКЗ возможно там, где благоприятны ветровые условия, т. е. достаточно дней в году с необходимой средней скоростью ветра. Такие УКЗ должны иметь аккумуляторные батареи для питания защиты при отсутствии ветра (в гитплевые дни). Емкость аккумуляторных батарей выбирают в зависимости от величины тока для электрозащиты п максимального времени перерыва в действии ветроэлектрогенератора  [c.221]

---

Аккумуляторная батарея YELLOW GB 12-100

Конструкция батареи

Компонент	Положительная пластина	Отрицательная пластина	Корпус	Крышка	Клапан	Клеммы	Сепаратор	Электролит
Материал	Диоксид свинца	Свинец	ABS	ABS	Каучук	Медь	Стекловолокно	Серная кислота

Разряд постоянным током, А (при 25°С)

В/эл-т	5 мин	10 мин	15 мин	30 мин	1 ч	2 ч	3 ч	4 ч	5 ч	10 ч	15 ч	20 ч
1.60	172.34	165	152	96	60	36	24.12	19.4	16.9	10.2	8.2	5.24
1.65	166.18	160	148	94.1	59.1	35.3	23.75	19.3	16.8	10.2	8.12	5.23
1.70	156.25	153	143	91.2	57.6	35.5	24.02	19.1	16.7	10.1	8.03	5.22
1.75	149.29	147	138	89	56.5	35	23.82	19	16.6	10.1	8.3	5.19
1.80	140.57	139	131	85.7	54.7	34.1	23.2	18.4	16.1	10	8.94	5.15

Разряд постоянной мощностью, Вт/эл-т (при 25°С)

В/эл-т	5 мин	10 мин	15 мин	30 мин	1 ч	2 ч	3 ч	4 ч	5 ч	10 ч	15 ч	20 ч
1.60	302.85	297	278.17	179.5	114	69.5	47.11	38	33.33	20.33	16.38	10.48
1.65	291.1	288.17	271.5	176	112.33	69.17	47.08	37.83	33.17	20.17	16.24	10.47
1.70	276.84	276.17	261.5	170.5	109.5	68.5	46.92	37.5	33	20.17	16.68	10.43
1.75	261.4	264.33	252.5	166.33	107.33	67.5	46.45	37.17	32.67	20	16.4	10.37
1.80	246	249.5	239.17	160.33	104	65.83	45.39	36.17	31.67	19.83	17.35	10.3

Примечание. Проведенные выше данные по характеристикам являются средними значениями, полученными в результате проведения 3 контрольно-тренировочных циклов, и не являются номинальными по умолчанию.

Влияние температуры на емкость

Заряд постоянным напряжением (ограничение тока 0,3С А, 25°С)

Срок службы в буферном режиме

Срок службы в циклическом режиме

Продукция постоянно совершенствуется, поэтому фирма-изготовитель оставляет за собой право вносить изменения без предварительного уведомления.

Емкость аккумулятора

Стандартная современная 12-вольтовая автомобильная аккумуляторная батарея выполнена из шести последовательно соединенных между собой блоков разноименно заряженных пластин, каждый из которых и представляет собой простейший аккумулятор с выходным напряжением около 2 вольт. Положительно заряженная пластина (электрод) представляет собой свинцовую решетку с активной массой из двуокиси свинца (PbO₂), а электрод со знаком минус — решетку с активной массой из губчатого свинца (Pb). Полублоки разноименно заряженных пластин вставляются друг в друга. Во избежание возникновения короткого замыкания между пластинами, их разделяют пористыми сепараторами из изоляционного материала. Собранные блоки помещаются в корпус и заливаются электролитом (раствором серной кислоты плотностью 1,27-1,29 г/см³). Полюса (баретки) крайних элементов соединяются с расположенными снаружи корпуса контактными выводами — борнами.

Если к аккумулятору подключить нагрузку, то свинцовые пластины с активной массой, электролит и нагрузка образуют замкнутую цепь. Внутри аккумулятора начинается химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет менять первоначальный состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца PbSO₄), а плотность электролита начинает падать. В итоге в цепи образуется направленное движение ионов, и течет электрический ток. Такой процесс представляет собой разряд аккумулятора. При подключении к аккумулятору внешнего источника тока начинается обратный процесс — заряд. При заряде активная масса пластин восстанавливает свой первоначальный состав, плотность электролита растет. Эти химические процессы можно описать следующими уравнениями:

— на положительной пластине: PbO₂ + H₂SO₄ = PbSO₄ + H₂O + 2e;

— на отрицательной пластине: Pb + H₂SO₄ = PbSO₄ + H₂ — 2e.

Количество запасаемой аккумулятором энергии (емкость акб) определяется объемом активной массы и электролита.

Поскольку автомобильная 12-вольтовая аккумуляторная батарея состоит из шести аккумуляторных элементов, соединенных в батарею последовательно, то по сути устройство, в повседневном обиходе называемое «аккумулятор», на самом деле — батарея из нескольких аккумуляторов.

Впервые серийно аккумуляторные батареи стали устанавливать на автомобили Cadillac в 1912 г. На первых автомобилях аккумуляторные батареи были снимаемые, т. к. из-за отсутствия бортового генератора после разряда их приходилось подзаряжать от внешнего источника тока.

В автомобиле аккумуляторная батарея выполняет три функции: во-первых, запускает двигатель, во-вторых, питает бортовые электрические устройства в то время, когда двигатель не работает, и, наконец, при работающем двигателе помогает генератору, когда тот не справляется с нагрузкой в бортовой электрической сети.

Выбрать аккумулятор по емкости вы можете на этой странице нашего сайта.

Проведение контрольно-тренировочного цикла (КТЦ) АКБ

Емкость аккумуляторных батарей измеряется в ампер-часах (Ач). При этом на корпусе батарей производители указывают номинальную емкость, которая не всегда равняется реальной. Последняя может отличаться от номинальной в пределах от 80% для отработавших определенный срок батарей до 110% и выше для новых вводимых в эксплуатацию. Это связано с тем, что в процессе эксплуатации реальная емкость постепенно меняется с сторону уменьшения ввиду воздействия таких факторов, как: условия эксплуатации, время эксплуатации, температурный режим эксплуатации режимы заряда и разряда, наличие и периодичность обслуживания и другие.

Как правило, аккумуляторные батареи считаются работоспособными до отдачи не менее 80% заявленной производителем номинальной емкости. Чтобы выявить этот предел работоспособности в процессе эксплуатации в течение всего срока службы необходимо периодически проводить проверку батарей на соответствие их заявленным характеристикам. Самый главный показатель здесь – это остаточная емкость аккумуляторов или, другими словами, фактическая, или как уже упоминалось ранее, реальная емкость на данный момент времени.

Для проведения контроля фактической емкости герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей проводится так называемый контрольно-тренировочный цикл (КТЦ), который заключается в подключении контрольной нагрузки к батарее в соответствии с технической спецификацией и разрядными таблицами завода-изготовителя для данного типа батарей до нормативного допустимо полного разряда с последующей фиксацией емкости на данный момент времени.

Периодичность проведения КТЦ не регламентирована, но рекомендуется проводить с регулярностью не реже одного раза в год и по необходимости в тех случаях, когда требуется определить отдаваемую аккумуляторной батареей емкость или оценить пригодность ее к дальнейшей эксплуатации.

Порядок проведения КТЦ

КТЦ рекомендовано проводить следующим образом.

Предварительно аккумуляторная батарея должна быть выдержана не менее 6 часов для выравнивания температуры элементов с окружающей средой помещения, где будет производиться КТЦ (20-25°С). Особенно это касается зимнего периода при отрицательных температурах.

Если температура в помещении находится в диапазоне от 18°С до 25°С, выходное напряжение зарядного устройства устанавливается равным номинальному значению зарядного напряжения, указанное производителем для данного типа аккумуляторных батарей. Точность поддержания величины зарядного напряжения при заряде должна быть не хуже ±1%. В большинстве случаев по предписанию производителей заряд батареи осуществляется постоянным напряжением 14,4-15,0В для 12-вольтовых моноблоков. Время заряда таким режимом составляет, как правило, не менее 10 часов. Ток заряда следует ограничить в пределах 0,1С10. Следует обратить внимание, что заряд необходимо провести полностью и без перерывов. Признаком окончания заряда батареи является снижение зарядного тока до величины, меньшей 1 мА на Ач номинальной емкости аккумулятора и ее стабилизации в течение последних 3 часов заряда.

Далее дать им в течение 1-2 часов отстояться для приведения повышенной температуры после заряда в нормальную в пределах 20-25°С и нормализации повышенного напряжения сразу после заряда в напряжение холостого хода (напряжение разомкнутой цепи).

После этого приступить к последующему контрольному разряду. Разряд осуществляется током 0,1С10 (или 0,1С20) до конечного напряжения 10,8 В (или 10,5 В) в зависимости от спецификации аккумуляторных батарей в соответствии с их разрядными таблицами постоянным током, представленными заводом-изготовителем, а также конечным напряжением разряда в соответствии с этими таблицами. Отданную аккумуляторной батареей емкость определяют умножением величины разрядного тока в амперах на время разряда в часах. Зафиксированная при этом снятая емкость представляет собой фактическую емкость батареи на данный момент времени.

В качестве примера можно рассмотреть вариант определения тока контрольного разряда герметизированной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи CSB серии TPL121500 номинальным напряжением 12В номинальной емкости 150Ач. Исходя из данных таблицы завода-изготовителя ток разряда аккумуляторной батареи при 10-часовом цикле до конечного напряжения 1,80 В/Эл. должен быть равным 15,0 Ампер. Это и есть ток 0,1С10 для данной серии аккумуляторных батарей.

Учитывая, что в таблице конечное напряжение разряда указано в В/элемент, а батарея состоит из 6 элементов, то конечное напряжение для всей аккумуляторной батареи должно составлять 1,80 В/Эл. × 6 Эл. = 10,8 Вольта. То есть, это и есть то конечное напряжение до которого необходимо разряжать эту аккумуляторную батарею при проведении КТЦ.

После контрольного разряда батарею необходимо незамедлительно полностью зарядить в соответствии с Руководством по эксплуатации завода-изготовителя.

Таким образом, контрольно-тренировочный цикл позволяет не только осуществить контроль технического состояния аккумуляторных батарей и проверки отдаваемой ими емкости, но и «исправления» отстающих аккумуляторов.

Батарея считается работоспособной при отдаче на 1 цикле не менее 90-95% емкости от заявленной. Батареи выходят на свою проектную мощность после 3-5 циклов в циклическом режиме эксплуатации или через 3-6 месяцев эксплуатации в буферном режиме.

В дальнейшем в процессе эксплуатации батарея считается работоспособной до отдачи не менее 80% номинальной емкости.

Проверка емкости аккумулятора: будет ли у вас необходимая мощность?

Знаете ли вы, достаточно ли у вас батареи для обеспечения электроэнергией вашего предприятия, когда вы теряете первичную рабочую мощность? Проверка емкости аккумулятора — важная часть обслуживания аккумулятора. Хотя многие другие методы тестирования позволяют оценить состояние батареи, тестирование емкости — единственный верный способ определить, выдержит ли батарея вашу критическую нагрузку, когда она вам понадобится. Тестирование емкости батареи позволяет узнать производительность и ожидаемый срок службы батареи, а также выявлять любые слабые элементы.

Типы проверки емкости аккумуляторов

Типы испытаний емкости батареи, которые обычно проводятся, — это приемочные испытания, испытания рабочих характеристик, модифицированные рабочие характеристики и сервисные испытания. Квалифицированный специалист по аккумуляторным батареям может помочь вам определить наилучшее тестирование.

• Приемочное испытание емкости аккумуляторной батареи — это испытание на постоянном токе новой аккумуляторной системы после завершения начальной и освежающей зарядки. Этот тип тестирования может проводиться на месте или после установки, чтобы убедиться, что новые батареи работают должным образом.
Тестирование емкости батареи
• Performance похоже на приемочное испытание, но выполняется на батареях, находящихся в эксплуатации. Аккумулятор проверяется после выравнивающего заряда. Это продолжает обеспечивать работоспособность батареи.
• Тестирование емкости батареи с модифицированными характеристиками — это проверка емкости батареи в состоянии «как было найдено» и ее способности обеспечивать высокоскоростную кратковременную нагрузку (часто самую высокую скорость рабочего цикла). Это подтвердит способность батареи выдерживать критический период рабочего цикла нагрузки, а также определит ее процентную долю от номинальной емкости.
• Проверка емкости служебной батареи обычно состоит из нескольких текущих шагов различной продолжительности. Оборудование для тестирования аккумуляторов запрограммировано на приложение нагрузок к аккумулятору, которые отражают проектный профиль рабочего цикла аккумулятора.

Преимущества тестирования емкости аккумулятора

Цель любого тестирования емкости аккумулятора — проверить емкость аккумулятора и то, как он будет работать под нагрузкой. Есть и другие преимущества того, что профессионал по аккумуляторным батареям выполнит и интерпретирует ваши тесты:

• Вы можете определить, где батарея находится на прогнозируемой кривой срока службы.
• Вы можете лучше спрогнозировать и составить бюджет для замены аккумуляторной системы.
• Вы можете найти слабые ячейки и плохие соединения и устранить их до того, как они станут серьезными проблемами.

Периодичность проверки емкости аккумулятора

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) предоставляет рекомендации по испытаниям, основанные на времени и условиях, для батарей различного химического состава после первоначального приемочного испытания.IEEE предоставляет их только в качестве рекомендаций, поскольку ваша среда или потребности могут отличаться. Специалист по аккумуляторным батареям поможет вам определить оптимальные временные рамки.

IEEE 450 Свинцово-кислотный вентилируемый (затопленный)

• Приемочные испытания при установке
• Емкость более 90 процентов — проверка каждые четыре-пять лет
• Пропускная способность от 80 до 90 процентов — тестируйте ежегодно
• Емкость менее 80 процентов — бюджет на замену аккумуляторной системы

IEEE 1188 Свинцово-кислотный клапан с регулируемым клапаном (VRLA)

• Приемочные испытания при установке
• Емкость более 90 процентов — проверка каждые четыре-пять лет
• Пропускная способность от 80 до 90 процентов — тестируйте ежегодно
• Емкость менее 80 процентов — бюджет на замену аккумуляторной системы

IEEE 1106 Никель-кадмий (NiCd)

• Приемочные испытания при установке
• Тестирование каждые пять лет
• Проверять ежегодно, если больше 1.Убыток 5% в год с момента последнего испытания
• Емкость менее 80 процентов — бюджет на замену аккумуляторной системы

По завершении тестирования должен быть предоставлен исчерпывающий отчет, содержащий следующее:

Проверенная батарея

• Информация о зарядном устройстве / источнике бесперебойного питания
• Предварительное испытание плавающих напряжений отдельных ячеек
• Характеристики разрядки аккумулятора

Кроме того, следует рекомендовать корректирующие действия для любых проблем, обнаруженных во время тестирования.

Проверка емкости аккумулятора имеет важное значение для надежности вашей схемы резервного питания. Обретите душевное спокойствие, воспользовавшись услугами специалиста по аккумуляторным батареям, который поможет составить ваш план.

Для получения дополнительной информации посетите https://pwrstoragesolutions.com или позвоните по телефону (346) 299-2124.

См. Топ-5 электромобилей по емкости аккумулятора по состоянию на 3 квартал 2021 года в США

В этом посте мы рассмотрим электромобили, внедорожники и пикапы, выпущенные (или скоро появящиеся) в США.С. с максимальной емкостью аккумулятора.

Сейчас интересное время для такого сравнения, поскольку Tesla больше не является единственным лидером, как это было несколько лет назад, когда это была единственная модель с батареей до 100 кВтч.

Давайте посмотрим на текущие цифры, которые намного превышают 24 кВтч Nissan LEAF в 2010 году.

Пятерка в нашем Топ-5 — это обновленный дуэт Tesla Model S / Model X, который, насколько нам известно, имеет около 100 единиц. Аккумулятор кВтч (как сообщается, 99 кВтч).

Это ненамного больше, чем у некоторых новых электромобилей, таких как Ford Mustang Mach-E (98.8 кВтч) и на несколько кВтч больше, чем у Audi e-tron / Audi e-tron Sportback (95 кВтч), Porsche Taycan / Porsche Taycan Cross Turismo / Audi e-tron GT (93,4 кВтч).

В версии Long Range модель S может получить до 405 миль (652 км) диапазона EPA без этой батареи.

2021 Tesla Model S

2021 Tesla Model S

Номер четыре — это предстоящий Mercedes-Benz EQS, который, как обещают, будет выпущен осенью этого года с полезной емкостью аккумулятора 107,8 кВтч, что заставляет нас поверить в то, что общая может быть примерно 115 кВтч (может быть, больше).

Дальность полета EPA с таким большим рюкзаком ниже, чем мы ожидали, но все же составляет 350 миль (547 км).

Аккумулятор Mercedes-Benz EQS

2022 Mercedes-Benz EQS 580 Edition

Аккумулятор Mercedes-Benz EQS

17 Фото

Следующим в списке идет недавно выпущенный Lucid Air с самой большой аккумуляторной батареей, когда-либо использовавшейся в серийном производстве. машина на 118 кВтч (суммарная мощность, как мы полагаем).

Эта батарея в сочетании с очень высокой эффективностью автомобиля позволила установить рекорд дальности полета EPA в 520 миль (837 км).Мы редко увидим эти автомобили на зарядных станциях, потому что в большинстве случаев им потребуется только зарядка дома и в пункте назначения.

Аккумулятор на 118 кВтч предназначен для начальной версии Dream Edition, в то время как более обычный Grand Touring будет оснащен 112 кВтч (запас хода будет аналогичным из-за более высокой эффективности).

Начало производства Lucid Air

Lucid Air Dream Edition

Пикап Rivian R1T и будущий внедорожник Rivian R1S оснащены еще большей двухъярусной аккумуляторной батареей, которая, по оценкам, имеет емкость около 135 кВтч.

Несмотря на размер и вес, R1T и R1S на самом деле имеют относительно большую дальность действия — более 300 миль без подзарядки.

• R1T: 505 км (314 миль)
• R1S: 508 км (316 миль)

Пикап R1T получит еще больший аккумулятор — около 180 кВт · ч для примерно 400 миль (644 км) диапазона EPA, что должно удерживать его в топ-5 в течение некоторого времени.

Rivian R1T

Rivian

Наконец, самый крупный из них — GMC Hummer EV — должен выйти на рынок до конца этого года.У него чудовищные размеры и такая же большая, но пока не раскрытая емкость аккумулятора. По нашим оценкам, это должно быть около 200 кВтч.

Ожидается, что дальность действия превысит 350 миль (563 км), что означает, что он будет съедать киловатт-час каждые две мили или около того.

За GMC Hummer EV в 2023 году последует внедорожник GMC Hummer EV с зеркальными характеристиками (см. Оба здесь).

2022 GMC Hummer EV Dune

2022 GMC Hummer EV

км / ч Диапазон Lucid Air Dream Edition (19 дюймов) 902
(270 км / ч)
(201 км / ч)
(322 км / ч)

Модель	Привод	Аккумулятор (кВтч)			(сек)	Верхняя Скорость
2022 GMC Hummer EV Pickup (Edition 1)	AWD	200 *	350 миль * (563 км)		0 *
2022 Lucid Air Dream Edition Performance (19 дюймов)	AWD	118	471 миль (758 км)	2,5	168 миль в час
2022 Lucid Air Dream Edition Performance (21 дюйм)	AWD	118	451 миль (726 км)	2,42	168 миль / ч (270 2022 км / ч)
AWD	118	520 миль (837 км)	2.7	168 миль / ч (270 км / ч)
2022 Lucid Air Dream Edition Range (21 «)	AWD	118	481 миль (774 км)	14 2,74
2022 Lucid Air Grand Touring (19 дюймов)	AWD	112	516 миль (830 км)	3,0	168 миль / ч (270 км / ч) )
2022 Lucid Air Grand Touring (21 «)	AWD	112	469 миль (755 км)	3.0	168 миль / ч (270 км / ч)
2022 Mercedes EQS 450+ (RWD; 20 «)	RWD	115 *	350 миль (563 км)	5,5	5,5	130 миль / ч (209 км / ч)
2022 Mercedes EQS 580 4MATIC (AWD; 21 «)	AWD	115 *	340 миль (547 км)	4,1	130 миль / ч (209 км / ч)
2022 Rivian R1S (большой пакет, 21 дюйм)	AWD	135 *	316 миль (508 км)	3.0	125 миль / ч (201 км / ч)
2022 Rivian R1T (большой пакет, 21 дюйм)	AWD	135 *	314 миль (505 км) 125	3,0	3,0
2022 Rivian R1T (Max pack, 21 «)	AWD	180 *	400 миль * (644 км)	3,2	125 миль / ч 201 км / ч)
2021 Tesla Model S Long Range (AWD) 19 дюймов	AWD	100 *	405 миль (652 км)	3.1	155 миль / ч (249 км / ч)
2021 Tesla Model S Plaid 19 «	AWD	100 *	396 миль * (637 км)	1,99 *
2021 Tesla Model S Plaid 21 «	AWD	100 *	348 миль (560 км)	1,99 *	200 миль / ч (322 )
2021 Tesla Model X Long Range (AWD) 20 дюймов	AWD	100 *	360 миль * (579 км)	3.8	155 миль / ч (249 км / ч)
2021 Tesla Model X Plaid 20 «	AWD	100 *	340 миль * (547 км)	2,5	163 (262 км / ч)

* оценочные / неофициальные значения

Разборка Apple Watch Series 7 показывает емкость аккумулятора, обновления дисплея и многое другое

С мероприятием Apple на этой неделе и предстоящим выпуском новых моделей MacBook Pro это Легко забыть, что Apple Watch Series 7 вышли только в прошлую пятницу.Тем не менее, iFixit не забыл и провел одну из своих традиционных разборок новейшего носимого на запястье устройства Apple.

Сегодняшняя разборка включает модели часов с диаметром 41 и 45 мм и раскрывает некоторые секреты, о которых мы раньше не знали. 45-миллиметровый Apple Watch Series 7‌ имеет внутри аккумулятор емкостью 1,189 Вт-ч (309 мАч), что на 1,6% больше, чем аккумулятор 1,17 Вт-ч в 44-миллиметровом корпусе Series 6.

Series 7 слева, Series 6 справа (модели 44/45 мм)

41 мм ‌Apple Watch Series 7‌ имеет циферблат 1.Батарея 094 Втч, что на 6,8% больше, чем батарея 1,024 Втч в 40-миллиметровой модели предыдущего поколения. Обе батареи имеют немного более широкие размеры, но iFixit говорит, что увеличение, скорее всего, произойдет за счет новых, более ярких дисплеев, а не увеличения срока службы батареи.

Внутреннее устройство Series 7 похоже на Series 6, но есть небольшие отличия, например, снятие кронштейна там, где когда-то находился диагностический порт.

Series 7 слева, Series 6 справа (модели 44/45 мм)

Apple рекламировала пыленепроницаемость IP6X для Series 7, которая, возможно, была и у более старых моделей, но Apple просто не сделала этого. тест на аттестацию.Однако есть некоторые новые меры защиты от проникновения, такие как сетка, закрывающая решетку динамика. Удаление диагностического порта также может способствовать защите от пыли, а удаление этого порта позволяет сэкономить внутреннее пространство.

iFixit объединился с бывшими инженерами Apple, которые работают в Instrumental для разборки, что дало нам дополнительную информацию о том, почему Apple Watch могли задержаться до своего октябрьского запуска.

Согласно iFixit, «Apple Watch Series 7» имеет новую технологию отображения, которая, вероятно, была «огромной проблемой при производстве в масштабе».«Новые Apple Watch, похоже, оснащены сенсорной OLED-панелью или сенсорной панелью, которая также используется в iPhone 13. Apple также использует только один гибкий кабель для дисплея вместо двух, что iFixit утверждает, что это «нетривиальное изменение».

Каждый разбор сопровождается оценкой ремонта, и Series 7 заработал 6 баллов из 10. iFixit говорит, что замена дисплея и Taptic Engine «отлично сработала» при его тестировании, как и замена батареи.

DC 12V 24V 36V 48V 72V Измеритель заряда батареи, индикатор индикатора напряжения монитора емкости батареи, тестер свинцово-кислотных и литий-ионных батарей, для гольф-кара RV Marine Boat Club Автомобильный мотоцикл — с сигнализацией, зеленый —

Цвет: Зеленый

Этот измеритель батареи широко используется в свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторах.

Может определять емкость и напряжение аккумулятора.

С функцией мгновенного оповещения при низком уровне заряда батареи.

Лучший друг для вашего гольф-мобиля, автофургона, морской пехоты, клубной машины, мотоцикла.

Широкий диапазон рабочего напряжения, 12-84 В постоянного тока

3 модели на выбор с помощью функциональной кнопки: емкость аккумулятора, напряжение в реальном времени и выключение

«Новая функция мигающего сигнала тревоги запускается автоматически, когда емкость аккумулятора меньше 20%.

Четкий и яркий цифровой ЖК-дисплей, водонепроницаемый экран из ПВХ

Защита от обратного, процент электричества, значение напряжения точного отображения, точность напряжения 1%

Низкое энергопотребление

Маленький размер и портативный, подключен к аккумулятор, подключи и работай легко в использовании

Технические параметры:

Рабочее напряжение: 12-84 В постоянного тока

Рабочий ток:

Рабочая температура: 0 ℃ -40 º

Дисплей: емкость / напряжение

Подсветка: Зеленый

Материал: АБС-пластик

Размеры продукта (ШхГхВ): 2.41 «x1,31» x0,53 «/ 61,3 x 33,3 x 13,5 мм

Размеры монтажного отверстия (Ш x Г) 2,3″ x 1,12 «/ 58,5 x 28,5 мм

Метод установки: с пряжкой, винты не требуются; поддержка Клеммный провод 30 см, простой в обслуживании

Вес нетто: 0,7 унции / 20 г

Применимая спецификация аккумулятора:

Свинцово-кислотный аккумулятор 12 В, 24 В, 36 В, 48 В; Литий-ионный аккумулятор серии 3-15

Применимый аккумулятор тип:

Тройная литиевая батарея, полимерная литий-ионная батарея, литий-ионная батарея, аккумуляторная батарея, водная батарея

Применение:

Подходит для портативных устройств, тележек для гольфа, автофургонов, морских судов, лодок, клубных автомобилей, мотоциклов , автомобиль, велосипед, скутер, грузовик, средство передвижения, водный мотоцикл, вилочный погрузчик, электромобиль, балансир, самобалансирующийся автомобиль

В коплект входит:

1 х счетчик батареи постоянного тока

1 х клеммный провод

• Прогнозируемая мировая емкость литий-ионных аккумуляторов по странам на 2021 год

• Прогнозируемая глобальная емкость литий-ионных аккумуляторов по странам в 2021 году | Statista

Пожалуйста, создайте учетную запись сотрудника, чтобы иметь возможность отмечать статистику как избранную.Затем вы можете получить доступ к своей любимой статистике через звездочку в заголовке.

Зарегистрируйтесь сейчас

Пожалуйста, авторизуйтесь, перейдя в «Моя учетная запись» → «Администрирование». После этого вы сможете отмечать статистику как избранную и использовать персональные статистические оповещения.

Аутентифицировать

Сохранить статистику в формате.Формат XLS

Вы можете загрузить эту статистику только как премиум-пользователь.

Сохранить статистику в формате .PNG

Вы можете скачать эту статистику только как премиум-пользователь.

Сохранить статистику в формате .PDF

Вы можете загрузить эту статистику только как премиум-пользователь.

Показать ссылки на источники

Как премиум-пользователь вы получаете доступ к подробным ссылкам на источники и справочной информации об этой статистике.

Показать подробную информацию об этой статистике

Как премиум-пользователь вы получаете доступ к справочной информации и сведениям о выпуске этой статистики.

Статистика закладок

Как только эта статистика будет обновлена, вы сразу же получите уведомление по электронной почте.

Да, сохранить как избранное!

… и облегчить мою исследовательскую жизнь.

Изменить параметры статистики

Для использования этой функции вам потребуется как минимум Одиночная учетная запись .

Базовая учетная запись

Познакомьтесь с платформой

У вас есть доступ только к базовой статистике.
Эта статистика не учтена в вашем аккаунте.

Единая учетная запись

Идеальная учетная запись начального уровня для индивидуальных пользователей

• Мгновенный доступ к статистике за 1 мес
• Скачать в форматах XLS, PDF и PNG
• Подробные ссылки

$ 59 $ 39 / месяц *

в первые 12 месяцев

Корпоративный аккаунт

Полный доступ

Корпоративное решение, включающее все функции.

* Цены не включают налог с продаж.

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

самая важная статистика Дополнительная статистика

Узнайте больше о том, как Statista может поддержать ваш бизнес.

S&P Global Market Intelligence. (16 февраля 2021 г.). Прогнозируемая емкость литий-ионных аккумуляторов в мире в период с 2021 по 2025 год в разбивке по странам (в гигаватт-часах) [График]. В Statista. Получено 5 ноября 2021 г. с сайта https://www.statista.com/statistics/1246648/projected-global-lithium-ion-battery-capacity-by-country/

S&P Global Market Intelligence. «Прогнозируемая емкость литий-ионных аккумуляторов в мире в период с 2021 по 2025 год в разбивке по странам (в гигаватт-часах)». Диаграмма. 16 февраля 2021 г.Statista. По состоянию на 5 ноября 2021 г. https://www.statista.com/statistics/1246648/projected-global-lithium-ion-battery-capacity-by-country/

S&P Global Market Intelligence. (2021 г.). Прогнозируемая емкость литий-ионных аккумуляторов в мире в период с 2021 по 2025 год в разбивке по странам (в гигаватт-часах). Statista. Statista Inc .. Дата обращения: 5 ноября 2021 г. https://www.statista.com/statistics/1246648/projected-global-lithium-ion-battery-capacity-by-country/

S&P Global Market Intelligence.«Прогнозируемая глобальная емкость литий-ионных аккумуляторов в период с 2021 по 2025 годы по странам (в гигаватт-часах)». Statista, Statista Inc., 16 февраля 2021 г., https://www.statista.com/statistics/1246648/projected-global-lithium-ion-battery-capacity-by-country/

S&P Global Market Intelligence, Прогнозируемый глобальный литий -ионная емкость аккумулятора в период с 2021 по 2025 год, по странам (в гигаватт-часах), Statista, https://www.statista.com/statistics/1246648/projected-global-lithium-ion-battery-capacity-by-country/ (последний посетил 5 ноября 2021 г.)

Увеличение емкости аккумулятора: повышается уровень Si

Литий-ионные аккумуляторы можно найти практически в каждом портативном электрическом устройстве, которое мы используем сегодня.Наша современная жизнь зависит от этой технологии — от чистки зубов электрической зубной щеткой по утрам до работы на ноутбуке из дома и до смартфонов, которые мы используем, чтобы поддерживать связь с нашими друзьями и семьей. По прогнозам, использование литий-ионных батарей будет продолжать расти не только для портативной электроники, но и для транспорта (электромобили и даже самолеты будущего), а также в масштабах коммунальных услуг для поддержки национальной энергосистемы.

При таком высоком спросе на литий-ионные батареи также возрастает потребность в них, чтобы уместить огромное количество энергии с минимально возможными массой и объемом.Для достижения этой цели в настоящее время ведутся значительные исследования по разработке аккумуляторов с еще большей плотностью энергии, позволяющих увеличить емкость хранения на единицу массы.

Недавно мы исследовали использование анодов MXene в литий-ионных батареях, демонстрирующих улучшенную емкость по сравнению с традиционными графитовыми анодами. Теперь мы рассмотрим альтернативный анод для литий-ионных батарей: материалы на основе кремния.

Графит и кремниевые аноды

Итак, как нам улучшить емкость аккумулятора? Емкость аккумулятора в значительной степени зависит от материалов, из которых сделаны его электроды: анода и катода.Термин «удельная емкость» используется для описания характеристик электрода. Удельная емкость определяет количество электрического заряда («миллиампер-часы» или мАч), которое материал может доставить на грамм материала.

В литий-ионной батарее носителем электрического заряда является положительно заряженный ион лития. Ионы лития связываются с анодом при зарядке и перетекают на катод при разрядке. Чем выше удельная емкость электрода, тем больше ионов лития может связываться с электродом, что приводит к большей емкости литий-ионного аккумулятора.Более высокая емкость памяти означает, что электрические устройства, такие как ваш телефон, планшет или ноутбук, смогут дольше работать без подзарядки. Точно так же можно увеличить запас хода при использовании в электромобилях (электромобилях).

Самым коммерчески популярным анодным материалом в литий-ионных батареях является графит, дешевый и надежный вид углерода. Графит имеет удельную емкость 372 мАч / г. По сути, это связано с тем, что один ион лития может поглощаться из расчета на 6 атомов углерода в графите при полном заряде (LiC ₆ ).

Итак, есть ли другие материалы, которые могут иметь гораздо большую емкость? да. Кремниевые аноды могут иметь гораздо более высокую удельную емкость — около 3600 мАч / г, что в десять раз превышает емкость графитовых анодов. Это связано с тем, что каждый атом кремния может связываться с 3,75 ионами лития (Li _3,75 Si). В результате кремниевые аноды могут связывать гораздо больше ионов лития при полном заряде по сравнению с графитом.

Однако при такой огромной теоретической способности хранить ионы лития необходимо преодолеть значительные технические препятствия, прежде чем кремний может быть использован в качестве анодного материала.Что происходит, когда кремниевый анод поглощает такое большое количество ионов лития при зарядке? Анод должен разбухать более чем на 300% по объему (по сравнению с ~ 7-10% для графитовых анодов). Когда батарея разряжена, ионы лития вытекают из кремниевого анода, заставляя кремниевый анод сжиматься до своего первоначального объема. Эти колебания размера вызывают трещины в кремниевом аноде и, в конечном итоге, «измельчение» анода, что необратимо снижает характеристики накопления энергии, что приводит к снижению срока службы.

Значительные исследования были сосредоточены на стабилизации кремниевых анодов для уменьшения набухания, предотвращения растрескивания и увеличения срока службы. Было разработано несколько стратегий, включая объединение кремния с другими элементами для формирования кремниевых композитов или использование кремния наноразмеров.

Кремниевые композитные аноды

Обычно часть графита в анодах заменяют металлическим кремнием или оксидом для улучшения емкости без чрезмерного набухания. Tesla уже использует небольшое количество кремния в графитовом аноде в батареях своих более поздних моделей электромобилей, чтобы со временем увеличить количество кремния.

Sila Nanotechnologies, стартап из Кремниевой долины, был соучредителем в 2011 году Джином Бердичевским, бывшим инженером Tesla. Их анод, в котором преобладает кремний, заключает атомы кремния в пористые наноразмерные оболочки, сделанные из неграфитовых материалов, что позволяет кремнию расширяться, защищая его от растрескивания. Компания утверждает, что эта технология может увеличить емкость литий-ионной батареи до 40%, и объявила о партнерстве с BMW и Daimler AG, которые намерены использовать эту технологию в электромобилях к 2023 году.

Компания

NanoGraf Technologies разработала анод, в котором частицы кремния заделаны между листами графена. Пространство между листами позволяет кремниевой камере набухать, одновременно защищая анод от растрескивания, увеличивая количество энергии в литий-ионной батарее до 30%. Они работают с Консорциумом передовых аккумуляторов США (USABC), который является партнерством Fiat Chrysler, Ford, GM и Департамента энергетики США, чтобы использовать их технологии для питания электромобилей следующего поколения.

Совсем недавно исследователи из Центра исследований накопления энергии Корейского института науки и технологий (KIST) разработали гибридный композитный анод кремний-углерод (Si-C). Доктор Юнг и его команда сосредоточились на использовании обычных бытовых материалов, таких как крахмал, вода и масло, для стабилизации кремния. Кремний связывается с углеродом во время нагрева, предотвращая расширение кремния во время зарядки.

Результат: Si-C анод с удельной емкостью 1800 мАч / г, что в четыре раза больше, чем у стандартного графитового анода.Если анод используется в батарее электромобиля, ожидается, что запас хода более чем удвоится по сравнению со стандартными батареями электромобиля. Кроме того, батареи смогли зарядиться до более чем 80% емкости всего за 5 минут, а емкость оставалась стабильной более 500 циклов. Простой производственный процесс в дополнение к дешевым и доступным исходным материалам для этих Si-C анодов означает, что они могут быть легко коммерциализированы и серийно производиться.

Наноразмерный кремний

Комбинация кремния с другими элементами означает, что анод не может связываться с таким количеством ионов лития, как анод на чисто кремниевой основе.Чем выше количество кремния, тем больше ионов лития может связываться с анодом, что приводит к более высокой удельной емкости. Меньшие размеры частиц способны выдерживать более высокие уровни механического напряжения, поэтому уменьшение размера частиц кремния до наномасштаба предотвращает растрескивание, поскольку анод поглощает и высвобождает ионы лития, без необходимости объединения с другими элементами.

Компания Amprius Technologies запатентовала аноды из 100% кремниевых нанопроволок, в которых используются одни из самых энергоемких литий-ионных аккумуляторов в мире с улучшением плотности энергии на 50% по сравнению со стандартными литий-ионными аккумуляторами.Недавно они объявили о партнерстве с Airbus для использования своих технологий в программе Zephyr: ведущего в мире солнечно-электрического стратосферного беспилотного летательного аппарата (БПЛА).

Компания

OneD Material разработала SiNANOde ^® , анод, в котором кремниевые нанопроволоки выращиваются на частицах графита с использованием газообразного силана. Недавно они увеличили производство SiNANOde ^® с 10 до 100 тонн в год. У компании есть растущий портфель патентов, включающий более 200 патентов в этой области, охватывающих широкий спектр наноструктур, подходящих для приложений хранения энергии, и методов их производства.

Будущее?

Аноды на основе кремния могут стать следующим большим шагом вперед в увеличении емкости литий-ионных батарей. Во время Дня батареи 22 сентября 2020 года генеральный директор Tesla Илон Маск рекламировал кремний как решение для увеличения емкости и снижения стоимости аккумуляторов Tesla для электромобилей. Они намерены использовать кремний металлургического сорта, чтобы снизить производственные затраты. Чтобы решить проблему объемного расширения, Тесла намеревается соединить кремний с дешевым эластичным ионопроводящим полимером вместе с эластичным связующим.

Однако необходимы дополнительные исследования для разработки кремниевых анодов, способных полностью раскрыть свой потенциал. Тем не менее ожидается, что к 2025 году мировой рынок кремниевых анодных батарей достигнет 177 миллионов долларов, при этом Европа будет занимать вторую по величине долю рынка после Азии. Сами Tesla ожидают, что кремний будет доминировать на рынке анодов в ближайшие 5-7 лет. Очевидно, что потенциал кремниевых анодов с каждым днем ​​привлекает все больше инвестиций и исследований, и ожидается, что кремниевые аноды появятся в большем количестве электрических устройств и электромобилей в течение следующих нескольких лет.

Оценка замираний емкости аккумулятора с использованием анализа возрастающей емкости на основе силы

Традиционно методы контроля состояния литий-ионных батарей основаны на измерениях напряжения и тока. В этой статье представлен новый метод использования механического, а не электрического сигнала в методе инкрементного анализа емкости (ICA). Этот метод строит кривые приращения емкости на основе измеренного усилия (ICF), а не напряжения (ICV). Сила измеряется на поверхности элемента при сжатии в приспособлении, которое имитирует сборку аккумуляторной батареи и предварительную нагрузку.Анализ выполняется на основе данных, собранных из призматических литий-ионных никель-марганцево-кобальтовых ячеек, находящихся в циклическом режиме. Для химии NMC метод ICF может дополнять или заменять метод ICV по следующим причинам. Идентифицированные пики ICV сосредоточены около 40% состояния заряда (SOC), в то время как пики метода ICF сосредоточены около 70% SOC, что указывает на то, что ICF можно использовать чаще, потому что более вероятно, что электромобиль (EV ) или подключаемый гибридный электромобиль (PHEV) преодолеет 70% -ный диапазон SOC, чем 40% -ный SOC.Кроме того, отношение сигнал / шум (SNR) силового сигнала в четыре раза больше, чем сигнал напряжения при использовании датчиков лабораторного класса. Показано, что предложенный метод ICF позволяет достичь точности 0,42% в оценке емкости при разряде постоянного тока с низкой скоростью C. В будущей работе будет изучено применение метода оценки емкости при зарядке и эксплуатации при высоких скоростях C путем рассмотрения переходного поведения силы, так что будет разработана онлайн-методология для оценки емкости.

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы

были одними из наиболее популярных вариантов для использования в качестве источников питания в электромобилях (EV) и гибридных электромобилях (HEV). Их популярность объясняется их высокой плотностью энергии и мощности, а также их способностью достигать больших пробегов. Однако их характеристики страдают от старения и деградации ^1,29,33 , что необходимо учитывать и учитывать для достижения эффективных долгосрочных характеристик. Таким образом, значительные исследования были сосредоточены на попытке понять механизмы старения в литий-ионных элементах и ​​связать их с измеримыми и идентифицируемыми функциями, чтобы улучшить использование и надежность этих элементов с помощью системы управления батареями (BMS).Мощность и емкость являются важными факторами, используемыми для определения состояния здоровья (SOH). SOH батареи обычно количественно определяется с использованием либо увеличения сопротивления ^{3,8,17,18,25,32} , либо потери емкости. ^9,13,35,36 В этой статье основное внимание уделяется параметру замирания емкости SOH.

В литературе представлено несколько методов оценки старения батареи. Традиционные и традиционные методы основаны на измерениях напряжения. В циклической вольтамперометрии (CV) потенциал электрода линейно нарастает во времени. ¹² И результирующий ток отображается в зависимости от напряжения. Пики на CV указывают на реакции, а изменение их местоположения коррелирует со старением. Метод функции плотности вероятности (PDF) применяет гистограмму к данным напряжения заряда / разряда ячейки для извлечения кривой PDF. ¹⁰ По мере разрушения ячейки кривая PDF смещается, что позволяет обнаруживать старение. Другой широко известный метод — метод дифференциального напряжения (DV). ^5,14,34 Этот метод строит график зависимости напряжения от емкости по отношению к емкости (dV / dQ по сравнению с Q).Наконец, одним из самых последних методов в литературе является анализ наращиваемой мощности (ICA). ^7,14,35,36 Во многих химических элементах ячейки характеризуются плато напряжения для широкого диапазона SOC. Метод ICA строит график приращения емкости по напряжению ( dQ / dV ) по отношению к напряжению, что позволяет четко идентифицировать пики, где их расположение относительно напряжения коррелирует с уменьшением емкости. Недавно было показано, что этот метод предсказывает снижение емкости с ошибкой менее 1%. ³⁵

Несмотря на то, что метод ICA оказался точным при оценке замирания мощности, он все же имеет некоторые серьезные недостатки. Во-первых, метод чувствителен к шумам и точности измерений напряжения. Вычисление разницы напряжения в областях с ровным напряжением относительно SOC может привести к шуму (поскольку dV ≈ 0). Это особенно характерно для литий-железо-фосфатных элементов (LFP), которые характеризуются плоскими кривыми напряжения. Во-вторых, в зависимости от химического состава и согласования анод / катод, пики ICA в разряде сосредоточены в диапазоне низких значений SOC.Например, в случае элемента из оксида никеля-марганца-кобальта (NMC) пики ICA сосредоточены около 40%. Это означает, что ячейка должна работать в диапазоне низких значений SOC (ниже 40%), чтобы оценивать и контролировать замирание мощности.

В более поздних работах основное внимание уделялось пониманию и моделированию механического поведения батарей ^19,20,23,31 в попытке предоставить лучшие средства для оценки состояний батареи, в основном SOC и SOH. В исх. 20, было показано, что измерения силы могут уменьшить среднее и стандартное отклонение ошибки оценки SOC до 50% в некоторых регионах.Авторы работы. 23 показывают, что, в отличие от напряжения, которое минимально изменяется с изменением C-скорости, деформация может значительно изменяться и может использоваться для характеристики динамических состояний системы. Совсем недавно другие методы исследовали первую и вторую производную деформации по отношению к заряду путем измерения деформации на поверхности батареи во время зарядки и разрядки. Обратите внимание, что эти методы были применены к батарее, которая ничем не ограничена и может свободно расширяться. В исх.31 показано, что вторая производная деформации в отношении емкости демонстрирует такой же сдвиг пиков, что и в случае метода DV, когда клетка разлагается более последовательным и надежным образом. Кроме того, в аккумуляторной батарее, где расширение ячеек ограничено, измерение деформации может быть затруднено и может привести к низкому отношению сигнал / шум, что делает методы, такие как представленные в Ref. 31, сложно реализовать.

В этой статье основное внимание уделяется механическому поведению упакованных ячеек и тому, как измеренное усилие можно использовать для более точной оценки емкости.Метод ICA используется для получения кривых IC по измеренной силе. В литий-ионных аккумуляторах зарядка вызывает изменение объема или набухание электродов, поскольку ионы лития интеркалируют в отрицательный электрод. Авторы работы. 31 предлагает метод, который использует измерения расширения без батареи. Однако в приложениях, где аккумуляторы скреплены в блоке для предотвращения расширения, как в случае реального транспортного средства, набухание вызывает напряжение. Это напряжение можно измерить с помощью датчика силы, установленного на торцевых пластинах блока или модуля ячеек, как описано в разд.Измерения силы. Таким образом, полученное в результате измеренное усилие можно использовать в анализе приращения пропускной способности.

Инкрементальный анализ емкости, основанный на измерениях силы (ICF), является многообещающим методом, поскольку процентное изменение силы (68%) намного больше, чем напряжение (27%), а минимальный наклон кривой силы составляет 0,5% от полной шкалы /% SOC. в то время как для напряжения это 0,1% полной шкалы /% SOC. Пиковая производная силы dF / dQ составляет 62 фунта / Ач, в то время как для напряжения dV / dQ она равна 0.2 В / Ач. Стандартное отклонение при измерении напряжения составляет около 1 мВ, что дает SNR 1,3, в то время как для датчика силы оно составляет 0,2 Н (0,04 фунта), а результирующее SNR составляет 4. Это упрощает вычисление производной силы и снижает чувствительность к шуму, который позволяет использовать недорогие датчики силы. Поскольку относительное изменение силы больше, чем напряжение, результирующее отношение сигнал / шум при построении кривых приращения емкости больше для ICF, чем для ICV, как показано в разд. Дополнительный анализ емкости для оценки оптовой емкости.В случае ячейки NMC пики ICF возникают около 70% SOC, а пики ICV — около 40% SOC. Следовательно, предлагаемый мониторинг SOH на основе ICF может обновляться чаще при регулярном использовании EV или PHEV, включая короткие поездки, когда SOC обычно не опускается ниже 50%.

Этот документ организован следующим образом: во-первых, экспериментальный раздел показывает экспериментальное приспособление для измерения силы и экспериментальный протокол, используемый для исследования деградации. Измеренные потери мощности, рассчитанные при разряде 1С, представлены в разделе «Емкость».Затем метод ICF показан в разделе «Анализ наращиваемой емкости для оценки объемной емкости» и «Анализ добавочной емкости для оценки емкости отдельных ячеек для оценки общей емкости и емкости отдельных ячеек». Наконец, зависимость метода ICF от скорости C исследуется в разд. Зависимость от C-ставки.

Измерения силы

Батареи, используемые в этом исследовании, представляют собой литиево-никель-марганцево-кобальтовые (NMC) оксидные батареи. Каждая батарея 120 × 85 × 12.7 мм при номинальной емкости 5 Ач. Рулон желе с плоской намоткой заключен в алюминиевый твердый корпус батареи. Рулон с желе не заполняет всю камеру, поэтому по бокам и в верхней части ячейки остаются воздушные зазоры. Структура рулона с желе приводит к расширению электрода в направлении, перпендикулярном его наибольшей поверхности. ²³ Ячейки NMC были извлечены из аккумуляторной батареи HEV. В аккумуляторной батарее транспортного средства несколько ячеек уложены вместе в массив и стеснены вместе при сжатии для предотвращения расширения.Таким образом, поскольку эти ячейки циклически меняются в транспортном средстве, будет легче измерить напряжение, а не напряжение. Чтобы имитировать типичные условия блока для идентичных приспособлений, были изготовлены состоящие из трех литий-ионных батарей каждая, как показано на рисунке 1. Поскольку оценка SOH или потери мощности является основной целью этого исследования, четыре приспособления предназначены для проверки эффекта. номинального рабочего SOC и начальных условий предварительной нагрузки на скорость разрушения ячеек. Подробности экспериментов по деградации представлены в разд.Эксперименты по деградации. Каждое приспособление имеет две торцевые пластины из гаролита, между которыми находятся 3 батареи, средняя пластина из гаролита и датчик нагрузки. Приспособление скреплено болтами с контргайками, чтобы предотвратить его ослабление. Датчик нагрузки представляет собой датчик нагрузки Omega на 500 фунтов (LC305-500) (тензометрического типа) с точностью до 1 фунта. Средняя пластина из гаролита предназначена для использования в качестве разделителя между тензодатчиком и аккумуляторными элементами. Это сделано для предотвращения воздействия тензодатчика непосредственно на аккумулятор и для равномерного распределения силы.Средняя пластина также немного приподнята над землей, чтобы трение о грунт не поглотило часть силы, прилагаемой ячейками. Элементы разделены пластиковой прокладкой, также взятой из блока HEV, с углублениями на ней, чтобы позволить воздуху течь между элементами для охлаждения, а также поддерживать сжатие между батареями.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1. Схема, показывающая 3 ионно-литиевых элемента, зажатых между двумя торцевыми пластинами из гаролита. Датчик нагрузки установлен для измерения силы из-за расширения ячейки. Торцевые пластины скреплены болтами, а средняя пластина из гаролита предназначена для работы в качестве разделителя между ячейками и датчиком нагрузки.

Поскольку тепловое расширение материала ячеек может привести к измеряемой деформации или расширению ячеек, ²¹ влияя на силу, важно, чтобы температура ячеек измерялась и тепловое расширение принималось во внимание.Датчики резистивного температурного детектора (RTD) были установлены на средней батарее каждого приспособления. Матрицы RTD были изготовлены из гибкой каптоновой подложки и состоят из платины с номинальным сопротивлением 100 Ом. Они имеют толщину менее 100 мкм и точность 0,5 ° C. Было показано, что эти RTD улучшают наблюдаемость и сходимость оценки внутренней температуры батареи по сравнению с обычным термисторным датчиком, размещенным рядом с выступами. ²⁷ Точная оценка температуры ядра ячейки важна при высоких скоростях C для выяснения того, какая часть наблюдаемой силы связана с тепловым расширением, а какая — с интеркаляцией ионов лития.Все данные дискретизируются с частотой 1 Гц. Светильники размещаются в термокамере для контроля температуры окружающей среды.

Эксперименты по деградации

Как правило, количественный анализ деградации основан либо на уменьшении емкости ^9,13 , либо на росте внутреннего сопротивления батареи. ^{3,8,17,18,25,32} В этом документе основное внимание уделяется уменьшению емкости, поскольку это очень важно для ряда электромобилей и может быть важным в будущем для гибридов, если рабочее окно SOC для них батареи расширяются.Поскольку показано, что механизмы, связанные со старением, связаны с механическими воздействиями, ^33,37 эти 4 приспособления предназначены для проверки деградации при циклической работе с одним и тем же профилем тока при различных состояниях заряда (SOC) и начальных условиях предварительной нагрузки. Показано, что уменьшение емкости происходит медленнее при более низких значениях SOC, как показано в других исследованиях, ^11,16,28 , возможно, из-за более низких объемных нагрузок на батарею. ¹⁵ Таким образом, в таблице I показаны номинальные значения SOC и усилия предварительного натяга для всех 4 креплений.Номинальное значение SOC определяется как номинальное значение SOC, при котором происходит цикл работы элемента, а предварительная нагрузка — это начальная сила, которая используется для зажима элементов перед любыми экспериментами по деградации. Предварительная нагрузка установлена ​​на начальное значение SOC, равное 50%, при температуре 25 ^o ° C для всех 4 креплений.

Таблица I. Рабочие условия для всех 4 приспособлений.

(1 st ступень / 2 nd ступень)	Крепление 1	Крепление 2	Крепление 3	Крепление 4
Начальное SOC [%]	33/40	50/50	66/60	50/50
Температура окружающей среды [° C]	25/10	25/10	25/10	25/10
Начальная предварительная нагрузка [фунты]	168/168	168/168	168/168	334/334
ΔSOC [%]	20/26	20/26	20/26	20/26
Δ Напряжение [В]	0.46 / 0,62	0,41 / 0,48	0,43 / 0,48	0,41 / 0,47
Δ Сила [фунты]	47/81	33/66	21/47	37/71

Обратите внимание, что это двухэтапный эксперимент по деградации. На первом этапе эксперимента приспособления с 1 по 4 устанавливаются на {33, 50, 66, 50}% начальных SOC и предварительную нагрузку на {168, 168, 168, 334} фунтов соответственно при температуре окружающей среды 10 ° C. . На втором этапе эксперимента ток масштабируется с коэффициентом 1.3, и температура окружающей среды повышается до 25 ° C. Поскольку ток масштабируется на втором этапе, начальные значения SOC для устройств 1 и 3 пришлось переместить ближе к 50% SOC, иначе пределы напряжения будут нарушены из-за высоких значений тока. В частности, приспособления с 1 по 4 устанавливаются на {40, 50, 60, 50}% начальных SOC без изменения предварительной нагрузки. Двухэтапный эксперимент был разработан для разработки модели прогнозирования потери емкости батареи с учетом условий эксплуатации, таких как накопленный А -ч, рабочий SOC и температура. ²⁸ Повышенный ток и температура ступени 2 ^и были выбраны для исследования условий, которые могут привести к более высокой скорости деградации. Использовались те же ячейки, поскольку в конце первой стадии наблюдалась лишь небольшая потеря емкости, в отличие от использования свежих ячеек.

Профиль тока, поддерживающий заряд, используется для циклирования ячеек. Профиль тока аккумулятора является результатом распределения мощности гибридного автомобиля, полученного во время фактического движения.Светильники соединены последовательно, и, следовательно, один и тот же ток проходит через все ячейки во всех светильниках. Подробности текущего профиля подробно описаны в Приложении A. После непрерывного цикла ячеек в течение 450 циклов выполняется тест для измерения емкости ячеек. Соответствующая процедура измерения емкости подробно описана в Приложении B. После испытания емкости процесс был повторен. Полное испытание включало 3500 циклов экспериментов типа стадии 1, за которыми следовали 2700 циклов экспериментов типа стадии 2 на общую сумму 64 кАч.Это соответствует 95000 миль, пройденных HEV.

В следующих разделах результаты замирания емкости в экспериментах по деградации показаны в разделе замирание емкости. В разделах «Анализ наращиваемой емкости для оценки общей емкости» и «Анализ дополнительной емкости для оценки емкости отдельных ячеек» представлены результаты использования измерений объемной нагрузки для автономной оценки емкости объемного приспособления и оценки емкости отдельных ячеек, соответственно, с использованием анализа добавочной емкости.

Падение емкости

Для изучения механизмов уменьшения емкости в различных приспособлениях, приблизительно 20-минутный профиль тока поддержания заряда, который подробно описан в Приложении A, применяется к элементам непрерывно в течение 450 циклов. После этого к элементам применяется проверка емкости с использованием разрядного тока 5 А (1 С). Протокол испытания емкости подробно описан в Приложении B.

Результаты замирания емкости показаны на рис. 2. Пунктирная вертикальная линия представляет момент, когда начался второй этап эксперимента по деградации.Поскольку каждое приспособление имеет 3 ячейки, средняя емкость каждого приспособления отображается в зависимости от количества циклов. График показывает как абсолютное, так и процентное уменьшение мощности. Кроме того, поскольку каждое приспособление состоит из 3 ячеек каждое, полоса используется для представления диапазона емкостей каждой из 3 ячеек в каждой точке. Обратите внимание, например, что около 2700 циклов разница в емкости между 3 ячейками в приспособлении 4 составляет около 2,5%. Это самый большой дисбаланс между 3 ячейками в любом приспособлении в любой момент времени во время эксперимента.Это важно, потому что анализ емкости, который следует в разд. Дополнительный анализ емкости для оценки общей емкости и анализ добавочной емкости для оценки емкости отдельных ячеек основаны на том факте, что дисбаланс между ячейками не превышает 2,5%. Однако также проводится отдельный эксперимент для проверки применимости метода оценки емкости к элементам, имеющим дисбаланс более 2,5%. Это подробно описано в конце гл. Дополнительный анализ емкости для оценки емкости отдельных ячеек.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 2. Затухание емкости, измеренное по мере его развития для различных ячеек в 4 различных приборах.

Результаты показывают, что прибор 1, который работает с 33% номинального SOC, имеет самую медленную скорость уменьшения емкости, а прибор 3, который работает с самым высоким SOC (66%), деградирует быстрее всего, аналогично тому, что было показано в предыдущем исследовании. ^11,16,28 Еще одно важное наблюдение заключается в том, что оба приспособления 2 и 4, которые имеют одинаковое SOC (50%), но разные предварительные нагрузки (168 фунтов и 334 фунта соответственно), показывают почти одинаковую скорость затухания емкости.Хотя было показано, что снижение емкости коррелирует с высокими уровнями напряжения (> 1,5 МПа), как показано в Ref. 2, требуются относительно большие уровни напряжения, чтобы вызвать закрытие пор мембраны. ²⁴ Ячейки в этом исследовании эксплуатировались при гораздо более низком уровне нагрузки, порядка 0,1 МПа; поэтому влияние силы на угасание емкости было бы разумно считать незначительным. За исключением приспособления 1, все приспособления испытывают значительное падение мощности всего после 800 циклов.Это может быть характеристикой используемой ячейки NMC и требует дальнейшего изучения. Во время второго этапа эксперимента по деградации, когда температура окружающей среды была увеличена, а ток был увеличен, скорости деградации существенно не меняются.

Таким образом, результаты показывают, что работа с низким значением SOC вызывает более медленные темпы деградации. Также показано, что предварительная нагрузка при этой величине (~ 100 кПа) не влияет на деградацию. Фактически, только при более высоких давлениях (> 1 МПа) можно заметить изменение скорости разрушения, ² с более высокими скоростями приложенного давления, что приводит к более высоким скоростям снижения емкости.Результаты экспериментов по замиранию мощности будут использоваться для проверки на соответствие методу оценки мощности, который будет представлен в разд. Дополнительный анализ емкости для оценки объемной емкости и дополнительный анализ емкости для оценки емкости отдельных ячеек.

Инкрементальный анализ емкости для оценки оптовой емкости

Большое внимание было уделено возможности отслеживать уменьшение емкости. ^9,13,35,36 Одним из подходов, который дает соответствующие результаты оценки мощности, является подход добавочной мощности (ICA). ^7,14,35,36 Этот метод строит график зависимости емкости от перепада напряжения в зависимости от напряжения. Соответственно, можно легко идентифицировать пики, которые коррелируют с замиранием емкости. В этой статье показано, что неэлектрический сигнал можно использовать для идентификации замирания мощности, или, более конкретно, измерения силы могут коррелировать с замиранием мощности.

На рисунке 3 показан график зависимости напряжения и силы от разрядной емкости во время испытания на разряд 1C (см. Приложение B) для приспособления 1 после разного количества циклов.Очевидно, что по мере разряда ячейки напряжение и сила уменьшаются. Как и ожидалось, напряжение уменьшается с увеличением числа циклов из-за того, что емкость элемента уменьшается по мере того, как элемент циклически повторяется. На рисунке 3 также показано, что сила изменяется при циклическом движении ячеек. К сожалению, это изменение не является монотонным со временем, поскольку клетки стареют. Это немонотонное поведение может быть результатом деградации или ползучести материалов ячеек (в частности, полимерных слоев) и требует дальнейшего исследования.К счастью, производная измерения силы нечувствительна к медленным изменениям относительно времени зарядки, например к ползучести. Из данных, показанных на рис. 3, можно извлечь соответствующие кривые dV / dQ и dF / dQ . На рисунке 4 показаны кривые dV / dQ и dF / dQ для приспособления 1 после N = 325 циклов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 3. Измерения напряжения и силы при испытании разрядной емкости 1С после различных N циклов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 4. Кривые dV / dQ и dF / dQ во время испытания разрядной емкости 1С для приспособления 1 после Н = 325 циклов.

График на рис. 4 показывает, что производные кривые очень зашумлены и требуют фильтрации.Обратите внимание, однако, что кривая dF / dQ имеет лучшее отношение сигнал / шум, чем кривая dV / dQ , поскольку амплитуда сигнала силы намного больше, чем сигнала напряжения. Это упрощает обработку данных для кривой dF / dQ . В других химических элементах, не исследованных здесь, таких как литий-железо-фосфатные элементы (LiFePO4), кривые напряжения характеризуются плато напряжения для широкого диапазона SOC. ⁶ В результате такая нечувствительность приведет к еще более низким отношениям сигнал / шум для кривых dV / dQ , поскольку значение dV практически равно нулю. В этом исследовании для обработки данных и оценки производной использовался метод фильтрации ³⁰ Савицкого-Голая (SG). Этот метод подходит для последовательных наборов данных полиномом низкого порядка с использованием метода наименьших квадратов и может улучшить отношение сигнал / шум, не влияя на сигнал и не искажая его.Фильтр SG требует указания длины окна или кадра ( F ) и полиномиального порядка ( n ). Детали фильтра показаны в Приложении C. Для этого исследования выбраны F, = 951 и n = 3, и показано, что они дают гладкую подгонку.

Кривые IC определены как инверсия сигналов dV / dQ и dF / dQ . На рисунке 5 показан график кривых dQ / dV (ICV) и dQ / dF (ICF) в зависимости от напряжения в различных циклах.Обратите внимание, что пики кривых ICV и ICF линейно смещаются с увеличением количества циклов. Это похоже на результаты в литературе для ICV. ^31,35,36 Рисунок 5 показывает, что идентифицированные пики ICF находятся при более высоком напряжении (и, следовательно, более высоком SOC). Это поведение важно для электромобилей и PHEV, поскольку не нужно каждый раз переходить к более низким SOC для обновления оценки пропускной способности. Кроме того, на рис. 5 показаны две линейные аппроксимации пиков ICV и ICF. Соответствующие напряжения, при которых возникают пики ICV и ICF, обозначаются как и.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 5. Кривые IC при испытании разрядной емкости 1С для приспособления 1 после различного числа N циклов. Также показана линейная аппроксимация соответствующих пиковых значений.

Наконец, можно построить график измеренной емкости () ячейки в зависимости от идентифицированного напряжения, при котором возникает пик ICF (). На рисунке 6 показана полученная измеренная емкость () в зависимости от значений.Результаты показывают линейный тренд уменьшения емкости со смещением пиков ICF. На 4 дополнительных графиках показаны соответствующие измеренные значения емкости () в зависимости от значений с линейной аппроксимацией с полосой 1% (сплошные красные и пунктирные линии) для всех 4 приборов. Также, используя все 4 приспособления, можно рассчитать средний наклон (α _avg = −5,28 [Ач / В]) 4 различных линейных посадок для 4 приспособлений. Этот наклон считается представительным для механизмов деградации клеток NMC, используемых в этих экспериментах.Таким образом, итоговое предполагаемое изменение емкости () может быть рассчитано с помощью уравнения. 1.

или при раскрытии,

где — начальная измеренная емкость ячейки, и — соответствующие измеренные напряжения, при которых наблюдается пик ICF во время эксперимента по разрядке 1 ° C для и соответственно, а α _ср. = -5,28 [Ач / В] рассчитанный средний наклон с использованием экспериментов по деградации на всех 4 креплениях.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Таким образом, на каждом участке рис.6, уравнение. 1 представлена ​​пунктирной черной линией, которая соответствует начальному измерению емкости каждого приспособления и используется для оценки емкости. Результирующие максимальное, среднее и стандартное отклонение абсолютной ошибки между и также показаны на каждом подграфике. Абсолютная ошибка определяется с помощью уравнения. 3.

Результаты показывают, что при использовании линейной аппроксимации всех данных по всем 4 приборам расчетная разница в производительности составляет ≤ 2,5% (наихудший случай). Требуются дальнейшие испытания, чтобы проверить, можно ли экстраполировать линейную подгонку для прогнозирования продолжающейся потери мощности.Приведенный выше анализ описывает способность этого метода оценивать объемную емкость каждого приспособления с использованием измерений объемной силы. Однако, поскольку каждое приспособление состоит из 3 ячеек каждая, метод ICF сглаживает эффект деградации каждой отдельной ячейки. В следующем разделе анализируется возможность измерения объемной силы для оценки емкости отдельных ячеек.

Обратите также внимание на то, что кривые ICF определяются с помощью теста на разряд 5 А (скорость 1 C) (см. Приложение B).Было бы интересно исследовать, демонстрируют ли кривые ICF одинаковые положения пиков для разных уровней C или они менее чувствительны к значениям C, чем кривые ICV. Авторы работы. 31 показали, что вторая производная деформации по емкости ( d ² ε / dQ ² ) более подходит для прогнозирования стадийных переходов в материалах электродов при скоростях C до C / 2. В разделе «зависимость скорости C» будет исследована зависимость кривых ICF от различных скоростей C, а также соответствие силового поведения поведению деформации, показанному в [5].31.

Инкрементальный анализ емкости для оценки емкости отдельных ячеек

В этом разделе анализируется адекватность предписанного выше метода использования измерений объемной силы для оценки емкости отдельных ячеек в каждой из 3-х ячеек, ограниченных в приспособлении. На рисунке 7 показана кривая ICF в зависимости от объемного напряжения 3 ячеек в приспособлении 1 и в зависимости от напряжений отдельных ячеек после Н = 325 циклов. Объемное напряжение определяется как среднее напряжение всех трех ячеек в приборе.Обратите внимание, что, поскольку ячейки имеют разную емкость, результирующая кривая ICF имеет немного разные местоположения пиков для разных ячеек. Используя средний наклон (α _avg = −5,28 [Ач / В]) замирания емкости по сравнению с определенным в разд. Постепенный анализ емкости для оценки объемной емкости, расчетная емкость () каждой отдельной ячейки может быть определена с помощью уравнения. 1 для всех ячеек во всех 4 светильниках. На рисунке 8 показаны расчетная () и измеренная емкость () для всех ячеек в 4 приспособлениях с соответствующими ошибками между измеренной и расчетной емкостью.Результаты показывают, что более 6200 циклов (что соответствует 95 000 миль) результаты измерения объемной силы могут быть использованы для оценки емкости отдельных ячеек.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 7. Кривая ICF в зависимости от напряжения на массивном приспособлении и напряжений отдельных ячеек для приспособления 1 после 325 циклов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 8. Результаты измерения объемной силы для оценки емкости отдельных ячеек. В строке 1 показаны расчетные и измеренные емкости ячеек в каждом приспособлении за 6200 циклов. В строке 2 показаны результирующие ошибки измеренных и расчетных мощностей.

Максимальная ошибка между измеренной и расчетной емкостью для всех приспособлений в любой момент времени в течение 6200 циклов составляет 3,1%, в то время как среднее и стандартное отклонение ошибки составляет 0,42% и 1,14% соответственно, как показано на рис.9.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 9. Гистограмма ошибок при оценке емкости с использованием метода ICF для 4 различных приборов с 3 ячейками в каждом. Оценка сделана за 6200 циклов деградации (что соответствует 95000 миль).

Обратите внимание, что этот результат был показан для ячеек, в которых максимальный дисбаланс емкости составляет 2,5%. Это означает, что в любой момент времени разница в емкостях между 3 ячейками в любом данном приспособлении не превышает 2.5%. Чтобы исследовать адекватность этого метода для оценки емкости для ячеек, которые более несбалансированы, был проведен эксперимент с двумя различными приспособлениями. Таблица II показывает емкость ячеек в двух приспособлениях. В первом приспособлении есть сильно разрушенная ячейка, связанная с двумя другими слегка деградировавшими ячейками. Их разница в емкости составляет 27,5%. Во втором приспособлении есть свежая ячейка, связанная с двумя другими слегка деградировавшими ячейками. Их разница в емкости составляет всего 4,7%. Деградированные и свежие клетки выделены жирным шрифтом в таблице II.

Таблица II. Вместимость ячеек для двух светильников.

Емкость ячеек	Крепление 1	Крепление 2
Ячейка 1 [Ач]	4,47	4,31
Ячейка 2 [Ач]	4,44	4,51
Ячейка 3 [Ач]	3,23	4,31

Используя уравнение.1 и пиковые значения кривой ICF, в таблице III показаны расчетные емкости и результирующая ошибка между расчетной () и измеренной () емкостью каждой ячейки. Результаты показывают, что для прибора 1 с деградировавшей ячейкой оценка привела к ошибке в 29% между измеренной и оцененной емкостью для деградированной ячейки. Ошибка на двух других ячейках составила 5,6% и 5,4% соответственно. Для прибора 2 со свежей ячейкой оценка привела к ошибке 1,3% между измеренной и расчетной емкостью для свежей ячейки, тогда как ошибка для двух других ячеек составила 3.5% и 3,0% соответственно.

Таблица III. Расчетная емкость элементов для двух приспособлений вместе с погрешностью между расчетной и измеренной емкостью для каждой ячейки с использованием теста разрядной емкости 5 А.

Емкость ячеек	Крепление 1 Приблиз. [Ah] /% Err.	Крепление 2 Приблиз. [Ah] /% Err.
Ячейка 1	4,22 / 5,6%	4,46 / 3,5%
Ячейка 2	4.20 / 5,4%
Ячейка 3		4,44 / 3,0%

Чтобы лучше понять, почему ошибка оценки велика на приспособлении с деградированной ячейкой, был проведен отдельный эксперимент. Каждая ячейка в приспособлении 1 разряжалась отдельно, используя ток 3 А, в то время как две другие оставались полностью заряженными (при 100% SOC). Результаты этого эксперимента показаны на рис. 10. Подграфик 1 на рис. 10 показывает результирующие измерения силы как функцию разрядной емкости [А · ч] для всех 3 ячеек.Понятно, что разрушенная ячейка (ячейка № 3) демонстрирует форму силы, отличную от двух других ячеек, которые имеют аналогичные кривые силы. Подграфик 2 показывает результирующие индивидуальные кривые dF _i / dQ (где i = 1, 2, 3) в зависимости от разрядной емкости [Ач]. Расчетная кривая объема также показана сплошной черной линией. Эта кривая получена путем суммирования индивидуальных кривых dF _i / dQ всех 3 ячеек (). Для сравнения, экспериментальная кривая dF _b / dQ также представлена ​​пунктирной черной линией.Эта кривая была получена путем разряда всех элементов вместе с использованием разрядного тока 3 А. Интересно, что кривая, которая была рассчитана путем суммирования отдельных кривых dF _i / dQ и экспериментальной кривой dF _b / dQ , полученной путем разряда всех ячеек вместе, имеет одинаковую форму, но масштабируется иначе. Это связано с тем, что в случае, когда каждая ячейка разряжается отдельно, две ячейки удерживаются на уровне 100% SOC, когда третья ячейка разряжается, в то время как в случае, когда все ячейки разряжены вместе, SOC изменяются одновременно, что приводит к разному масштабируемому объему dF _b / dQ кривая.Вероятно, что модуль ячеек зависит от SOC, ²¹ и, следовательно, генерируемая сила будет другой для того же изменения в расширении батареи.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 10. Графики соответствующей силы, кривые dF _i / dQ и ICF _i для ячеек в приспособлении 1 при токе разряда 3 А.Также показаны расчетный объем и кривые, а также сравнение с экспериментальным объемом dF _b / dQ и ICF _b кривых, когда все элементы разряжены одновременно с использованием тока 3 А.

Наконец, кривая, которая была рассчитана на основе отдельных кривых dF _i / dQ , может быть инвертирована, чтобы сформировать кривую ICF, рассчитываемую по объему (). Кривая построена в зависимости от среднего напряжения ячеек в приспособлении.Среднее напряжение рассчитывается путем взятия среднего значения напряжения каждой ячейки при одинаковой разрядной емкости. Для сравнения также показана экспериментальная кривая ICF _b . Эта кривая получена путем инвертирования кривой dF _b / dQ на подграфике 2, и она также построена в зависимости от среднего напряжения ячеек в приспособлении. Наконец, также построены отдельные кривые ICF _i . Обратите внимание, что кривые ICF _i получены путем построения кривой в зависимости от напряжений отдельных ячеек, а не путем инвертирования отдельных кривых dF _i / dQ .Причина этого в том, что в аккумуляторной батарее можно измерить только объемную силу, а не индивидуальные силовые реакции каждой ячейки. Из подзаговора 3 можно сделать несколько выводов:

• (1)

  Максимальная разница напряжений между пиками кривых ICF _i составляет Δ В ₁ = 17,4 мВ . Это соответствует разнице в емкости в 9,2 мАч. Вот почему расчетные мощности приспособления 1 в Таблице III так близки друг к другу, хотя фактические мощности, указанные в Таблице II, нет.

• (2)

  Разница в пиковом напряжении между кривой и экспериментальной кривой ICF _b составляет Δ В ₂ = 6,2 мВ . Это указывает на то, что экспериментальная кривая ICF в объеме фактически является результатом смещения кривых силы отдельных ячеек.

• (3)

  Для сравнения, и если мы предположим, что индивидуальные силовые реакции каждой ячейки доступны (что не является практическим случаем), можно инвертировать dF _i / dQ кривые для каждой ячейки и построить график в зависимости от соответствующего напряжения (вместо того, чтобы строить кривую в зависимости от отдельных напряжений, как показано на участке 3 на рис.10). Идентифицируя напряжение в месте пика этих кривых ICF, и используя уравнение. 1, итоговые расчетные мощности приспособления 1 показаны в Таблице IV. Результаты показывают, что для Ячейки 1 и Ячейки 2 ошибка оценки составляет 2,9% и 0,9% соответственно, а для Ячейки 3 — 12%. Это приводит к двум важным моментам, требующим дальнейшего изучения. Один из них — это зависимость положений пиков ICF от C-скорости. Поскольку идентификация параметра α _avg была проведена с использованием экспериментов с разрядным током 5 А, в то время как эксперимент на рис.10 проводился с разрядным током 3 А, результаты оценки могли быть ошибочными. Эта зависимость будет исследована в гл. Зависимость C-ставки ниже. Второй момент — адекватность линейной аппроксимации. Оценка не точна для ячейки 3, которая деградировала на 30%. Это может означать, что механизм деградации может следовать согласованию более высокого порядка вместо линейного. Это будет исследовано в будущей работе.

Таблица IV. Расчетная емкость элемента для приспособления 1 вместе с погрешностью между расчетной и измеренной емкостью для каждой ячейки с использованием теста разрядной емкости 3 А.

Емкость ячеек	Приспособление 1 Фактическое [Ач] / Расчетное значение. [Ah] /% Err.
Ячейка 1	4,47 / 4,60 / 2,9%
Ячейка 2	4,44 / 4,48 / 0,9%
Ячейка 3

Таким образом, большая ошибка в оценке емкости для приспособления 1, показанная в Таблице III, связана с тем, что отдельные кривые dF _i / dQ сливаются в одну кривую объема, для которой результирующая кривая имеет пик представляет собой некоторую средневзвешенную емкость.Фактически, отдельные кривые dF _i / dQ и их результирующие кривые ICF могут быть использованы для оценки емкости отдельных ячеек, как показано в таблице IV. К сожалению, это не практический случай, поскольку в пакете нет доступа к индивидуальной силовой реакции каждой ячейки.

Зависимость от скорости C

Эксперименты по расчету емкости, проводимые в этой статье, проводились с использованием умеренных скоростей C (5 A и 3 A). Чтобы исследовать влияние C-rate на поведение кривых dF / dQ , был проведен еще один эксперимент по вычислению емкости с использованием скорости тока C / 3 на одном из 3 приспособлений для элементов.Следуя той же процедуре, что и раньше, можно было извлечь кривые ICF и ICV для обоих C-коэффициентов. На рис. 11 показаны кривые ICV и ICF для двух разных уровней C. Кривые ICF демонстрируют то же поведение, что и кривые ICV, с сдвигом пиков при увеличении C-скорости. Это означает, что по мере увеличения C-скорости от C / 3 до 1 C происходит сдвиг в положениях пиков кривых ICF.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 11. Кривые ICF и ICV в зависимости от скорости 1C и C / 3.

Авторы работы. 31, однако, указывают на то, что положения перехода пиков кривых d ² ε / dQ ² существенно не изменяются для скоростей C до C / 2. Чтобы сравнить поведение силы с поведением деформации, ³¹ был проведен другой отдельный эксперимент, в котором два испытания разряда были применены к одной и той же ячейке. Первым был разрядный ток C / 3, а вторым — разрядный ток C / 20.На рис. 12 показаны кривые ICF для обоих показателей C. Интересно, что результаты показывают, что для более низких уровней C между C / 3 и C / 20 положения пиков существенно не смещаются. Сдвиг составляет около 3 мВ, что соответствует 16 мАч при оценке емкости (или, что эквивалентно ошибке 0,4%). Таким образом, метод ICF, по-видимому, следует тому же поведению, что и в [5]. 31, где пики существенно не сдвигаются для уровней C до C / 3. Однако при более высоких скоростях C (1 C и выше) пики начинают смещаться, как показано на рис.11. Поведение пиков ICF требует дальнейшего изучения при более высоких скоростях C, поскольку может иметь место тепловое набухание в дополнение к эффекту динамического набухания, основанного на интеркаляции, в ячейке, который может повлиять на силу.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 12. Кривые ICF в зависимости от скорости C / 3 и C / 20.

Введен новый метод использования силы в инкрементном анализе производительности.Метод показывает многообещающие результаты, поскольку его можно использовать в тандеме или вместо метода ICV, где дифференциация напряжения по емкости может привести к низкому отношению одиночного сигнала к шуму. Кроме того, он может отслеживать и оценивать снижение емкости батареи при более высоких значениях SOC по сравнению с использованием метода ICV. Это означает, что стеку не нужно переходить к более низким SOC, чтобы получить оценку замирания емкости. Для ячейки NMC результаты с использованием метода ICF показали, что пики кривых dQ / dF по сравнению с V соответствуют примерно 70% SOC, а те, которые используют метод ICV, — примерно 40% SOC.Четыре различных приспособления были использованы для исследования влияния SOC и условий предварительной нагрузки на деградацию. Все приспособления демонстрируют одинаковую скорость деградации с линейной зависимостью между уменьшением емкости и увеличением значения пикового напряжения ICF. Емкость каждого приспособления можно оценить с максимальной погрешностью 2,5% на протяжении 95 000 миль езды на велосипеде. Измерения объемной силы можно использовать для оценки емкости отдельных ячеек с максимальной погрешностью 3,1%. Для изучения экстраполяции линейной аппроксимации деградации требуются дополнительные данные и дальнейшие исследования.Результаты показывают, что предложенный выше метод может работать для оценки емкости отдельных ячеек, если они хорошо сбалансированы. Однако, поскольку ячейки расходятся по емкости (здесь показаны результаты для ячеек с разницей в емкости 27%), метод не может оценить емкость отдельных ячеек. Наконец, зависимость кривых ICF от C-скорости показана для разных C-ставок. Для C-скоростей до C / 3 сдвиг пиков кривой ICF минимален, что согласуется с деформационным поведением в [5]. 31.Однако при более высоких показателях C (1 C-rate) пики начинают смещаться. Это одна из областей, где совместное электротермино-химическое и механическое моделирование может быть использовано для выяснения зависимости C-скорости. Измерения силы в этой статье могут использоваться в сочетании с такими моделями для дальнейшей проверки и изучения функциональной взаимосвязи между напряжением на частице, электроде ^4,38 , ²⁶ и уровнями ячеек ²² с деградацией.

Дальнейшая работа будет включать исследование чувствительности кривых ICF к применяемой C-скорости и реализацию этого метода оценки в бортовых алгоритмах прогноза мониторинга состояния здоровья.Необходимо дальнейшее исследование сдвига пиков ICF во время зарядки в зависимости от потери емкости, поскольку алгоритм будет легче реализовать в сценарии зарядки транспортного средства. Это особенно важно для автомобилей PHEV и BEV, поскольку зарядка через 70% SOC с постоянным током может быть обеспечена в обычном порядке при нормальном использовании, подключив аккумулятор к зарядной розетке.

Информация, данные или работа, представленные здесь, были частично профинансированы Агентством перспективных исследовательских проектов — Энергия (ARPA-E), U.S. Министерство энергетики, номер награды DE-AR0000269. Авторы хотели бы поблагодарить Аарона Кноблоха и Кристофера Капусты из GE Global Research и Брайана Энгла из Amphenol Advanced Sensors за предоставление датчиков RTD, а также за их постоянную обратную связь и поддержку. Кроме того, авторы хотели бы поблагодарить Патрика МакГрата и Рассела Росса из ARPA-E за техническое и программное руководство и Дайча Андерсона из Ford Motor Company за его советы по протоколу циклической работы аккумуляторных элементов.

Информация, данные или работа, представленные здесь, были частично профинансированы агентством правительства США. Ни правительство США, ни какое-либо его ведомство, а также ни один из их сотрудников не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, и не принимает на себя никаких юридических обязательств или ответственности за точность, полноту или полезность любой раскрытой информации, оборудования, продукта или процесса. , или заявляет, что его использование не нарушит права частной собственности. Ссылка в данном документе на какой-либо конкретный коммерческий продукт, процесс или услугу по торговому наименованию, товарному знаку, производителю или иным образом не обязательно означает или подразумевает его одобрение, рекомендацию или поддержку со стороны правительства США или любого его ведомства.Взгляды и мнения авторов, выраженные в данном документе, не обязательно отражают или отражают точку зрения правительства США или любого его ведомства.

Цикл тока поддержания заряда подавался и повторялся 450 раз непрерывно к элементам. Применяемый цикл представляет собой цикл высокой мощности от HEV, работающего по циклу US06. Текущий профиль применяется на протяжении двухэтапного эксперимента по деградации. В таблице AI показаны важные характеристики текущего профиля для обоих этапов экспериментов по деградации.Подробная информация о процедуре старения приведена ниже:

• Установить температуру окружающей среды термокамеры на 25 ° C.
• Заряжайте все элементы с током 5 А (скорость 1 С) с использованием протокола постоянного тока и постоянного напряжения (CCCV) до 4,1 В (соответствует 100% SOC), пока ток не достигнет 0,05 А.
• Разрядите приспособления с 1 по 4 до {33, 50, 66, 50}% SOC для первой стадии экспериментов по деградации (первые 3500 циклов) и до {40, 50, 60, 50}% для второй стадии экспериментов по деградации ( следующие 2700 циклов), когда ток увеличивается в 1 раз.3.
• Установите температуру окружающей среды в термокамере на 10 ° C для первого этапа экспериментов по деградации и на 25 ° C для второго этапа.
• Отдых 1 день.
• Применить текущий профиль, указанный в таблице AI, на 450 циклов. В первом состоянии экспериментов по деградации ток не масштабируется. На втором этапе ток масштабируется в 1,3 раза.
• Перейти к расчету емкости (см. Приложение B).

Таблица AI. Особенности текущего профиля во время экспериментов первого и второго этапов.

	Первая ступень	Вторая ступень
Продолжительность [сек]	1320	1320
Действующий ток [A]	45	60
Макс | Ток | [A]	137	178
Макс | ΔCurrent | [A]	84	109
Макс. Качание SOC [%]	20	26

После того, как приборы были циклически проработаны с текущим профилем (подробности в таблице AI) 450 раз, для всех ячеек выполняется процедура расчета емкости в соответствии со следующей процедурой:

• Зарядите все ячейки током 5 А (скорость 1 C) с использованием протокола постоянного тока и постоянного напряжения (CCCV) до 4.1 В (соответствует 100% SOC), пока ток не достигнет 0,05 А.
• Установить температуру окружающей среды термокамеры на 25 ° C
• Покойтесь в течение одного дня при полностью заряженном состоянии при 25 ° C.
• Разрядите все элементы со скоростью 1С (5 А) до 2,9 В (соответствует 0% SOC).
• Запишите разрядную емкость каждой ячейки. Кроме того, емкость каждого приспособления — это средняя емкость всех 3 ячеек приспособления.
• Перейти к текущему циклу.

Фильтр SG подходит для последовательных наборов данных полиномом низкого порядка с использованием метода наименьших квадратов и может улучшить отношение сигнал / шум, не влияя на сигнал и не искажая его.Фильтр SG требует указания длины окна или кадра ( F ) и полиномиального порядка ( n ). Поскольку частота дискретизации составляет 1 Гц, это будет означать, что F также представляет количество точек данных или отсчетов. Учитывая частоту дискретизации 1 Гц для разряда с частотой 1 C, каждая выборка покрывает 1/36 или 0,03% изменения SOC. Для хорошего эффекта фильтрации значение n должно быть значительно меньше, чем F , в противном случае фильтр будет переборщен и будет отслеживать зашумленные данные.На рисунке CI показан график силы и производной силы относительно пропускной способности для разной длины корпуса ( F ) и для n = 3. Обратите внимание, что, хотя, силовая подгонка кажется аналогичной при использовании трех разных длины кадра, в результате dF / dQ отличается. Для короткой длины кадра производная кривая демонстрирует множество колебаний, указывающих на то, что кривая недостаточно фильтруется.