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Test di temperatura delle celle delle batterie agli ioni di litio

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Test di temperatura delle celle delle batterie agli ioni di litio

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Le batterie agli ioni di litio sono ampiamente utilizzate per la loro elevata energia specifica, l'alta tensione di esercizio, il basso tasso di autoscarica e la lunga durata. Sia che vengano utilizzate come fonti di alimentazione per prodotti elettronici o come fonti di accumulo di energia per i satelliti, nell'uso pratico tutte le batterie devono affrontare problemi di accumulo. A causa dell'autoscarica durante lo stoccaggio, le batterie agli ioni di litio causano un degrado delle prestazioni.

Le prestazioni di stoccaggio delle batterie sono legate a fattori quali lo stato di carica (SOC), il tempo di stoccaggio e la temperatura di stoccaggio. Secondo quanto riportato in letteratura, lo stoccaggio della batteria a una tensione a circuito aperto di 3,8-3,9 V offre prestazioni complessive eccellenti, ma la temperatura di stoccaggio studiata è quella ambiente e il tempo di stoccaggio è di soli 3 mesi. Questo articolo analizza le prestazioni delle batterie agli ioni di litio conservate a due diversi stati di carica e temperature di stoccaggio, fornendo un riferimento teorico per le condizioni di stoccaggio delle batterie agli ioni di litio.

1 Test

La batteria di prova viene scaricata a 2,75 V, quindi caricata a diversi stati di carica (50% e 80%) e conservata a diverse temperature. La batteria viene sottoposta a manutenzione ogni 6 mesi durante lo stoccaggio. Per ogni condizione sperimentale sono state utilizzate cinque batterie campione per esperimenti in parallelo e i risultati sono stati calcolati come media. Utilizzare la camera di prova delle batterie e altre apparecchiature per testare la capacità recuperabile, il tasso di autoscarica e le prestazioni di ciclaggio delle batterie.

2 Risultati dei test

Conservare le batterie con uno stato di carica del 50% e dell'80% a temperature diverse per 18 mesi.

2.1 Capacità recuperabile

Attraverso i test, si può notare che sia il 50% SOC che l'80% SOC della batteria diminuiscono la capacità recuperabile con il prolungarsi del tempo di stoccaggio; inoltre, alla stessa temperatura, la differenza tra la capacità recuperabile della batteria del secondo periodo di stoccaggio e la capacità recuperabile della batteria del primo periodo di stoccaggio dovrebbe essere inferiore alla differenza tra la capacità recuperabile della batteria del primo periodo di stoccaggio e la capacità della batteria prima dello stoccaggio; La differenza tra la capacità recuperabile della terza batteria per il periodo di stoccaggio e la capacità recuperabile della seconda batteria per il periodo di stoccaggio deve essere inferiore alla differenza tra la capacità recuperabile della seconda batteria per il periodo di stoccaggio e la capacità recuperabile della prima batteria per il periodo di stoccaggio.

Ciò indica che la perdita di capacità irreversibile della batteria è relativamente elevata nella fase iniziale e diminuisce gradualmente nella fase successiva. La batteria viene conservata a 10, 0 e -10 ℃, con batterie al 50% di SOC che hanno una capacità recuperabile di oltre il 98% e batterie all'80% di SOC che hanno una capacità recuperabile di oltre il 97%; a parità di stato di carica, quando viene conservata a 0 e a -10 ℃, la capacità recuperabile della batteria è sostanzialmente la stessa, leggermente superiore a quella conservata a 10 ℃. Sulla base dell'analisi di cui sopra, si può concludere che quando la batteria è conservata a 0 e -10 ℃, la batteria al 50% di SOC ha una maggiore capacità recuperabile, entrambe superiori al 98%.

2.2 Tasso di autoscarica della batteria

La capacità di autoscarica della batteria diminuisce significativamente nella fase iniziale e si riduce nella fase successiva con il prolungamento del tempo di stoccaggio. Dalle figure 3 e 4 si può notare che il tasso di autoscarica della batteria è elevato nella fase iniziale, ma diminuisce e tende a stabilizzarsi nella fase successiva. Indipendentemente dallo stato di carica della batteria, il tasso di autoscarica della batteria è inferiore all'8% e, con l'aumentare del tempo di stoccaggio, il tasso di autoscarica della batteria scende quasi al di sotto del 2%, indicando che il tasso di autoscarica della batteria diminuisce significativamente dopo 12 mesi di stoccaggio.

A parità di stato di carica, il tasso di autoscarica della batteria conservata a 0 e -10 ℃ è inferiore a quello conservato a 10 ℃. Questo perché il tasso di reazione laterale della batteria si intensifica con l'aumento della temperatura e anche il tasso di autoscarica aumenta con l'aumento della temperatura. Una bassa temperatura ambientale sopprime la reazione laterale della batteria, riducendo così il tasso di autoscarica. Pertanto, una temperatura più bassa durante il processo di stoccaggio della batteria è più favorevole alla sua conservazione.

Dal confronto dei dati è emerso che, a parità di temperatura, il tasso di autoscarica delle batterie al 50% SOC è inferiore a quello delle batterie all'80% SOC, il che indica che il 50% SOC ha maggiori probabilità di mantenere le prestazioni della batteria. In sintesi, si può notare che le batterie al 50% SOC sono più adatte a mantenere le prestazioni della batteria in condizioni di stoccaggio a 0 e -10 ℃.

2.3 Prestazioni della batteria dopo lo stoccaggio

Sono stati condotti test sulle prestazioni cicliche delle batterie stoccate per 18 mesi. Il sistema di carica e scarica della batteria era il seguente: 0.carica a corrente costante di 5 C fino a 4,1 V, carica a tensione costante fino alla caduta di corrente a 0,01 C e, dopo l'immobilità, scarica a 0,5 C fino a 2,75 V.

L'andamento del degrado della capacità della batteria non conservata è sostanzialmente uguale a quello della batteria conservata. Dopo 400 cicli, i tassi di conservazione della capacità della batteria nuova, della batteria al 50% di SOC e della batteria all'80% di SOC sono rispettivamente del 90,1%, 89,0% e 86,3%. Si può notare che la capacità della batteria immagazzinata è diminuita rispetto a quella della batteria non immagazzinata e che il tasso di conservazione della capacità della batteria al 50% SOC è superiore a quello della batteria all'80% SOC.