By hoppt
Quando a bateria de íons de lítio descarrega, sua tensão de trabalho sempre muda constantemente com o passar do tempo. A tensão de trabalho da bateria é usada como ordenada, tempo de descarga ou capacidade, ou estado de carga (SOC) ou profundidade de descarga (DOD) como abcissa, e a curva desenhada é chamada de curva de descarga. Para entender a curva característica de descarga de uma bateria, primeiro precisamos entender a tensão da bateria em princípio.
Para que a reação do eletrodo forme a bateria deve atender às seguintes condições: o processo de perda do elétron na reação química (ou seja, processo de oxidação) e o processo de obtenção do elétron (ou seja, processo de reação de redução) devem ser separados em duas áreas diferentes, que é diferente da reação redox geral; a reação redox da substância ativa de dois eletrodos deve ser transmitida pelo circuito externo, o que é diferente da reação da microbateria no processo de corrosão do metal. A tensão da bateria é a diferença de potencial entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo. Os principais parâmetros específicos incluem tensão de circuito aberto, tensão de trabalho, tensão de corte de carga e descarga, etc.
O potencial do eletrodo refere-se à imersão de um material sólido na solução eletrolítica, evidenciando o efeito elétrico, ou seja, a diferença de potencial entre a superfície do metal e a solução. Essa diferença de potencial é chamada de potencial do metal na solução ou potencial do eletrodo. Resumindo, o potencial do eletrodo é uma tendência de um íon ou átomo adquirir um elétron.
Portanto, para um determinado eletrodo positivo ou material de eletrodo negativo, quando colocado em um eletrólito com sal de lítio, seu potencial de eletrodo é expresso como:
Onde φ c é o potencial do eletrodo desta substância. O potencial padrão do eletrodo de hidrogênio foi ajustado para 0.0V.
A força eletromotriz da bateria é o valor teórico calculado de acordo com a reação da bateria pelo método termodinâmico, ou seja, a diferença entre o potencial do eletrodo de equilíbrio da bateria e os eletrodos positivo e negativo quando o circuito se rompe é o valor máximo que a bateria pode fornecer a tensão. Na verdade, os eletrodos positivos e negativos não estão necessariamente no estado de equilíbrio termodinâmico no eletrólito, ou seja, o potencial do eletrodo estabelecido pelos eletrodos positivos e negativos da bateria na solução eletrolítica geralmente não é o potencial do eletrodo de equilíbrio, então o a tensão de circuito aberto da bateria é geralmente menor que sua força eletromotriz. Para a reação do eletrodo:
Considerando o estado não padronizado do componente reagente e a atividade (ou concentração) do componente ativo ao longo do tempo, a tensão real de circuito aberto da célula é modificada pela equação de energia:
Onde R é a constante do gás, T é a temperatura de reação e a é a atividade ou concentração do componente. A tensão de circuito aberto da bateria depende das propriedades do material do eletrodo positivo e negativo, do eletrólito e das condições de temperatura, e é independente da geometria e do tamanho da bateria. Preparação do material do eletrodo de íon de lítio no poste e folha de metal de lítio montada em meia bateria de botão, pode medir o material do eletrodo em diferentes estados SOC de tensão aberta, curva de tensão aberta é a reação do estado de carga do material do eletrodo, queda de tensão aberta de armazenamento da bateria, mas não muito grande, se a queda de tensão aberta for muito rápida ou a amplitude for um fenômeno anormal. A mudança do estado superficial das substâncias ativas bipolares e a autodescarga da bateria são as principais razões para a diminuição da tensão de circuito aberto no armazenamento, incluindo a mudança da camada de máscara da tabela de materiais dos eletrodos positivos e negativos; a mudança potencial causada pela instabilidade termodinâmica do eletrodo, a dissolução e precipitação de impurezas metálicas estranhas e o micro curto-circuito causado pelo diafragma entre os eletrodos positivo e negativo. Quando a bateria de íon de lítio envelhece, a mudança no valor K (queda de tensão) é o processo de formação e estabilidade do filme SEI na superfície do material do eletrodo. Se a queda de tensão for muito grande, haverá um microcurto-circuito interno e a bateria será considerada não qualificada.
Quando a corrente passa pelo eletrodo, o fenômeno de o eletrodo se desviar do potencial de equilíbrio do eletrodo é chamado de polarização, e a polarização gera o sobrepotencial. De acordo com as causas da polarização, a polarização pode ser dividida em polarização ôhmica, polarização de concentração e polarização eletroquímica. FIGO. 2 é a curva de descarga típica da bateria e a influência de várias polarizações na tensão.
Figura 1. Curva de descarga típica e polarização
(1) Polarização ôhmica: causada pela resistência de cada parte da bateria, o valor da queda de pressão segue a lei de ohm, a corrente diminui, a polarização diminui imediatamente e a corrente desaparece imediatamente após parar.
(2) Polarização eletroquímica: a polarização é causada pela lenta reação eletroquímica na superfície do eletrodo. Diminuiu significativamente no nível de microssegundos à medida que a corrente se torna menor.
(3) Polarização de concentração: devido ao retardo do processo de difusão de íons na solução, a diferença de concentração entre a superfície do eletrodo e o corpo da solução é polarizada sob uma determinada corrente. Esta polarização diminui ou desaparece à medida que a corrente elétrica diminui nos segundos macroscópicos (alguns segundos a dezenas de segundos).
A resistência interna da bateria aumenta com o aumento da corrente de descarga da bateria, principalmente porque a grande corrente de descarga aumenta a tendência de polarização da bateria, e quanto maior a corrente de descarga, mais óbvia será a tendência de polarização, conforme mostrado na Figura 2. De acordo com a lei de Ohm: V = E0-IRT, com o aumento da resistência geral interna RT, o tempo necessário para a tensão da bateria atingir a tensão de corte de descarga é correspondentemente reduzido, de modo que a capacidade de liberação também é reduzido.
Figura 2. Efeito da densidade de corrente na polarização
A bateria de íon de lítio é essencialmente um tipo de bateria de concentração de íon de lítio. O processo de carga e descarga da bateria de íon de lítio é o processo de incorporação e remoção de íons de lítio nos eletrodos positivos e negativos. Os fatores que afetam a polarização das baterias de íons de lítio incluem:
(1) A influência do eletrólito: a baixa condutividade do eletrólito é a principal razão para a polarização das baterias de íon de lítio. Na faixa geral de temperatura, a condutividade do eletrólito usado para baterias de íons de lítio é geralmente de apenas 0.01 ~ 0.1S/cm, o que representa um por cento da solução aquosa. Portanto, quando as baterias de íon-lítio descarregam em alta corrente, é tarde demais para suplementar o Li + do eletrólito, e o fenômeno de polarização ocorrerá. Melhorar a condutividade do eletrólito é o fator chave para melhorar a capacidade de descarga de alta corrente das baterias de íon-lítio.
(2) A influência de materiais positivos e negativos: o canal mais longo de difusão de grandes partículas de íons de lítio de material positivo e negativo para a superfície, o que não conduz a uma descarga de grande taxa.
(3) Agente condutor: o conteúdo do agente condutor é um fator importante que afeta o desempenho de descarga de alta proporção. Se o conteúdo do agente condutor na fórmula do cátodo for insuficiente, os elétrons não podem ser transferidos a tempo quando a grande corrente é descarregada e a resistência interna da polarização aumenta rapidamente, de modo que a tensão da bateria é rapidamente reduzida à tensão de corte de descarga .
(4) A influência do desenho do pólo: espessura do pólo: no caso de grande descarga de corrente, a velocidade de reação das substâncias ativas é muito rápida, o que requer que o íon de lítio seja rapidamente incorporado e destacado no material. Se a placa polar for espessa e o caminho de difusão do íon de lítio aumentar, a direção da espessura do pólo produzirá um grande gradiente de concentração de íons de lítio.
Densidade de compactação: a densidade de compactação da folha polar é maior, o poro torna-se menor e o caminho do movimento do íon de lítio na direção da espessura da folha polar é mais longo. Além disso, se a densidade de compactação for muito grande, a área de contato entre o material e o eletrólito diminuirá, o local de reação do eletrodo será reduzido e a resistência interna da bateria também aumentará.
(5) A influência da membrana SEI: a formação da membrana SEI aumenta a resistência da interface eletrodo/eletrólito, resultando em histerese de tensão ou polarização.
A tensão operacional, também conhecida como tensão final, refere-se à diferença de potencial entre os eletrodos positivo e negativo da bateria quando a corrente flui no circuito no estado de funcionamento. No estado de funcionamento de descarga da bateria, quando a corrente flui através da bateria, a resistência causada pela resistência interna deve ser superada, o que causará queda de pressão ôhmica e polarização do eletrodo, de forma que a tensão de trabalho seja sempre menor que a tensão de circuito aberto, e durante o carregamento, a tensão final é sempre superior à tensão de circuito aberto. Ou seja, o resultado da polarização faz com que a tensão final de descarga da bateria seja inferior ao potencial eletromotriz da bateria, que é superior ao potencial eletromotriz da bateria carregada.
Devido à existência do fenômeno de polarização, a tensão instantânea e a tensão real no processo de carga e descarga. Ao carregar, a tensão instantânea é ligeiramente superior à tensão real, a polarização desaparece e a tensão cai quando a tensão instantânea e a tensão real diminuem após a descarga.
Para resumir a descrição acima, a expressão é:
E +, E- -representam os potenciais dos eletrodos positivo e negativo, respectivamente, E + 0 e E- -0 representam o potencial do eletrodo de equilíbrio dos eletrodos positivo e negativo, respectivamente, VR representa a tensão de polarização ôhmica, e η + , η - -representam o sobrepotencial dos eletrodos positivo e negativo, respectivamente.
Após uma compreensão básica da tensão da bateria, começamos a analisar a curva de descarga das baterias de íon-lítio. A curva de descarga reflete basicamente o estado do eletrodo, que é a superposição das mudanças de estado dos eletrodos positivos e negativos.
A curva de tensão das baterias de íon-lítio durante todo o processo de descarga pode ser dividida em três estágios
1) No estágio inicial da bateria, a tensão cai rapidamente, e quanto maior a taxa de descarga, mais rápida a tensão cai;
2) A tensão da bateria entra em um estágio de mudança lenta, chamado área de plataforma da bateria. Quanto menor a taxa de descarga,
Quanto maior a duração da área da plataforma, maior será a tensão da plataforma e mais lenta será a queda de tensão.
3) Quando a energia da bateria está quase acabando, a tensão de carga da bateria começa a cair acentuadamente até que a tensão de parada de descarga seja atingida.
Durante o teste, existem duas maneiras de coletar dados
(1) Colete os dados de corrente, tensão e tempo de acordo com o intervalo de tempo definido Δ t;
(2) Colete os dados de corrente, tensão e tempo de acordo com a diferença de mudança de tensão definida Δ V. A precisão do equipamento de carga e descarga inclui principalmente precisão de corrente, precisão de tensão e precisão de tempo. A Tabela 2 mostra os parâmetros do equipamento de uma determinada máquina de carga e descarga, onde% FS representa a porcentagem de toda a faixa e 0.05%RD refere-se ao erro medido dentro da faixa de 0.05% da leitura. Equipamentos de carga e descarga geralmente usam fonte de corrente constante CNC em vez de resistência de carga para carga, de modo que a tensão de saída da bateria não tem nada a ver com a resistência em série ou resistência parasita no circuito, mas apenas relacionada com a tensão E e resistência interna r e a corrente do circuito I da fonte de tensão ideal equivalente à bateria. Se a resistência for usada para carga, defina a tensão da fonte de tensão ideal da bateria equivalente como E, a resistência interna é r e a resistência de carga é R. Meça a tensão em ambas as extremidades da resistência de carga com a tensão medidor, conforme mostrado na figura acima na Figura 6. Porém, na prática, existem resistência de chumbo e resistência de contato de fixação (resistência parasita uniforme) no circuito. O diagrama de circuito equivalente mostrado na FIG. 3 é mostrado na figura seguinte da FIG. 3. Na prática, a resistência parasita é inevitavelmente introduzida, de modo que a resistência total da carga se torna grande, mas a tensão medida é a tensão em ambas as extremidades da resistência de carga R, então o erro é introduzido.
Fig. 3 O diagrama de blocos principal e o diagrama de circuito equivalente real do método de descarga de resistência
Quando a fonte de corrente constante com a corrente I1 é usada como carga, o diagrama esquemático e o diagrama do circuito equivalente real são mostrados na Figura 7. E, I1 são valores constantes e r é constante por um certo tempo.
Pela fórmula acima, podemos ver que as duas tensões de A e B são constantes, ou seja, a tensão de saída da bateria não está relacionada ao tamanho da resistência em série no circuito e, claro, não tem nada a ver com a resistência parasitária. Além disso, o modo de medição de quatro terminais pode obter uma medição mais precisa da tensão de saída da bateria.
Figura 4 Diagrama de blocos equivalente e diagrama de circuito equivalente real de carga de fonte de corrente constante
Fonte simultânea é um dispositivo de fonte de alimentação que pode fornecer corrente constante para a carga. Ele ainda pode manter a corrente de saída constante quando a fonte de alimentação externa flutua e as características de impedância mudam.
Equipamentos de teste de carga e descarga geralmente usam o dispositivo semicondutor como elemento de fluxo. Ao ajustar o sinal de controle do dispositivo semicondutor, ele pode simular uma carga de diferentes características, como corrente constante, pressão constante e resistência constante e assim por diante. O modo de teste de descarga da bateria de íons de lítio inclui principalmente descarga de corrente constante, descarga de resistência constante, descarga de energia constante, etc. Em cada modo de descarga, a descarga contínua e a descarga de intervalo também podem ser divididas, nas quais de acordo com o período de tempo, a descarga de intervalo pode ser dividida em descarga intermitente e descarga de pulso. Durante o teste de descarga, a bateria descarrega de acordo com o modo definido e para de descarregar após atingir as condições definidas. As condições de corte de descarga incluem configuração de corte de tensão, configuração de corte de tempo, configuração de corte de capacidade, configuração de corte de gradiente de tensão negativo, etc. A mudança da tensão de descarga da bateria está relacionada ao sistema de descarga, que isto é, a mudança na curva de descarga também é afetada pelo sistema de descarga, incluindo: corrente de descarga, temperatura de descarga, tensão de terminação de descarga; descarga intermitente ou contínua. Quanto maior a corrente de descarga, mais rapidamente a tensão operacional cai; com a temperatura de descarga, a curva de descarga muda suavemente.
(1) Descarga de corrente constante
Quando a descarga de corrente constante, o valor da corrente é definido e, em seguida, o valor da corrente é alcançado ajustando a fonte de corrente constante do CNC, de modo a realizar a descarga de corrente constante da bateria. Ao mesmo tempo, a mudança de tensão final da bateria é coletada para detectar as características de descarga da bateria. A descarga de corrente constante é a descarga da mesma corrente de descarga, mas a tensão da bateria continua a cair, então a energia continua a cair. A Figura 5 é a curva de tensão e corrente da descarga de corrente constante de baterias de íon-lítio. Devido à descarga de corrente constante, o eixo do tempo é facilmente convertido no eixo da capacidade (o produto da corrente e do tempo). A Figura 5 mostra a curva tensão-capacidade com descarga de corrente constante. A descarga de corrente constante é o método de descarga mais comumente usado em testes de baterias de íons de lítio.
Figura 5 curvas de carga de tensão constante de corrente constante e descarga de corrente constante em diferentes taxas multiplicadoras
(2) Descarga de energia constante
Quando a energia constante é descarregada, o valor da potência constante P é definido primeiro e a tensão de saída U da bateria é coletada. No processo de descarga, P deve ser constante, mas U está em constante mudança, por isso é necessário ajustar continuamente a corrente I da fonte de corrente constante CNC de acordo com a fórmula I = P / U para atingir o objetivo de descarga de energia constante . Mantenha a potência de descarga inalterada, pois a tensão da bateria continua a cair durante o processo de descarga, de modo que a corrente na descarga de energia constante continua a aumentar. Devido à descarga de energia constante, o eixo de coordenadas de tempo é facilmente convertido no eixo de coordenadas de energia (o produto da potência e do tempo).
Figura 6 Curvas constantes de carga e descarga de energia em diferentes taxas de duplicação
Comparação entre descarga de corrente constante e descarga de energia constante
Figura 7: (a) diagrama de capacidade de carga e descarga em diferentes proporções; (b) curva de carga e descarga
A Figura 7 mostra os resultados de diferentes testes de carga e descarga nos dois modos de bateria de fosfato de ferro de lítio. De acordo com a curva de capacidade na FIG. 7 (a), com o aumento da corrente de carga e descarga no modo de corrente constante, a capacidade real de carga e descarga da bateria diminui gradualmente, mas a faixa de mudança é relativamente pequena. A capacidade real de carga e descarga da bateria diminui gradualmente com o aumento da potência, e quanto maior o multiplicador, mais rápida será a queda da capacidade. A capacidade de descarga com taxa de 1 h é inferior ao modo de fluxo constante. Ao mesmo tempo, quando a taxa de carga-descarga é inferior à taxa de 5 horas, a capacidade da bateria é maior sob a condição de energia constante, enquanto a capacidade da bateria é superior à taxa de 5 horas é maior sob a condição de corrente constante.
Da figura 7 (b) mostra a curva de capacidade-tensão, sob a condição de baixa relação, curva de capacidade-tensão de dois modos da bateria de fosfato de ferro-lítio, e a mudança da plataforma de tensão de carga e descarga não é grande, mas sob a condição de alta relação, modo de tensão constante de corrente constante de tempo de tensão constante significativamente mais longo, e plataforma de tensão de carga aumentou significativamente, plataforma de tensão de descarga é significativamente reduzida.
(3) Descarga de resistência constante
Quando a descarga de resistência constante, um valor de resistência constante R é definido primeiro para coletar a tensão de saída da bateria U. Durante o processo de descarga, R deve ser constante, mas U está mudando constantemente, então o valor da corrente I da corrente constante do CNC a fonte deve ser constantemente ajustada de acordo com a fórmula I = U / R para atingir o objetivo de descarga de resistência constante. A tensão da bateria está sempre diminuindo no processo de descarga, e a resistência é a mesma, então a corrente de descarga I também é um processo decrescente.
(4) Descarga contínua, descarga intermitente e descarga de pulso
A bateria é descarregada em corrente constante, potência constante e resistência constante, enquanto usa a função de temporização para realizar o controle de descarga contínua, descarga intermitente e descarga de pulso. A Figura 11 mostra as curvas de corrente e curvas de tensão de um teste típico de carga/descarga de pulso.
Figura 8 Curvas de corrente e curvas de tensão para testes típicos de carga-descarga de pulso
A curva de descarga refere-se à curva de tensão, corrente, capacidade e outras alterações da bateria ao longo do tempo durante o processo de descarga. As informações contidas na curva de carga e descarga são muito ricas, incluindo capacidade, energia, tensão de trabalho e plataforma de tensão, relação entre o potencial do eletrodo e o estado de carga, etc. evolução da corrente e da tensão. Muitos parâmetros podem ser obtidos a partir desses dados básicos. A seguir detalhamos os parâmetros que podem ser obtidos pela curva de descarga.
(1) Tensão
No teste de descarga da bateria de íon de lítio, os parâmetros de tensão incluem principalmente plataforma de tensão, tensão mediana, tensão média, tensão de corte, etc. A tensão da plataforma é o valor de tensão correspondente quando a mudança de tensão é mínima e a mudança de capacidade é grande , que pode ser obtido a partir do valor de pico de dQ/dV. A tensão média é o valor de tensão correspondente a metade da capacidade da bateria. Para materiais mais óbvios na plataforma, como fosfato de ferro-lítio e titanato de lítio, a tensão média é a tensão da plataforma. A tensão média é a área efetiva da curva tensão-capacidade (ou seja, energia de descarga da bateria) dividida pela fórmula de cálculo da capacidade: u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. A tensão de corte refere-se à tensão mínima permitida quando a bateria descarrega. Se a tensão for inferior à tensão de corte de descarga, a tensão em ambas as extremidades da bateria cairá rapidamente, formando descarga excessiva. A descarga excessiva pode causar danos à substância ativa do eletrodo, perder a capacidade de reação e reduzir a vida útil da bateria. Conforme descrito na primeira parte, a tensão da bateria está relacionada ao estado de carga do material catódico e ao potencial do eletrodo.
(2) Capacidade e capacidade específica
A capacidade da bateria refere-se à quantidade de eletricidade liberada pela bateria sob um determinado sistema de descarga (sob uma certa corrente de descarga I, temperatura de descarga T, tensão de corte de descarga V), indicando a capacidade da bateria de armazenar energia em Ah ou C A capacidade é afetada por muitos elementos, como corrente de descarga, temperatura de descarga, etc. O tamanho da capacidade é determinado pela quantidade de substâncias ativas nos eletrodos positivos e negativos.
Capacidade teórica: capacidade conferida pela substância ativa na reação.
Capacidade real: a capacidade real liberada sob um determinado sistema de descarga.
Capacidade nominal: refere-se à quantidade mínima de energia garantida pela bateria nas condições de descarga projetadas.
No teste de descarga, a capacidade é calculada integrando a corrente ao longo do tempo, ou seja, C = I (t) dt, corrente constante em t descarga constante, C = I (t) dt = I t; resistência constante R descarga, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * out (u é a tensão média de descarga, t é o tempo de descarga).
Capacidade específica: Para comparar as diferentes baterias, é introduzido o conceito de capacidade específica. Capacidade específica refere-se à capacidade dada pela substância ativa da massa unitária ou do eletrodo de volume unitário, que é chamada de capacidade específica de massa ou capacidade específica de volume. O método de cálculo usual é: capacidade específica = capacidade de primeira descarga da bateria / (massa da substância ativa * taxa de utilização da substância ativa)
Fatores que afetam a capacidade da bateria:
a. A corrente de descarga da bateria: quanto maior a corrente, a capacidade de saída diminui;
b. Temperatura de descarga da bateria: quando a temperatura diminui, a capacidade de saída diminui;
c. A tensão de corte de descarga da bateria: o tempo de descarga definido pelo material do eletrodo e o limite da reação do eletrodo em si é geralmente 3.0V ou 2.75V.
d. Tempos de carga e descarga da bateria: após múltiplas cargas e descargas da bateria, devido à falha do material do eletrodo, a bateria poderá reduzir a capacidade de descarga da bateria.
e. As condições de carga da bateria: taxa de carga, temperatura, tensão de corte afetam a capacidade da bateria, determinando assim a capacidade de descarga.
Método de determinação da capacidade da bateria:
Diferentes indústrias têm diferentes padrões de teste de acordo com as condições de trabalho. Para baterias de íon de lítio para produtos 3C, de acordo com o padrão nacional GB / T18287-2000 Especificação Geral para Baterias de Íon de Lítio para Telefone Celular, o método de teste de capacidade nominal da bateria é o seguinte: a) carregamento: carregamento de 0.2C5A; b) descarga: descarga 0.2C5A; c) cinco ciclos, dos quais um é qualificado.
Para a indústria de veículos elétricos, de acordo com o padrão nacional GB/T 31486-2015 Requisitos de desempenho elétrico e métodos de teste para baterias de energia para veículos elétricos, a capacidade nominal da bateria refere-se à capacidade (Ah) liberada pela bateria à temperatura ambiente com descarga de corrente 1I1 (A) para atingir a tensão de terminação, em que I1 é a corrente de descarga com taxa de 1 hora, cujo valor é igual a C1 (A). O método de teste é:
A) À temperatura ambiente, pare a tensão constante ao carregar com corrente constante carregando até a tensão de terminação de carga especificada pela empresa e pare o carregamento quando a corrente de terminação de carga cair para 0.05I1 (A) e mantenha o carregamento por 1h após carregando.
Bb) Em temperatura ambiente, a bateria é descarregada com corrente 1I1 (A) até que a descarga atinja a tensão de terminação de descarga especificada nas condições técnicas do empreendimento;
C) capacidade de descarga medida (medida em Ah), calcular a energia específica de descarga (medida em Wh/kg);
3 d) Repita os passos a) -) c) 5 vezes. Quando a diferença extrema de 3 testes consecutivos for inferior a 3% da capacidade nominal, o teste pode ser concluído antecipadamente e a média dos resultados dos 3 últimos testes pode ser calculada.
(3) Estado de carga, SOC
SOC (estado de carga) é um estado de carga, representando a relação entre a capacidade restante da bateria e seu estado de carga total após um período de tempo ou muito tempo sob uma determinada taxa de descarga. O método de "tensão de circuito aberto + integração horária" usa o método de tensão de circuito aberto para estimar a capacidade de carga do estado inicial da bateria e, em seguida, usa o método de integração horária para obter a energia consumida pelo a método de integração de tempo. A potência consumida é o produto da corrente de descarga e do tempo de descarga, e a potência restante é igual à diferença entre a potência inicial e a potência consumida. A estimativa matemática SOC entre a tensão de circuito aberto e a integral de uma hora é:
Onde CN é a capacidade nominal; η é a eficiência de carga-descarga; T é a temperatura de uso da bateria; I é a corrente da bateria; t é o tempo de descarga da bateria.
DOD (Profundidade de Descarga) é a profundidade de descarga, uma medida do grau de descarga, que é a porcentagem da capacidade de descarga em relação à capacidade total de descarga. A profundidade da descarga tem uma ótima relação com a vida útil da bateria: quanto mais profunda for a profundidade da descarga, menor será a vida útil. A relação é calculada para SOC = 100% -DOD
4) Energia e energia específica
A energia elétrica que a bateria pode produzir ao realizar trabalho externo sob certas condições é chamada de energia da bateria, e a unidade é geralmente expressa em wh. Na curva de descarga, a energia é calculada da seguinte forma: W = U (t) * I (t) dt. Na descarga de corrente constante, W = I * U (t) dt = It * u (u é a tensão média de descarga, t é o tempo de descarga)
a. Energia teórica
O processo de descarga da bateria está em estado de equilíbrio, e a tensão de descarga mantém o valor da força eletromotriz (E), e a taxa de utilização da substância ativa é de 100%. Nesta condição, a energia de saída da bateria é a energia teórica, ou seja, o trabalho máximo realizado pela bateria reversível sob temperatura e pressão constantes.
b. A energia real
A energia de saída real da descarga da bateria é chamada de energia real, os regulamentos da indústria de veículos elétricos ("GB / T 31486-2015 Requisitos de desempenho elétrico da bateria de energia e métodos de teste para veículos elétricos"), a bateria em temperatura ambiente com 1I1 (A ) descarga de corrente, para atingir a energia (Wh) liberada pela tensão de terminação, chamada de energia nominal.
c. energia especifica
A energia fornecida por uma bateria por unidade de massa e por unidade de volume é chamada de energia específica de massa ou energia específica de volume, também chamada de densidade de energia. Em unidades de wh/kg ou wh/L.
A forma mais básica da curva de descarga é a curva tensão-tempo e corrente-tempo. Através da transformação do cálculo do eixo do tempo, a curva de descarga comum também possui a curva tensão-capacidade (capacidade específica), curva tensão-energia (energia específica), curva tensão-SOC e assim por diante.
(1) Curva tensão-tempo e tempo atual
Figura 9 Curvas tensão-tempo e corrente-tempo
(2) Curva tensão-capacidade
Figura 10 Curva tensão-capacidade
(3) Curva tensão-energia
Figura Figura 11. Curva tensão-energia
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