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Prueba de ciclos y vibraciones de las baterías de iones de litio - Parte 2

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Prueba de ciclos y vibraciones de las baterías de iones de litio - Parte 2

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2.2 Pruebas de rendimiento cíclico de las muestras

A una temperatura ambiente de (25 ± 2) ℃, las muestras de módulos de baterías se sometieron a una prueba de ciclos de carga y descarga de 0,5 C utilizando un sistema de carga de corriente constante y tensión constante (CC-CV) y un sistema de descarga de corriente constante. El módulo de baterías se sometió a una prueba de ciclos en una máquina de pruebas multicanal.

Método de prueba para las muestras A y B: Primero, cargar a una corriente constante de 1,5 A hasta 4,2 V (uno de los monómeros tiene una tensión superior a 4,2 V), luego cargar a una tensión constante de 4,2 V hasta que la corriente sea inferior a 2,12 A, y dejar reposar durante 5 minutos. Descargue de nuevo a una corriente constante de 1,5 A hasta que la tensión de terminación sea de 2,8 V (la tensión de una célula es inferior a 2,8 V), y cargue y descargue en este ciclo durante 200 veces.

Método de prueba para la muestra C: En primer lugar, cargar a una corriente constante de 1,5 A hasta 16,769 V y, a continuación, cargar a una tensión constante de 17,769 V hasta que la corriente sea inferior a 3,47 A y permanezca estacionaria durante 5 minutos. Descargue de nuevo a una corriente constante de 1,5 A hasta que la tensión de terminación sea de 2,5 V (la tensión de una célula es inferior a 2,5 V), y cargue y descargue en este ciclo durante 200 veces.

Método de prueba para la muestra D: Primero, cargar a una corriente constante de 1,5 A hasta 14,616 V, luego cargar a una tensión constante de 14,616 V hasta que la corriente sea inferior a 4,3 A, y dejar reposar durante 5 minutos. Descargue de nuevo a una corriente constante de 1,5 A hasta que la tensión de terminación sea de 2,5 V (la tensión de una célula es inferior a 2,5 V), y cargue y descargue en este ciclo durante 200 veces.

2.3 Prueba de resistencia a la vibración de las muestras

A una temperatura ambiente de (25 ± 2) ℃, se prueba el rendimiento de resistencia a las vibraciones de la muestra del módulo de batería. La prueba de resistencia a las vibraciones de la batería se realiza en un banco de pruebas de vibraciones, y el proceso de prueba es el siguiente:

(1) A una temperatura ambiente de (20 ± 5) ℃, el módulo de batería se descarga a una corriente constante de 1,5 A hasta la condición de corte de descarga especificada por el fabricante. A una temperatura ambiente de (20+5) ℃, el módulo de batería se carga a 1,5 A hasta que la tensión de los terminales alcanza la condición de corte de carga especificada por el fabricante, y se detiene la carga.

(2) Fije el módulo de batería al banco de pruebas de vibración y realice una prueba de vibración de frecuencia de barrido lineal de acuerdo con las siguientes condiciones: corriente de descarga: 1 A; dirección de vibración: vibración única hacia arriba y hacia abajo; frecuencia de vibración: 10~55Hz; aceleración máxima: 30m/s; Ciclo de barrido: 10 veces; Tiempo de vibración: 2 horas.

Durante la prueba de vibración, no se permite experimentar cambios bruscos en la corriente de descarga, tensión anormal, deformación de la carcasa de la batería, desbordamiento del electrolito, etc. La conexión debe ser fiable y la estructura debe estar intacta. No se permite aflojar la instalación.

(3) SBM (AC Internal Resistance Tester) comprueba la resistencia interna.

(4) Repita los pasos (1), (2) y (3) un total de 4 veces.

3 Resultados y discusión

3.1 Resultados y discusión de la prueba de vida cíclica

Las tensiones de carga y descarga de las muestras A, B y C son de 2,8~4,1 V, mientras que las tensiones de carga y descarga de la muestra D son de 2,5~3,65 V. Las cuatro muestras presentan un buen rendimiento cíclico.

La capacidad de descarga inicial de la muestra A es de 40,562 Ah. Después de 100 ciclos, la capacidad de descarga es de 39,759 Ah con una tasa de retención de la capacidad del 98,02%, lo que indica un buen rendimiento de los ciclos. Después de 200 ciclos, la capacidad de descarga sigue siendo de 39,309 Ah con una tasa de retención de la capacidad del 96,91%, lo que indica un buen rendimiento de los ciclos.

La capacidad de descarga inicial de la muestra B es de 68,838 Ah. Después de 100 ciclos, la capacidad de descarga es de 68,402 Ah con una tasa de retención de la capacidad del 99,37%, lo que indica un buen rendimiento de los ciclos. Después de 200 ciclos, la capacidad de descarga sigue siendo de 67,789 Ah con una tasa de retención de la capacidad del 98,48%, lo que indica un buen rendimiento de los ciclos.

La capacidad de descarga inicial de la muestra C es de 2,013 Ah. Después de 100 ciclos, la capacidad de descarga es de 1,946 Ah con una tasa de retención de la capacidad del 96,67%, lo que indica un buen rendimiento de los ciclos. Después de 200 ciclos, la capacidad de descarga sigue siendo de 1.862 Ah con una tasa de retención de la capacidad del 92,50%, lo que indica un buen rendimiento de los ciclos.

La capacidad de descarga inicial de la muestra D es de 82,601 Ah. Después de 100 ciclos, la capacidad de descarga sigue siendo de 81,575 Ah con una tasa de retención de la capacidad del 98,76%, lo que indica un buen rendimiento de los ciclos. Después de 200 ciclos, la capacidad de descarga sigue siendo de 80,716 Ah, con una tasa de retención de la capacidad del 97,72%, lo que indica un buen rendimiento de los ciclos.

Por comparación, se puede ver que después de 200 ciclos, la muestra B tiene la tasa de retención de capacidad más alta del 98,48%. Le siguen la muestra D y la muestra A. La muestra C tiene la tasa de retención de capacidad más baja, ya que sólo alcanza el 92,50%.

3.2 Resultados de las pruebas de resistencia a las vibraciones y discusión

Las resistencias internas iniciales de las cuatro muestras fueron de 2,324, 1,53, 66 y 1,9 mΩ, respectivamente.

A medida que aumenta el número de vibraciones, la resistencia interna de la muestra A primero disminuye y luego aumenta gradualmente, mientras que la resistencia interna de la muestra B aumenta gradualmente. El cambio en la resistencia interna de la muestra C no es muy evidente, mientras que la resistencia interna de la muestra D primero disminuye y luego aumenta gradualmente.

Se puede observar que después del ciclo de carga y descarga, la resistencia interna de la batería disminuirá ligeramente. Esto se debe a que la vibración no sólo hace que la parte de conexión de la batería se afloje, sino que también aumenta la resistencia de polarización de la batería. Después de la quinta vibración, la fiabilidad de conexión de la muestra D es la peor, seguida de la muestra A, y la fiabilidad de conexión de las muestras B y C es mejor. Las muestras B y C son pilas cilíndricas de pequeña capacidad. Aunque el método de agrupación es más complejo, si el proceso de soldadura es fiable, la fiabilidad de la conexión también estará garantizada.

4 Conclusión

Mediante el análisis teórico de las baterías de ión-litio cilíndricas de pequeña capacidad, se determinó que tienen buenas características. Se seleccionaron cuatro muestras de módulos de baterías de ión-litio y se probaron su rendimiento cíclico y su resistencia a las vibraciones. Los resultados de las pruebas muestran que, tras 200 ciclos de carga y descarga, la capacidad de descarga de la muestra B es de 67,789 Ah, y la tasa de retención de la capacidad es del 98,48%. La fiabilidad de la conexión entre la muestra B y C es buena. Las baterías cilíndricas de ión-litio de pequeña capacidad tienen un buen rendimiento en ciclos y una alta fiabilidad de conexión, y pueden aplicarse a vehículos logísticos puramente eléctricos.