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Prueba de temperatura de celdas de baterías de iones de litio

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Prueba de temperatura de celdas de baterías de iones de litio

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Las baterías de iones de litio son muy utilizadas por su elevada energía específica, alto voltaje de trabajo, baja tasa de autodescarga y larga vida útil. Ya se utilicen como fuentes de energía para productos electrónicos o como fuentes de almacenamiento de energía para satélites, todas se enfrentan a problemas de almacenamiento de baterías en su uso práctico. Debido a la autodescarga durante el almacenamiento, las baterías de iones de litio provocan una degradación de su rendimiento.

El rendimiento de almacenamiento de las baterías está relacionado con factores como su estado de carga (SOC), el tiempo de almacenamiento y la temperatura de almacenamiento. Según la bibliografía, el almacenamiento de la batería a una tensión de circuito abierto de 3,8-3,9 V tiene un rendimiento general excelente, pero la temperatura de almacenamiento estudiada es la temperatura ambiente y el tiempo de almacenamiento es de sólo 3 meses. Este artículo investiga el rendimiento de las baterías de iones de litio almacenadas a dos estados de carga y temperaturas de almacenamiento diferentes, proporcionando una referencia teórica para las condiciones de almacenamiento de las baterías de iones de litio.

1 Prueba

Se descarga la batería de prueba a 2,75 V, luego se carga a diferentes estados de carga (50% y 80%) y se almacena a diferentes temperaturas. Se realiza un mantenimiento de la batería cada 6 meses durante su almacenamiento. Se utilizaron cinco baterías de muestra para experimentos paralelos bajo cada condición experimental, y se promediaron los resultados. Utilizar la cámara de pruebas de baterías y otros equipos para probar la capacidad recuperable, la tasa de autodescarga y el rendimiento cíclico de las baterías.

2 Resultados de las pruebas

Almacene las baterías con un estado de carga del 50% y del 80% a diferentes temperaturas durante 18 meses.

2.1 Capacidad recuperable

A través de las pruebas, se puede observar que tanto el 50% SOC como el 80% SOC de la batería disminuyen en capacidad recuperable con la ampliación del tiempo de almacenamiento; Y a la misma temperatura, la diferencia entre la capacidad recuperable de la batería del segundo período de almacenamiento y la capacidad recuperable de la batería del primer período de almacenamiento debe ser menor que la diferencia entre la capacidad recuperable de la batería del primer período de almacenamiento y la capacidad de la batería antes del almacenamiento; La diferencia entre la capacidad recuperable del tercer acumulador y la capacidad recuperable del segundo acumulador debe ser inferior a la diferencia entre la capacidad recuperable del segundo acumulador y la capacidad recuperable del primer acumulador.

Esto indica que la pérdida de capacidad irreversible de la batería es relativamente grande en la etapa inicial y disminuye gradualmente en la etapa posterior. La batería se almacena a 10, 0 y -10 ℃, teniendo las baterías al 50% de SOC una capacidad recuperable superior al 98%, y las baterías al 80% de SOC una capacidad recuperable superior al 97%; En el mismo estado de carga, cuando se almacena a 0 y -10 ℃, la capacidad recuperable de la batería es básicamente la misma, que es ligeramente superior a la almacenada a 10 ℃. Sobre la base del análisis anterior, se puede concluir que cuando la batería se almacena a 0 y -10 ℃, la batería al 50% SOC tiene una mayor capacidad recuperable, ambas por encima del 98%.

2.2 Tasa de autodescarga de la batería

La capacidad de autodescarga de la batería disminuye significativamente en la etapa inicial y disminuye en la etapa posterior con la ampliación del tiempo de almacenamiento. De las figuras 3 y 4 se desprende que la tasa de autodescarga de la batería es elevada en la fase inicial, pero disminuye y tiende a estabilizarse en la fase posterior. Independientemente del estado de carga de la batería, la tasa de autodescarga de la batería es inferior al 8%, y a medida que aumenta el tiempo de almacenamiento, la tasa de autodescarga de la batería casi cae por debajo del 2%, lo que indica que la tasa de autodescarga de la batería disminuye significativamente después de 12 meses de almacenamiento.

En el mismo estado de carga, la tasa de autodescarga de la batería almacenada a 0 y -10 ℃ es inferior a la almacenada a 10 ℃. Esto se debe a que la tasa de reacción lateral de la batería se intensificará con el aumento de la temperatura, y la tasa de autodescarga también aumentará con el aumento de la temperatura. Una temperatura ambiente baja suprimirá la reacción lateral de la batería, reduciendo así la tasa de autodescarga. Por lo tanto, la temperatura más baja durante el proceso de almacenamiento de la batería es más propicia para su almacenamiento.

Mediante la comparación de datos, se comprobó que, a la misma temperatura, la tasa de autodescarga de las baterías con 50% SOC es inferior a la de las baterías con 80% SOC, lo que indica que el 50% SOC tiene más posibilidades de mantener el rendimiento de la batería. En resumen, puede verse que las baterías con un 50% de SOC son más propicias para mantener el rendimiento de la batería en condiciones de almacenamiento de 0 y -10 ℃.

2.3 Rendimiento cíclico de la batería después del almacenamiento

Se realizaron pruebas de rendimiento cíclico en baterías almacenadas durante 18 meses. El sistema de carga y descarga cíclica de la batería fue el siguiente: 0.carga a corriente constante de 5C hasta 4,1 V, carga a tensión constante hasta la caída de corriente a 0,01 C y, tras el reposo, descarga a 0,5C hasta 2,75 V.

La tendencia de degradación de la capacidad de la batería sin almacenar es básicamente la misma que la de la batería almacenada. Después de 400 ciclos, las tasas de retención de capacidad de la batería nueva, la batería al 50% SOC y la batería al 80% SOC son del 90,1%, 89,0% y 86,3%, respectivamente. Puede verse que la capacidad de la batería almacenada ha disminuido en comparación con la batería sin almacenar, y el índice de retención de capacidad de la batería al 50% SOC es superior al de la batería al 80% SOC.