Определение состояния батареи
Когда речь заходит об использовании накопителя энергии, всегда интересен его текущий "уровень заполнения" - будь то оценка оставшегося времени работы мобильного телефона или ноутбука или дальности хода электромобиля. Хотя время зарядки может играть довольно незначительную роль для мобильного телефона или ноутбука, в контексте электромобилей оно может иметь особое значение.
Хорошо описать текущее состояние накопителя энергии может быть сложнее, чем кажется на первый взгляд. Хорошей иллюстрацией текущего состояния аккумулятора является модель бочки [1]. Эта модель уже была подробно описана в связи с цикличностью монетных ячеек [2]. Далее будет исследовано выделение тепла при зарядке и разрядке элементов 18650, т.е. аккумуляторов, которые значительно larger, чем монетные элементы.
Сайт NETZSCH ARC® 254
Прибор NETZSCH Ускоренная калориметрия (ARC)Метод, описывающий изотермические и адиабатические процедуры испытаний, используемые для обнаружения термически экзотермических реакций разложения.ARC® 254 (рис. 1) представляет собой калориметр с ускоряющейся скоростью, который обычно используется для исследования так называемого теплового разгона отдельных веществ или реакционных смесей [3]. Однако в отношении циклирования батарей Ускоренная калориметрия (ARC)Метод, описывающий изотермические и адиабатические процедуры испытаний, используемые для обнаружения термически экзотермических реакций разложения.ARC® 254 будет использоваться как изотермический калориметр. Для этого установка Ускоренная калориметрия (ARC)Метод, описывающий изотермические и адиабатические процедуры испытаний, используемые для обнаружения термически экзотермических реакций разложения.ARC® 254 может быть использована особым образом. Для вышеупомянутых исследований безопасности фактическая камера калориметра Ускоренная калориметрия (ARC)Метод, описывающий изотермические и адиабатические процедуры испытаний, используемые для обнаружения термически экзотермических реакций разложения.ARC® 254 окружена различными независимыми нагревателями. Для изотермического исследования аккумуляторов они окружены другим нагревателем в калориметре, так что температура аккумулятора может контролироваться независимо от калориметра.
элементы 18650
Так называемые элементы 18650 - это стандартные промышленные элементы в цилиндрическом металлическом корпусе диаметром 18 мм и высотой 65,0 мм (рисунок 2).
Батарея помещается в нагреватель, окружающий цилиндрический элемент (рис. 3), и устанавливается в измерительную камеру калориметра.
Батарея соединена с внешним циклическим блоком (рис. 4) через простой разъем для подачи тока и напряжения для зарядки и разрядки.
Интерес к определению теплового баланса батарей во время зарядки и разрядки, хотя и является актуальной проблемой, не совсем нов. Хотя установка на сайте NETZSCH ARC® 254, описанная ниже, отличается от описанных в литературе шаблонов, основной подход идентичен тому, который был описан Хансеном и др. в 1982 году [4].
H2Secure
обогреватель
Нагреватель 3D-H2Secure
Как уже говорилось, цилиндрическая батарея непосредственно окружена 3D- H2Secure
Чтобы создать достаточно длительную систему управления, остальные нагреватели калориметра (2, 6, 9 и 10 на рисунке 5) устанавливаются на постоянную более низкую температуру. Если энергетические процессы во время зарядки и разрядки в батарее будут изменять температуру элемента, источник питания 3D- H2Secure H2Secure
Поскольку мощность, требуемая нагревателем 3D- H2Secure
H2Secure
для получения соответствующей температуры образца в зависимости от температуры калориметра 25°CЦиклическое использование элементов 18650
Исследуемый элемент 18650 поддерживался при постоянной температуре 35°C с помощью 3D-нагревателя H2Secure
Таблица 1: Токи зарядки и разрядки
| Зарядка | Разрядка | |
| 1C | 1500 мА | 1500 мА |
| C/2 | 750 мА | 750 мА |
| C/4 | 375 мА | 375 мА |
Все пользователи знают по собственному опыту, что мобильные телефоны или ноутбуки нагреваются во время интенсивной работы, а также во время зарядки. С точки зрения цикла зарядки эти тепловые процессы представляют собой потери энергии, поскольку часть тепла, выделяемого таким образом, не может быть использована накопителем энергии. Следовательно, количество тепла, обнаруженное ARC® 254 во время зарядки и разрядки, может быть зарегистрировано как потери с точки зрения эффективности зарядки. Результаты для теплоты реакции элемента 18650 в зависимости от различных скоростей зарядки показаны на рисунках 7-9. Если сопоставить затраченную на зарядку или разрядку мощность с измеренными теплотами реакции, т.е. потерями, можно независимо определить эффективность частичных циклов.
Резюме
Прибор NETZSCH ARC® 254 использовался для циклирования цилиндрического аккумулятора (18650) при температуре 35°C с различными скоростями зарядки (1C, C/2, C/4). Обнаруженные теплоты реакции соответствуют тепловым потерям, что позволяет определить эффективность циклов зарядки и разрядки независимо друг от друга. Если бы потерь не было, КПД был бы равен 100%. Потери, определенные по теплотам реакции, суммированы для циклов зарядки и разрядки, а также для различных скоростей заряда на рисунке 10. Очевидно, что при низких скоростях заряда (C/4) потери ниже и, следовательно, эффективность выше, чем при более высоких скоростях заряда (1C).