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 Ускоренная калориметрия (ARC)Метод, описывающий изотермические и адиабатические процедуры испытаний, используемые для обнаружения термически экзотермических реакций разложения.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 Ускоренная калориметрия (ARC)Метод, описывающий изотермические и адиабатические процедуры испытаний, используемые для обнаружения термически экзотермических реакций разложения.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 Ускоренная калориметрия (ARC)Метод, описывающий изотермические и адиабатические процедуры испытаний, используемые для обнаружения термически экзотермических реакций разложения.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).