במהלך תהליך הטעינה והפריקה של הסוללה, כאשר עומק הטעינה והפריקה משתנה, גם המתח משתנה כל הזמן. אם נשתמש בקיבולת כקואורדינטה האופקית ובמתח כקואורדינטה האנכית, נוכל לקבל עקומת טעינה ופריקה פשוטה, המכילה רמזים רבים לגבי הביצועים החשמליים של הסוללה. עקומות אלו המצוירות עם פרמטרי תא הסוללה כגון זמן, קיבולת, SOC, מתח וכו' המעורבים בטעינה ופריקה כקואורדינטות נקראות עקומות טעינה ופריקה. להלן כמה עקומות טעינה ופריקה נפוצות.
עקומת זרם-זמן/מתח
● זרם קבוע
במהלך טעינה ופריקה של זרם קבוע, הזרם קבוע, והשינוי במתח מסוף הסוללה נאסף בו זמנית, המשמש לעתים קרובות לזיהוי מאפייני הפריקה של הסוללה. במהלך תהליך הפריקה, זרם הפריקה נשאר ללא שינוי, מתח הסוללה יורד, וגם כוח הפריקה ממשיך לרדת. עקומת המדגם מוצגת באיור למטה.
● זרם קבוע ומתח קבוע (טעינה)
בהשוואה לטעינת זרם קבוע, לטעינת מתח קבוע זרם קבוע יש תהליך מתח קבוע בסוף הטעינה. בתום הטעינה, המתח הופך קבוע כשהוא מגיע לערך היעד, בעוד הזרם יורד בהדרגה. כאשר מגיעים לזרם הניתוק, מסתיימת טעינת המתח הקבוע של הזרם הקבוע. מכיוון שמתח הסוללה משתנה מאוד לאחר היציאה מתקופת הרמה, אם נמשכת טעינת זרם קבוע, הסוללה לא יכולה להגיע למצב הטעינה המלאה האידיאלית. לכן, יש צורך לעבור למתח קבוע ולהפחית את הזרם כדי להבטיח שהסוללה תגיע למצב טעינה גבוה ככל האפשר. עקומת המדגם מוצגת באיור למטה.
● כוח קבוע
כל תהליך הטעינה והפריקה מופעל בעוצמה קבועה. לפי P=UI, המתח עולה בהדרגה והזרם יורד בהדרגה במהלך טעינת הספק מתמדת, והמתח יורד בהדרגה והזרם עולה בהדרגה במהלך פריקת הספק מתמדת. בהתאם למתח הניתוק המקובל של טעינה ופריקה של סוללת LFP 3.65-2.5V, זרם סוף הפריקה יכול להגיע לכמעט פי 1.5 מזרם סוף הטעינה. עקומת הדוגמה מוצגת באיור למטה.
● מתמשך, לסירוגין, דופק
בזרם או הספק קבועים, פונקציית התזמון משמשת להשגת בקרת טעינה ופריקה רציפה, לסירוגין ודופק. משטרי טעינה ופריקה מיוחדים אלה משמשים לעתים קרובות כדי להעריך את ההתנגדות הפנימית של הסוללה. עקומת המדגם מוצגת באיור למטה.
עקומת קיבולת-מתח
הציר האופקי של עקומת הקיבולת-מתח משקף את יכולת הטעינה והפריקה של הסוללה, מצב הטעינה ומידע נוסף, בעוד שהציר האנכי כולל את פלטפורמת המתח של הסוללה, נקודת הפיתול, הקיטוב ומידע נוסף. האיור שלהלן הוא עקומת פריקה של סוללת ליתיום ברזל פוספט בטמפרטורות שונות.
עקומת שיעור
צפיפות הזרם משפיעה על קצב התגובה האלקטרוכימית, ובכך משנה את פרמטרי הביצועים של הסוללה. כאשר משווים סוללות בעלות קיבולות שונות, אותו זרם אינו ישים, ולכן הקצב משמש לקביעת הזרם היחסי. לדוגמה, {{0}}.1C הוא 0.3A עבור סוללת 3Ah 18650, ו-28A עבור סוללה פריזמטית של 280Ah. במילים פשוטות, ערך הזרם הספציפי המיוצג על ידי הקצב הוא הקצב כפול בקיבולת הסוללה.
בעת סימון הקיבולת של סוללה, יש לקחת בחשבון את זרם הטעינה והפריקה, כי הקיבולת תהיה שונה בקצבים שונים. לדוגמה, כדי לכייל את הקיבולת של סוללה בקצבים שונים, אתה יכול להגדיר אותה כך שתשתנה צעד אחר צעד עם קצב מחזור הטעינה והפריקה, ולאחר מכן לצייר עקומת קצב עם יכולת הפריקה כציר האנכי ומספר הטעינה וזמני פריקה כציר האופקי.
עקומת dQ/dV
השם של עקומת dQ/dV הוא משתנה ציר ה-y שלה, כלומר קצב השינוי של הנפח ליחידת מרווח מתח. הציר האופקי של עקומת dQ/dV הוא בדרך כלל SOC, קיבולת או מתח, המשקפים את השינוי בקצב השינוי של הקיבולת. המקום בו קצב השינוי גדול מוצג כשיא אופייני על העקומה, התואם בדרך כלל לתהליך תגובה אלקטרוכימית.
עקומת dQ/dV יכולה לומר לנו היכן נמצאת פלטפורמת המתח של הסוללה, מתי מתרחשת התגובה האלקטרוכימית, וכיצד תהליך התגובה משתנה עם הזדקנות הסוללה ושינויים אחרים במצב. באופן כללי, תגובות כימיות הן מהירות, ולכן נקודות הנתונים על העקומה דורשות דיוק גבוה יותר. לכן, לעקומת הפלט dQ/dV יש דרישות מסוימות לאיסוף נתונים גולמיים, אחרת אי אפשר ליצור עקומה עם פסגות ברורות. בעת ביצוע בדיקות טעינה ופריקה, אתה יכול להגדיר את מרווח המתחΔV=10~50mV כדי לאסוף נתונים, או את מרווח הזמןΔt=10-50ms, ולאחר מכן לסנן את הנתונים הגולמיים בהפרשי מתח שווים.
האיור הבא מציג את עקומת dQ/dV תחת מספר שונה של מחזורים.
עקומת מחזור
אנו יודעים שחיי הסוללה מתחלקים לחיי לוח שנה ולמחזור חיי מחזור. חיי לוח שנה הם הזמן שלוקח לקיבולת הסוללה לאבד במידה מסוימת תחת מיקום טבעי, בעוד חיי מחזור הם מספר הפעמים שהסוללה נטענת ומתרוקנת ברציפות עד שהקיבולת שלה יורדת במידה מסוימת. חיי מחזור הם אחד האינדיקטורים החשובים למדידת ביצועי חיי הסוללה.
נתוני בדיקת המחזור של סוללות ליתיום-יון הם הצטברות של נתוני טעינה ופריקה בודדים. ניתן לחלץ נתוני טעינה ופריקה בודדים שונים כדי ליצור עקומות מרובות עבור היבטים שונים של ניתוח. עקומת חיי המחזור הפשוטה ביותר היא עם מספר המחזורים כציר ה-x ויכולת הפריקה או קצב שימור הקיבולת כציר ה-y, כפי שמוצג באיור למטה. ככל שהמחזור מתקדם, קיבולת הסוללה ממשיכה לרדת, ולמערכת הטעינה והפריקה יש השפעה משמעותית על דעיכת קיבולת הסוללה.
ניתן גם להשוות את עקומות קיבולת-מתח של טעינה ופריקה בזמנים שונים, כפי שמוצג באיור למטה. ככל שהמחזור מתקדם, מתח ההתחלה של הטעינה והפריקה משתנה, ההתנגדות הפנימית של הסוללה משתנה, וקיבולת הטעינה והפריקה יורדת בהדרגה.
בנוסף לשני הסוגים הנ"ל, קיימות עקומות רבות נוספות עם מספר המחזורים כציר האופקי והפרמטרים המושפעים מהנחתת מחזור הסוללה כציר האנכי, אשר ממלאות תפקיד בניתוח הגורמים המשפיעים על חיי המחזור של הסוללה. תא וחיזוי חיי המחזור. כפי שמוצג באיור למטה, הוא משקף את הערך התיאורטי של חיי מחזור הסוללה המושפע מרמת היעילות של קולומב. CE הוא יעילות הקולומב, Ck הוא שיעור שימור הקיבולת, ו-k הוא מספר המחזורים.
TOB NEW ENERGY מספקת סט מלא שלבודק סוללהלמחקר וייצור סוללות
