Parámetros Base de iones para la prueba de rendimiento de hinchamiento de la batería

Durante el proceso de carga y descarga de las baterías de iones de litio, el hinchamiento de la celda de la batería será causado por el hinchamiento estructural de los electrodos positivo y negativo y la generación de gas por la descomposición del electrolito. Cuando la tensión aplicada sobre la superficie de la celda es constante, la celda muestra un cambio en el espesor, y cuando el espesor inicial de la celda se controla para que sea constante, la celda muestra un cambio en la tensión.

Por lo general, cuando se prueba el comportamiento de expansión de la batería, es necesario controlar diferentes condiciones de contorno para obtener el cambio del espesor de expansión o la fuerza de expansión de la batería. Sin embargo, diferentes parámetros de control afectarán significativamente los datos de hinchazón medidos.El sistema de prueba de hinchazón in situLa serie SWE lanzada por IEST, como se muestra en la Figura 1, puede caracterizar el comportamiento de hinchamiento de la celda in situ. Cómo establecer parámetros en diferentes modos de medición, lo cual es muy importante para obtener datos de inflación precisos y confiables.

Figura 1. Sistema de prueba de expansión in situ IEST serie SWE

Hay dos modos de medición para la serie SWE para caracterizar el comportamiento de expansión de la celda: presión constante y espacio constante. A continuación se describen los ajustes de parámetros de los dos modos respectivamente.

1. Modo de presión constante

En el modo de presión constante, la presión aplicada a la superficie de la celda es constante, y la presión durante la carga y descarga de la celda se mantiene en tiempo real a través de un sistema de control de presión de alta precisión, y la curva de cambio de espesor se recopila en al mismo tiempo, como se muestra en la Figura 2. Este modo se usa a menudo para comparar la diferencia en el comportamiento de expansión de diferentes materiales, como la comparación del espesor de expansión de diferentes materiales de carbono de silicio. La configuración del parámetro de presión está relacionada con la longitud y el ancho de la celda, en general, a medida que aumenta la presión aplicada, la presión longitudinal sobre la celda también aumenta y el espesor de expansión medido durante el proceso de carga y descarga se vuelve más pequeño. y más pequeños, como se muestra en la Figura 3, pero cuando la presión es demasiado alta, la polarización de la carga y descarga de la batería será demasiado grande, lo que afectará el rendimiento de la batería, por lo que es necesario elegir una presión razonable. Por lo general, las personas en la industria elegirán una presión de 0,2 MPa para caracterizar el espesor de expansión in situ de la batería. No hay requisitos para el estado SOC de la celda de la batería antes de la prueba en este modo, y el análisis se enfoca en comparar la diferencia de espesor entre la descarga total y la total.

Figura 2. Diagrama esquemático de presión constante y variación de espesor

Figura 3. Curvas de espesor de hinchamiento in situ bajo diferentes condiciones de presión

2. Modo de brecha constante

En el modo de espacio constante, primero se aplicará una precarga inicial a la celda, y el espacio de celda correspondiente a la condición de precarga se mantendrá constante a través del sistema de control de desplazamiento de alta precisión, y el cambio de presión durante el proceso de carga y descarga de la celda se recopilará en la curva en tiempo real, como se muestra en la Figura 4. Este modo se usa generalmente en los departamentos de simulación o diseño de celdas/módulos/paquetes. Al comparar diferentes condiciones iniciales de precarga, la brecha entre las celdas de control es diferente, y luego se analiza la rigidez de los materiales de límite unidos, como comparar diferentes carcasas de módulos o diferentes diferencias de amortiguación. La configuración del parámetro de fuerza de preapriete afecta el espacio inicial de la celda de la batería. Cuanto mayor sea la fuerza de apriete previo, menor será el espacio correspondiente a la celda de la batería y mayor será la fuerza de expansión medida durante el proceso de carga y descarga posterior, pero cuando la fuerza de apriete previo alcanza un cierto nivel, la expansión La fuerza de la celda de la batería cambiará de manera relativamente suave, si continúa aumentando la fuerza de ajuste previo, el espacio correspondiente de la celda de la batería será más pequeño, lo que aumentará la polarización de la carga y descarga de la celda de la batería y afectará el rendimiento de la celda de batería Por lo tanto, es necesario elegir una fuerza de preapriete razonable para garantizar un espacio entre celdas adecuado, la gente en la industria elegirá una presión de 0. 2MPa como precarga para caracterizar la fuerza de hinchamiento in situ de la celda. Además, el estado SOC inicial de la celda es diferente, lo que afectará la cantidad de control de brecha de la celda. Por ejemplo, bajo la misma condición de precarga, el espacio entre celdas de 0% SOC es más pequeño que el espacio entre celdas de 100% SOC, la diferencia en la fuerza de expansión medida con carga y descarga completas en estos dos estados también será diferente. Por lo tanto, tratamos de mantener constante el estado SOC inicial de la celda de la batería al caracterizar la fuerza de expansión y, por lo general, seleccionamos la celda de la batería en el estado completamente descargado para la prueba. el espacio entre celdas de 0 % SOC es más pequeño que el espacio entre celdas de 100 % SOC, la diferencia en la fuerza de expansión medida con carga y descarga completas en estos dos estados también será diferente. Por lo tanto, tratamos de mantener constante el estado SOC inicial de la celda de la batería al caracterizar la fuerza de expansión y, por lo general, seleccionamos la celda de la batería en el estado completamente descargado para la prueba. el espacio entre celdas de 0 % SOC es más pequeño que el espacio entre celdas de 100 % SOC, la diferencia en la fuerza de expansión medida con carga y descarga completas en estos dos estados también será diferente. Por lo tanto, tratamos de mantener constante el estado SOC inicial de la celda de la batería al caracterizar la fuerza de expansión y, por lo general, seleccionamos la celda de la batería en el estado completamente descargado para la prueba.

Figura 4. Diagrama esquemático de la variación constante de la fuerza de expansión del espacio

Figura 5. Diagrama esquemático del cambio de la fuerza de expansión en el espacio constante correspondiente a diferentes fuerzas de precarga

Resumen

Al caracterizar el rendimiento de expansión de la batería, los modos de presión constante y espacio constante tienen diferentes escenarios de aplicación y parámetros de prueba. Por lo general, cuando se evalúan materiales, se prefiere el modo de presión constante para caracterizar el espesor de hinchamiento de la celda. En este momento, no hay un requisito especial en el SOC inicial de la celda, en el diseño de la celda, se prefiere más el modo de espacio constante para caracterizar la fuerza de expansión de la celda. En este momento, el SOC inicial de la celda afectará en gran medida los resultados de las pruebas posteriores, y se puede seleccionar la celda en el estado completamente descargado para la prueba. Además, para el ajuste de la fuerza de preapriete inicial, se aplica la presión de 0,2 MPa a la superficie de la celda como condición inicial de presión constante o espacio constante en la industria.

Referencia

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