تعريف نسبة N / P
في تصميم سعة البطارية ، معيار مهم هو أن القطب السالب يجب أن يكون لديه قدرة عكسية أكبر من القطب الموجب ، على الرغم من أن سعة القطب السالب أصغر ، قد يكون للبطارية بعض المزايا ، مثل سعة البطارية الكبيرة ، ولكن قد يظهر الليثيوم أثناء الشحن. يؤدي ترسب سطح القطب السالب إلى وجود تشعبات تؤدي إلى مشاكل تتعلق بالسلامة ، وتسمى نسبة N / P في الواقع مصطلحًا آخر يسمى CB (توازن الخلية).
طريقة الحساب هي N / P = قدرة القطب السالب لكل وحدة مساحة / سعة قطب موجبة لكل وحدة مساحة.
الشكل 1 الشكل 1. رسم تخطيطي من dendrites الليثيوم
العوامل التي تؤثر على نسبة N / P
في الظروف العادية ، يتم تحديد نسبة N / P بالشروط التالية:
1 ، أول فعالية من المواد الفعالة
2 ، دقة الطلاء
3 ، ومعدل الانحلال من الدورات الإيجابية والسلبية
طبقًا لدقة الطلاء ، يمكن أن تكون دقة الطلاء المثالية 100٪ ، وتكون الكفاءة الإيجابية للقطب الموجب أكبر من الكفاءة الأولى للقطب السالب ، وفي هذه الحالة ، يمكن أن تكون القيمة النظرية لـ CB قريبة من 1 ، على سبيل المثال.
إن مادة القطب الموجبة ، أكسيد الليثيوم الكوبالت ، لديها قدرة تصميمية تبلغ 140 مللي أمبير / جرام (الكفاءة الأولى 95٪) وكثافة سطح موجبة 300 جم / م.2
المواد الأنود الاصطناعي الجرافيت ، قدرة التصميم 340mAh / g (90 ٪ الجرافيت الاصطناعي) ، كثافة سطح سلبي 200g / m2
دقة الطلاء تفترض أن انحراف دقة الطلاء هو 2.5٪
وفقا لحسابات معقولة ، فإن نسبة القطب الموجب للسالب الموجب للسالب تكون بشكل عام بين 1.1 و 1.5 ، ويتم اعتبار القيم المحددة وفقا لتصميم نظام المواد.
تأثير نسبة N / P على أداء السعر
من أجل دراسة تأثير تتطابق مع القدرة الإيجابية والسلبية بالكهرباء سعر البطارية، والحفاظ على نفس المادة الفعالة القطب الموجب، واختيار سلبي / الكاثود N / P = 0.8،1.0،1.2،1.4،1.6،1.8 بطارية تجميعها، ويتضح من FIG. التفريغ 0.2C الحالية وفقا للقدرات الإيجابية والسلبية لل421mAh، 444mAh، 454mAh، 479mAh، 502mAh، من الواضح عندما N / P = 0.8، الدنيا إلى سعتها، N / P = 1.8، السعة القصوى. ومع ذلك، N / P = 0.8 عندما تكون منصة جهد التفريغ هي الأعلى.
الشكل 2 منحنى تصريف سعة البطارية 0.2c
استمر في اتباع التصميم التجريبي ، وزيادة معدل التفريغ تدريجيا ، وإجراء التفريغ 1C ، 3C و 5 C على البطارية.
الشكل 3 منحنى تصريف سعة البطارية 1C
عندما كانت النسبة بشكل ملحوظ N / P عندما 1C = 0.8، الدنيا إلى سعتها، N / P = 1.6، السعة القصوى. ومع ذلك، N / P = 0.8، والحد الأقصى الإنترنت التفريغ الكهربائي.
الشكل 4 منحنى تصريف سعة البطارية 3C
عندما يكون التكبير 3C ، من الواضح أنه عندما يكون N / P = 0.8 ، تكون السعة هي الأدنى ، وعندما يكون N / P = 1.6 ، تكون السعة هي الأعلى ، ومع ذلك ، N / P = 1.2 ، فإن منصة الجهد التفريغ هي الأعلى.
الشكل 5 5C منحنى تصريف سعة البطارية
عندما يكون التكبير 5C ، فمن الواضح أنه عندما يكون N / P = 0.8 ، تكون السعة هي الأدنى ، وعندما يكون N / P = 1.6 ، تكون السعة هي الأعلى ، ولكن عندما يكون N / P = 1.2 ، تكون البطارية أيضًا ذات قدرة أعلى ، ومنصة الجهد التفريغ هي الأعلى.
باختصار ، مع زيادة معدل التفريغ ، يصبح الاستقطاب الكهروكيميائي أكبر وأكبر ، وتنخفض منصة الجهد التفريغ ، وعند معدل تفريغ أعلى ، تكون منصة الجهد أعلى نسبة N / P = 1.2 ، ولها أيضًا مستوى أعلى. قدرة عالية.
تأثير نسبة N / P على أداء دورة البطارية
ويتم أيضًا اختيار نفس النسبة N / P المختلفة = 1.0 ، 1.2 ، 1.4 ، 1.6 ، 1.8 بعد 125 مرة دورة 1C / 1C ، يكون معدل الاحتفاظ بالقدرة للبطارية كما هو موضح في الشكل التالي ، من الواضح عندما يكون معدل الاحتفاظ بالسعة N / P = 1.0 هو الأدنى عند N /PEN1.8 ﻣﻌﺪل اﻻﺣﺘﻔﺎظ ﺑﺎﻟﻘﺪرة ﻫﻮ اﻷﻋﻠﻰ ، وﻳﺰداد ﻣﻌﺪل اﻻﺣﺘﻔﺎظ ﺑﺎﻟﻘﺪرة ﻋﻨﺪ زﻳﺎدة ﻧﺴﺒﺔ N / P.
الشكل 6 منحنى دورة البطارية
تأثير نسبة N / P على معاوقة البطارية
وفقا للتجربة ، عندما تكون نسبة N / P هي 0.8 ، 1.2 ، 1.6 ، و 1.8 ، تكون البطارية SOC = 50٪ ، و EIS لبطارية اختبار البطارية المجمعة كما يلي.
الشكل 7 منحنى اختبار خريطة EIS
يمكن أن نرى من الشكل أنه عندما تكون نسبة N / P هي 0.8 ، يكون نصف قطر نصف الدائرة الصغيرة هو الأكبر ، ويكون نصف قطر نصف الدائرة الصغيرة هو الأصغر عندما تكون نسبة N / P هي 1.6. ترتيب الترتيب من صغير إلى كبير هو: R0.8> R1.0> R1.8> يشير R1.2> R1.6 إلى أن معاوقة فيلم SEI تقل أولاً ثم تزداد مع زيادة سعة القطب السالب مع الحفاظ على قدرة القطب الموجب ، وعندما تكون نسبة N / P هي 1.2 و 1.6 ، يكون R أقل. .
استنتاج
يعتقد المؤلف أن نسبة NP هي أكثر معايير تصميم البطارية واقعية من الإنتاج الفعلي ، ومعدل البطارية ، ودورة البطارية ، وسلامة البطارية ، ومقاومة البطارية ، ونسبة NP تتراوح بين 1.1 و 1.5 ، ولكن نظام مواد البطارية أكثر تعقيدًا. مع مجموعة متنوعة من طرق الاستخدام المعقدة ، جنبا إلى جنب مع الخبرة النظرية والعملية لتصميم أفضل النواة الصينية!
