測試力神16Ah鈦酸鋰電池0.2C放電曲線及放電對應(yīng)微分容量曲線-dQ/dV

電池為力神6串鈦酸鋰電池模組,測試時(shí)均衡板拔掉(均衡板是自己加的)。放電前,將各個(gè)電芯充到了大約2.7V并靜置了一段時(shí)間。0.2C(3.2A)放電得到的放電曲線以及局部放大圖如下,低倍率放電主要是為了得出更準(zhǔn)確的dQ/dV曲線,本來還想做C/25倍率放電的,但是時(shí)間太久,不允許,只好做0.2C放電


可以看到,有兩個(gè)電芯與其它四個(gè)電芯不一致,容量偏低,表現(xiàn)為放電曲線提前下降。因?yàn)樗须娦径际谴?lián)一起放電的,有兩個(gè)電芯不一致,所以其中兩個(gè)容量偏小的電芯放到截止電壓1.2V后,只能對整組電池停止放電測試了,那么另外四個(gè)容量正常的電池就沒有放完電
選取其中三個(gè)電芯(兩個(gè)容量偏低的作為電芯1、2,四個(gè)容量正常的其中一個(gè)電芯作為電芯3),根據(jù)放電曲線作出放電微分容量曲線-dQ/dV,該曲線與峰值處局部放大曲線如圖。為什么在dQ/dV前面要加負(fù)號,是因?yàn)檫@個(gè)電池測試領(lǐng)域相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)(可能成文,也可能不成文),一般以充電為正,放電為負(fù),加了個(gè)負(fù)號翻到正。


可以看到,0.2C放電的微分容量曲線有兩個(gè)峰,大約分別在2.42V和2.56V,后者的峰比前者的峰高。而鈦酸鋰電池的負(fù)極活性材料是鈦酸鋰,正極活性材料一般是鎳鈷錳三元鋰或錳酸鋰。全電池在放電過程中,負(fù)極鈦酸鋰材料的電位一般幾乎不變,為1.55V(vs Li/Li+),如圖

所以這種放電曲線的形狀主要是由正極材料決定的,那么將兩個(gè)峰的電壓加上1.55V,可以計(jì)算得出兩個(gè)峰對應(yīng)的正極電位(vs Li/Li+)分別為3.97V和4.11V。對比錳酸鋰(LiMn2O4)的CV(看縱軸負(fù)半軸)3.9V和4.1V,可以看出基本符合的較好,所以這個(gè)鈦酸鋰的正極材料用的是錳酸鋰。


那么,有幾個(gè)問題還是想請教一下懂行的人:
1.錳酸鋰的兩個(gè)峰分別對應(yīng)什么反應(yīng)?為什么在有的文獻(xiàn)中(最后一張圖,文獻(xiàn)[1]),在3.750V出現(xiàn)了第三個(gè)峰?而有的圖(倒數(shù)第二張圖CV曲線)沒有這一個(gè)峰?
2.一般說錳酸鋰的循環(huán)性能比較差,那用錳酸鋰作為正極、鈦酸鋰作為負(fù)極的電池,循環(huán)次數(shù)怎么能到數(shù)萬次?(力神這款16Ah的標(biāo)稱1C充放電循環(huán)次數(shù)30000次)
3.產(chǎn)業(yè)中一般如何解決鈦酸鋰負(fù)極的脹氣問題呢?
4.根據(jù)三個(gè)容量不同電芯的微分容量曲線來看,兩個(gè)容量與其它不一致的電芯,導(dǎo)致其容量較低的原因是什么?是因?yàn)檠h(huán)次數(shù)多了衰減了,還是因?yàn)橹圃爝^程中本來就不一致?因?yàn)榭梢钥吹饺齻€(gè)電芯互相對比,微分容量曲線兩個(gè)峰雖然高度略有不同,但是峰值對應(yīng)的電壓差距不大的。如果是衰減導(dǎo)致的,那么峰值所對應(yīng)的電壓會(huì)不會(huì)會(huì)有明顯的移動(dòng)?
參考文獻(xiàn):
[1] Feng, Xuning, et al. "A reliable approach of differentiating discrete sampled-data for battery diagnosis."?ETransportation?3 (2020): 100051.