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直流屏用12V50ah蓄電池壽命因素

2020-02-26

【研究背景】

自1991年商業(yè)化以來(lái),可充鋰離子電池(LIBs)在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域占據(jù)了儲(chǔ)能市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。然而,到目前為止獲得的電池能量密度仍然不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的儲(chǔ)能需求,特別是對(duì)于續(xù)航里程超過(guò)500公里的遠(yuǎn)程電動(dòng)汽車(chē)而言。盡管不同類(lèi)型的電池(高電壓LIBs、Li-S電池和鋰金屬電池)已經(jīng)得到了廣泛的研究,但能量密度超過(guò)300 Wh kg-1仍然具有挑戰(zhàn)性。除了考慮電極材料容量外,還需要考慮電池的其他參數(shù),例如:面積載量密度、正極和負(fù)極之間的電壓差、初始容量和初始庫(kù)侖效率。

 匯眾閥控密封鉛酸蓄電池的種類(lèi)有:密封蓄電池,閥控蓄電池,免維護(hù)電池,膠體電池,AGM蓄電池,GEL蓄電池,深循環(huán)蓄電池,太陽(yáng)能蓄電池,風(fēng)光互補(bǔ)蓄電池,儲(chǔ)能蓄電池,風(fēng)力發(fā)電機(jī)蓄電池。

【成果簡(jiǎn)介】

*近,中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所明軍研究員,漢陽(yáng)大學(xué)Yang-Kook Sun教授和阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Husam N. Alshareef教授(共同通訊作者)提出了一種新的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?,該模型除了考慮電極容量外,還考慮了多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù),包括面積載量密度、電壓差、初始容量平衡以及初始庫(kù)侖效率來(lái)估計(jì)可實(shí)現(xiàn)的能量密度。使用該方法用于預(yù)測(cè)電池能量密度,可達(dá)實(shí)現(xiàn)300 Wh kg-1以上。同時(shí)該模型表明,電極材料的儲(chǔ)鋰容量只是影響*終電池能量密度的幾個(gè)重要因素之一。本文的模型打破了傳統(tǒng)估計(jì)電池能量密度的模式,為設(shè)計(jì)更高能量密度的電池提供了一個(gè)直接的指導(dǎo)。相關(guān)研究成果以“An Empirical Model for the Design of Batteries with High Energy Density”為題發(fā)表在ACS Energy Lett.上。

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【核心內(nèi)容】

一、模型的描述

在傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)中,鋰離子電池的能量密度(E)在很大程度上可以由其電極材料決定:


其中,Q和m是電池的容量和質(zhì)量,變量U是正極和負(fù)極之間的電位差,這與正負(fù)極和基本電子電荷的費(fèi)米能級(jí)有關(guān),然而,電子在真空水平上(費(fèi)米能水平)的電位與實(shí)際不一樣。此外,雖然電壓差可以用兩個(gè)電極中Li的電位差來(lái)表示,但電壓差隨電池充電狀態(tài)(SOC)的變化而變化。因此,引入了平均電壓差(ΔU)來(lái)簡(jiǎn)化E的計(jì)算,變量Q表示電池容量,由Q=Cpmp可以計(jì)算出電池容量,其中Cp和mp分別表示正極的可逆比容量和總質(zhì)量載量,E的表達(dá)式可以寫(xiě)成:


其中,常數(shù)k代表為k=(mp+mn)/m。因此,E的表達(dá)式可以寫(xiě)成:



K的大小受很多的因素的影響,如電極材料特性(顆粒大小,比表面積)、電極制備過(guò)程(面積載量密度、壓實(shí)密度)、隔膜、集流體和包裝工藝。因此,k值是一個(gè)通用常數(shù),可以用于不同類(lèi)型的電池,目前很難直接計(jì)算k值。但是,可以通過(guò)當(dāng)前LIBs的實(shí)際能量密度得到一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。

匯眾-HUIZHONG品牌的OPZV管型膠體蓄電池的型號(hào)有:OPZV-200.OPZV-250,OPZV-300,OPZV-400.OPZV-500,OPZV-600,OPZV-800,OPZV-1000,OPZV-1200,OPZV-1500,OPZV-2000,OPZV-2500,OPZV-3000

*后,引入了正極和負(fù)極之間的平衡初始容量(χ),其中χ=Cnmnεp/Cpmpεn,將其引入公式3:



當(dāng)χεnp=1.1時(shí),這意味著負(fù)極的可逆容量比正極高10%,這是目前大多數(shù)電池設(shè)計(jì)中所要求的。



圖1. LIBs示意圖和能夠影響其能量密度的因素。(a)電池示意圖及其參數(shù);(b)運(yùn)用簡(jiǎn)單模型實(shí)現(xiàn)高能量密度的方法。

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