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Test de cyclage et de vibration des batteries d'alimentation au lithium-ion - Partie 2

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Test de cyclage et de vibration des batteries d'alimentation au lithium-ion - Partie 2

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2.2 Essai de performance cyclique des échantillons

À une température ambiante de (25 ± 2) ℃, les échantillons de modules de batterie ont été soumis à un essai de cycle de charge et de décharge de 0,5 C à l'aide d'un système de charge à tension constante (CC-CV) et d'un système de décharge à courant constant. Le bloc-batterie a été soumis à un essai de cycle sur une machine d'essai multicanaux.

Méthode d'essai pour les échantillons A et B : d'abord, charger à un courant constant de 1,5 A jusqu'à 4,2 V (l'un des monomères a une tension supérieure à 4,2 V), puis charger à une tension constante de 4,2 V jusqu'à ce que le courant soit inférieur à 2,12 A, et laisser reposer pendant 5 minutes. Déchargez à nouveau à un courant constant de 1,5 A jusqu'à ce que la tension de terminaison soit de 2,8 V (la tension d'une cellule est inférieure à 2,8 V), et chargez et déchargez dans ce cycle pendant 200 fois.

Méthode d'essai pour l'échantillon C : D'abord, charger à un courant constant de 1,5 A jusqu'à 16,769 V, puis charger à une tension constante de 17,769 V jusqu'à ce que le courant soit inférieur à 3,47 A et reste stationnaire pendant 5 minutes. Déchargez à nouveau à un courant constant de 1,5 A jusqu'à ce que la tension de terminaison soit de 2,5 V (la tension d'une cellule est inférieure à 2,5 V), et chargez et déchargez dans ce cycle pendant 200 fois.

Méthode d'essai pour l'échantillon D : D'abord, charger à un courant constant de 1,5 A jusqu'à 14,616 V, puis charger à une tension constante de 14,616 V jusqu'à ce que le courant soit inférieur à 4,3 A, et laisser reposer pendant 5 minutes. Déchargez à nouveau à un courant constant de 1,5 A jusqu'à ce que la tension de terminaison soit de 2,5 V (la tension d'une cellule est inférieure à 2,5 V), et chargez et déchargez dans ce cycle pendant 200 fois.

2.3 Essai de résistance aux vibrations des échantillons

À une température ambiante de (25 ± 2) ℃, les performances de résistance aux vibrations de l'échantillon de module de batterie sont testées. L'essai de résistance aux vibrations de la batterie est effectué sur un banc d'essai de vibrations, et le processus d'essai est le suivant :

(1) À une température ambiante de (20 ± 5) ℃, le module de batterie est déchargé à un courant constant de 1,5 A jusqu'à la condition de coupure de décharge spécifiée par le fabricant. À une température ambiante de (20+5) ℃, le module de batterie est chargé à 1,5 A jusqu'à ce que la tension aux bornes atteigne la condition de coupure de charge spécifiée par le fabricant, et la charge est arrêtée.

(2) Fixez le module de batterie au banc d'essai de vibration et effectuez un essai de vibration à fréquence de balayage linéaire selon les conditions suivantes : courant de décharge : 1 A ; direction de vibration : vibration unique vers le haut et vers le bas ; fréquence de vibration : 10~55Hz ; accélération maximale : 30m/s ; cycle de balayage : 10 fois ; durée de vibration : 2 heures.

Pendant l'essai de vibration, il n'est pas permis d'observer des changements brusques dans le courant de décharge, une tension anormale, une déformation de l'enveloppe de la batterie, un débordement de l'électrolyte, etc. La connexion doit être fiable et la structure doit être intacte. Il est interdit de desserrer l'installation.

(3) Le SBM (AC Internal Resistance Tester) teste la résistance interne.

(4) Répétez les étapes (1), (2) et (3) 4 fois au total.

3 Résultats et analyse

3.1 Résultats de l'essai de durée de vie cyclique et discussion

Les tensions de charge et de décharge des échantillons A, B et C sont comprises entre 2,8 et 4,1 V, tandis que les tensions de charge et de décharge de l'échantillon D sont comprises entre 2,5 et 3,65 V. Les quatre échantillons présentent de bonnes performances de cyclage.

La capacité de décharge initiale de l'échantillon A est de 40,562 Ah. Après 100 cycles, la capacité de décharge est de 39,759 Ah avec un taux de rétention de la capacité de 98,02 %, ce qui indique une bonne performance de cyclage. Après 200 cycles, la capacité de décharge est encore aussi élevée que 39,309 Ah avec un taux de rétention de la capacité de 96,91 %, ce qui indique une bonne performance de cyclage.

La capacité de décharge initiale de l'échantillon B est de 68,838 Ah. Après 100 cycles, la capacité de décharge est de 68,402 Ah avec un taux de rétention de la capacité de 99,37 %, ce qui indique une bonne performance de cyclage. Après 200 cycles, la capacité de décharge est encore aussi élevée que 67,789 Ah avec un taux de rétention de la capacité de 98,48 %, ce qui indique une bonne performance de cyclage.

La capacité de décharge initiale de l'échantillon C est de 2,013 Ah. Après 100 cycles, la capacité de décharge est de 1,946 Ah avec un taux de rétention de la capacité de 96,67 %, ce qui indique une bonne performance de cyclage. Après 200 cycles, la capacité de décharge est encore de 1,862 Ah avec un taux de rétention de la capacité de 92,50 %, ce qui indique une bonne performance de cyclage.

La capacité de décharge initiale de l'échantillon D est de 82,601 Ah. Après 100 cycles, la capacité de décharge atteint encore 81,575 Ah avec un taux de rétention de la capacité de 98,76 %, ce qui indique une bonne performance de cyclage. Après 200 cycles, la capacité de décharge atteint encore 80,716 Ah avec un taux de rétention de la capacité de 97,72 %, ce qui indique une bonne performance de cyclage.

La comparaison montre qu'après 200 cycles, l'échantillon B a le taux de rétention de capacité le plus élevé, soit 98,48 %. Viennent ensuite l'échantillon D et l'échantillon A. L'échantillon C a le taux de rétention de capacité le plus faible, n'atteignant que 92,50 %.

3.2 Résultats du test de résistance aux vibrations et discussion

Les résistances internes initiales des quatre échantillons étaient respectivement de 2,324, 1,53, 66 et 1,9 mΩ.

Au fur et à mesure que le nombre de vibrations augmente, la résistance interne de l'échantillon A diminue d'abord, puis augmente progressivement, tandis que la résistance interne de l'échantillon B augmente progressivement. Le changement de la résistance interne de l'échantillon C n'est pas très évident, tandis que la résistance interne de l'échantillon D diminue d'abord et augmente ensuite progressivement.

On peut constater qu'après le cycle de charge et de décharge, la résistance interne de la batterie diminue légèrement. Cela s'explique par le fait que les vibrations provoquent non seulement un relâchement de la connexion de la batterie, mais augmentent également la résistance de polarisation de la batterie. Après la cinquième vibration, la fiabilité de la connexion de l'échantillon D est la plus mauvaise, suivie de l'échantillon A, et la fiabilité de la connexion des échantillons B et C est meilleure. Les échantillons B et C sont des cellules cylindriques de petite capacité. Bien que la méthode de regroupement soit plus complexe, si le processus de soudage est fiable, la fiabilité de la connexion sera également garantie.

4. Conclusion

L'analyse théorique des batteries lithium-ion cylindriques de petite capacité a permis de déterminer qu'elles présentent de bonnes caractéristiques. Quatre échantillons de modules de batteries lithium-ion ont été sélectionnés et leurs performances cycliques et leur résistance aux vibrations ont été testées. Les résultats des tests montrent qu'après 200 cycles de charge et de décharge, la capacité de décharge de l'échantillon B est de 67,789 Ah, et le taux de rétention de la capacité est de 98,48 %. La fiabilité de la connexion entre les échantillons B et C est bonne. Les batteries d'alimentation lithium-ion cylindriques de petite capacité ont de bonnes performances de cyclage et une grande fiabilité de connexion, et peuvent être appliquées aux véhicules logistiques purement électriques.