2.2 Thử nghiệm hiệu suất tuần hoàn của mẫu

Ở nhiệt độ môi trường (25 ± 2) ℃, các mẫu mô-đun pin đã trải qua thử nghiệm chu kỳ sạc và xả 0,5 C bằng hệ thống sạc điện áp không đổi dòng điện không đổi (CC-CV) và hệ thống xả dòng điện không đổi. Bộ pin đã trải qua thử nghiệm chu kỳ trên máy thử đa kênh.

Phương pháp thử nghiệm đối với mẫu A và B: Đầu tiên, sạc ở dòng điện không đổi từ 1,5 A đến 4,2 V (một trong các monome có điện áp lớn hơn 4,2 V), sau đó sạc ở điện áp không đổi 4,2 V cho đến khi dòng điện nhỏ hơn 2,12 A và để yên trong 5 phút. Xả ở dòng điện không đổi 1,5 A một lần nữa cho đến khi điện áp kết thúc là 2,8 V (điện áp của một cell nhỏ hơn 2,8 V), và sạc và xả trong chu kỳ này trong 200 lần.

Phương pháp thử nghiệm đối với mẫu C: Đầu tiên, sạc ở dòng điện không đổi 1,5 A đến 16,769 V, sau đó sạc ở điện áp không đổi 17,769 V cho đến khi dòng điện nhỏ hơn 3,47 A và giữ nguyên trong 5 phút. Xả ở dòng điện không đổi 1,5 A một lần nữa cho đến khi điện áp kết thúc là 2,5 V (điện áp của một cell nhỏ hơn 2,5 V), và sạc và xả trong chu kỳ này trong 200 lần.

Phương pháp thử nghiệm đối với mẫu D: Đầu tiên, sạc ở dòng điện không đổi 1,5 A đến 14,616 V, sau đó sạc ở điện áp không đổi 14,616 V cho đến khi dòng điện nhỏ hơn 4,3 A và để yên trong 5 phút. Xả ở dòng điện không đổi 1,5 A một lần nữa cho đến khi điện áp kết thúc là 2,5 V (điện áp của một cell nhỏ hơn 2,5 V), và sạc và xả trong chu kỳ này trong 200 lần.

2.3 Thử nghiệm độ bền rung của mẫu

Ở nhiệt độ môi trường (25 ± 2) ℃, hiệu suất chống rung của mẫu mô-đun pin được kiểm tra. Kiểm tra chống rung của pin được tiến hành trên băng ghế thử rung và quy trình kiểm tra như sau:

(1) Ở nhiệt độ môi trường (20 ± 5) ℃, mô-đun pin được xả ở dòng điện không đổi 1,5 A đến điều kiện ngắt xả do nhà sản xuất chỉ định. Ở nhiệt độ môi trường (20+5) ℃, mô-đun pin được sạc ở 1,5 A cho đến khi điện áp đầu cuối đạt đến điều kiện ngắt sạc do nhà sản xuất chỉ định và quá trình sạc dừng lại.

(2) Cố định mô-đun pin vào băng ghế thử nghiệm rung và tiến hành thử nghiệm rung tần số quét tuyến tính theo các điều kiện sau: dòng điện xả: 1 A; Hướng rung: rung đơn lên và xuống; Tần số rung: 10~55Hz; Gia tốc tối đa: 30m/s; Chu kỳ quét: 10 lần; Thời gian rung: 2 giờ.

Trong quá trình thử nghiệm rung, không được phép xảy ra hiện tượng dòng điện xả thay đổi đột ngột, điện áp bất thường, vỏ ắc quy biến dạng, tràn chất điện phân, v.v. Kết nối phải đáng tin cậy và cấu trúc phải nguyên vẹn. Không được phép nới lỏng lắp đặt.

(3) SBM (Máy kiểm tra điện trở bên trong AC) kiểm tra điện trở bên trong.

(4) Lặp lại các bước (1), (2) và (3) tổng cộng 4 lần.

3 Kết quả và thảo luận

3.1 Kết quả và thảo luận về thử nghiệm vòng đời

Điện áp sạc và xả của mẫu A, B và C là 2,8~4,1V, trong khi điện áp sạc và xả của mẫu D là 2,5~3,65 V. Cả bốn mẫu đều thể hiện hiệu suất tuần hoàn tốt.

Dung lượng xả ban đầu của mẫu A là 40,562 Ah. Sau 100 chu kỳ, dung lượng xả là 39,759 Ah với tỷ lệ duy trì dung lượng là 98,02%, cho thấy hiệu suất chu kỳ tốt. Sau 200 chu kỳ, dung lượng xả vẫn cao tới 39,309 Ah với tỷ lệ duy trì dung lượng là 96,91%, cho thấy hiệu suất chu kỳ tốt.

Dung lượng xả ban đầu của mẫu B là 68,838 Ah. Sau 100 chu kỳ, dung lượng xả là 68,402 Ah với tỷ lệ duy trì dung lượng là 99,37%, cho thấy hiệu suất tuần hoàn tốt. Sau 200 chu kỳ, dung lượng xả vẫn cao tới 67,789 Ah với tỷ lệ duy trì dung lượng là 98,48%, cho thấy hiệu suất tuần hoàn tốt.

Dung lượng xả ban đầu của mẫu C là 2,013 Ah. Sau 100 chu kỳ, dung lượng xả là 1,946 Ah với tỷ lệ duy trì dung lượng là 96,67%, cho thấy hiệu suất tuần hoàn tốt. Sau 200 chu kỳ, dung lượng xả vẫn cao tới 1,862 Ah với tỷ lệ duy trì dung lượng là 92,50%, cho thấy hiệu suất tuần hoàn tốt.

Dung lượng xả ban đầu của mẫu D là 82,601Ah. Sau 100 chu kỳ, dung lượng xả vẫn đạt 81,575Ah với tỷ lệ duy trì dung lượng là 98,76%, cho thấy hiệu suất tuần hoàn tốt. Sau 200 chu kỳ, dung lượng xả vẫn đạt 80,716Ah với tỷ lệ duy trì dung lượng là 97,72%, cho thấy hiệu suất tuần hoàn tốt.

Qua so sánh, có thể thấy sau 200 chu kỳ, mẫu B có tỷ lệ duy trì dung lượng cao nhất là 98,48%. Tiếp theo là mẫu D và mẫu A. Mẫu C có tỷ lệ duy trì dung lượng thấp nhất, chỉ đạt 92,50%.

3.2 Kết quả thử nghiệm khả năng chống rung và thảo luận

Điện trở trong ban đầu của bốn mẫu lần lượt là 2,324, 1,53, 66 và 1,9 mΩ.

Khi số lần rung động tăng lên, điện trở trong của mẫu A đầu tiên giảm dần rồi tăng dần, trong khi điện trở trong của mẫu B tăng dần. Sự thay đổi điện trở trong của mẫu C không rõ ràng lắm, trong khi điện trở trong của mẫu D đầu tiên giảm dần rồi tăng dần.

Có thể thấy rằng sau chu kỳ sạc và xả, điện trở trong của pin sẽ giảm nhẹ. Điều này là do rung động không chỉ khiến bộ phận kết nối của pin bị lỏng mà còn làm tăng điện trở phân cực của pin. Sau lần rung động thứ năm, độ tin cậy kết nối của mẫu D là kém nhất, tiếp theo là mẫu A và độ tin cậy kết nối của mẫu B và C tốt hơn. Mẫu B và C là các cell hình trụ có dung lượng nhỏ. Mặc dù phương pháp nhóm phức tạp hơn, nhưng nếu quy trình hàn đáng tin cậy thì độ tin cậy kết nối cũng sẽ được đảm bảo.

4 Kết luận

Thông qua phân tích lý thuyết về pin điện lithium-ion hình trụ dung lượng nhỏ, người ta xác định rằng chúng có đặc tính tốt. Bốn mẫu mô-đun pin điện lithium-ion đã được chọn và hiệu suất chu kỳ và khả năng chống rung của chúng đã được thử nghiệm. Kết quả thử nghiệm cho thấy sau 200 chu kỳ sạc và xả, dung lượng xả của mẫu B là 67,789 Ah và tỷ lệ duy trì dung lượng là 98,48%. Độ tin cậy kết nối giữa mẫu B và C là tốt. Pin điện lithium-ion hình trụ dung lượng nhỏ có hiệu suất chu kỳ tốt và độ tin cậy kết nối cao, có thể áp dụng cho các phương tiện hậu cần chạy bằng điện thuần túy.