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实战案例 | CITT法测量锂电池Li扩散系数

新能源时代  · 公众号  ·  · 2025-02-20 08:30

正文

1、CITT测试方法

(1) 锂电池先以0.2 C5A(C5是表示5小时率放电容量)电流充电/放电一次,电压范围为:放电截止电压2.75V、充电截止电压4.2V,然静止1h后测量开路电压UOCV;


(2) CITT容量法测试以静止后的开路电压为起始测试电压,先恒流CC充电至3.5V,然后在3.5V恒压充电至电流趋向于0(0.01 C5A),电池内部电化学环境趋于稳态;


(3) 重复步骤(2),逐步充电到4.2V。其中CC-CV充电的电压间隔大小可根据情况调整,每一次CITT容量测试完毕后,在0.2 C5A 放电至2.75V,然后再进行下一循环的CITT测试。

X Ah 的石墨/NCM电池在0.2C恒流充电电流下测得的1次CITT曲线

2、锂离子扩散理论模型

本实验根据球形扩散模型,恒压-恒流充电容量比值q可以表示为:


……[ 公式1 ]


……[ 公式2 ]


𝞷无量纲;

R为颗粒半径,cm;

tG为恒流充电时间,s;

D为固相扩散系数,cm2/s;

aj为常数列,由方程tga=a 解得,给出前九个根的数值a


tga  = a

序号

a数值

1

4.4934

2

7.7252

3

10.9041

4

14.0662

5

17.2208

6

20.3713

7

23.5194

8

26.6660

9

29.8116

3、数据分析

将[公式1]、[公式2]在不同q值范围内通过最小二乘法对ξ进行线性拟合,最后得到的D=f(q)的系列方程, 只要测试出颗粒半径R、CC-CV充电容量比值q以及恒流充电时间tG即可得到扩散系数D

注:

天然石墨材料半径取11-12um;

人造石墨16um;

磷酸铁锂材料取5-6um;

锰酸锂8um;

NCM材料半径5-6um

(具体要根据当时材料实际的数据)

--【往期回顾】--


[1] 精品 | 燃料电池工作原理

[2] 精品 | 燃料电池参数设计

[3] 精品 | 燃料电池性能测试

[4] 电池壳体知多少?

[5]







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