بررسی آزمایشگاهی و مدل سازی نیمه تجربی زمان شارژ باتری لیتیوم-یون با هدف کنترل فرایند شارژ متناسب با جریان های گوناگون

یکی از چالش­ های اصلی در توسعه باتری­ های لیتیوم- یون به ویژه در کاربردهایی مانند خودروهای الکتریکی، زمان شارژ طولانی آن­ها است و کوتاه ­تر کردن زمان شارژ بسته باتری یک مسئله بحرانی در این زمینه می باشد. فرایند شارژ باتری لیتیوم- یون به وسیله یک شارژر جریان ثابت-ولتاژ ثابت صورت می پذیرد. شارژ سریع ممکن است با سرعت بخشیدن به زوال باتری، عملکرد آن را تحت تاثیر قرار دهد. در پژوهش حاضر مدلی برای پیش ­بینی دقیق زمان شارژ باتری ارایه می ­شود که بر اساس آن در نرخ جریان های (C-rate) ­ گوناگون شارژ می توان زمان شارژ باتری را برآورد نمود، به طوری که ضریب تشخیص (R۲) برازش های انجام شده بر اساس مدل برای پنج نمونه باتری لیتیوم- یون مورد بررسی بیش از ۹۹/۰ می باشد. این موضوع نشان­ دهنده انطباق بسیار خوب نتیجه های تجربی با پیش بینی های مدل پیشنهادی است. از آن­جا که مرحله ولتاژ ثابت در فرایند شارژ باتری لیتیوم-یون تا زمانی ادامه می یابد که شدت جریان تا مقدار مشخصی کاهش یابد در نتیجه در صورت تشخیص ­ندادن کاهش شدت جریان در مرحله ولتاژ ثابت، شاهد شارژ بیش از حد باتری خواهیم بود. هم چنین در صورت اختلال در سامانه باتری ممکن است جریان در مرحله ولتاژ ثابت با یک روال مشخص افت نکند که این موضوع نیز باعث شارژ بیش ازحد باتری و در نتیجه کاهش ظرفیت آن خواهد شد. پس با در اختیار داشتن یک برآورد درست از زمان شارژ باتری می ­توان هر دو مرحله شارژ (جریان ثابت و ولتاژ ثابت) را به وسیله زمان محدود کرد تا در هنگام شارژ سریع، زوال بیش تری بر سامانه باتری لیتیوم-یون تحمیل نشود و از بروز هر گونه مشکل یا خرابی به علت شارژ بیش از حد باتری جلوگیری شود.

کلیدواژه ها:

باتری لیتیوم- یون ، مدل سازی ، زمان شارژ ، نرخ جریان ، شارژر ، خودروی برقی