Đánh giá hiệu suất pin: So với cái gì?

Các nhà khoa học thường phải tự hỏi, so với cái gì? Làm thế nào để kết quả chúng ta tạo ra trong phòng thí nghiệm so với kết quả mà người khác thu được? Làm thế nào để tính toán lý thuyết của chúng tôi so sánh với dữ liệu thực nghiệm?

Trả lời các câu hỏi như vậy đặc biệt quan trọng đối với các nhà nghiên cứu và phát triển pin lithium-ion. Được phát minh ra bốn thập kỷ trước, pin lithium-ion hiện cung cấp năng lượng cho hầu hết các thiết bị điện tử cầm tay như máy tính xách tay và dụng cụ điện. Chúng cũng đang được phát triển để đáp ứng nhu cầu lưu trữ năng lượng cao để cung cấp năng lượng cho xe điện và lưới điện. Các thiết kế mới với các thành phần khác nhau của điện cực và chất điện phân – hai thành phần chính của pin – liên tục xuất hiện trực tuyến.

Đánh giá xem một sự đổi mới trong vật liệu điện cực hoặc chất điện phân thực sự là một cải tiến đòi hỏi phải so sánh nó với các kết quả thử nghiệm khác. Tuy nhiên, không có tiêu chuẩn “một kích thước phù hợp với tất cả” để kiểm tra pin. Phương pháp kiểm tra pin có thể rất khác nhau.

Nhà nghiên cứu về pin của Argonne, ông Bloom Bloom lưu ý: “Các kỹ sư và nhà nghiên cứu công nghiệp từ các phòng thí nghiệm của chính phủ và học thuật thường nghĩ ra các quy trình riêng để mô tả pin lithium-ion dựa trên ứng dụng dự định của công nghệ pin.

Một nhóm từ Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), Đại học Warwick, OVO Energy, Viện Năng lượng Quốc gia Hawaii và Jaguar Land Rover đã xem xét tài liệu về các phương pháp khác nhau được sử dụng trên thế giới để mô tả hiệu suất của lithium- pin ion để cung cấp cái nhìn sâu sắc về thực hành tốt nhất.

Thông thường, các nhà nghiên cứu pin sử dụng ba tham số để xác định hiệu suất điện hóa: công suất, điện áp mạch hở và điện trở. Dung lượng là thước đo tổng điện tích được lưu trữ trong pin. Điện áp mạch hở là điện áp có sẵn từ pin không có dòng điện. Nó đại diện cho điện áp tối đa của pin. Điện trở là mức độ mà các vật liệu thành phần cản trở dòng điện, dẫn đến sụt áp.

Vấn đề là, tùy thuộc vào ứng dụng pin, các nhà nghiên cứu có thể đo các thông số này trong các điều kiện thử nghiệm khác nhau (nhiệt độ, tốc độ xả, trạng thái sạc, v.v.), và do đó có được tuổi thọ hoạt động của pin khác nhau. Điện trở của pin, ví dụ, có thể được đo bằng dòng điện một chiều hoặc dòng điện xoay chiều.

“Thật phức tạp”, Anup Barai, một nhà điều tra chính và nghiên cứu viên cao cấp tại Đại học Warwick, nhận xét. “Sự phù hợp của một bài kiểm tra phụ thuộc vào những gì điều tra viên đang nghiên cứu. Đánh giá của chúng tôi cung cấp hướng dẫn về phương pháp kiểm tra phù hợp nhất cho một tình huống nhất định.” Để đạt được điều đó, nhóm đã tạo ra một bảng dễ sử dụng so sánh tám phương pháp thử nghiệm, bao gồm các thiết bị chính cần thiết, thông tin được tạo ra, và các ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm quốc gia DOE / Argonne . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. Anup Barai, Kotub Uddin, Matthieu Dubarry, Limhi Somerville, Andrew McGordon, Paul Jennings, Ira Bloom. Một so sánh các phương pháp cho đặc tính không xâm lấn của các tế bào Li-ion thương mại . Tiến bộ trong khoa học năng lượng và đốt cháy , 2019; 72: 1 DOI: 10.1016 / j.pecs.2019.01.001