Skip to main content
SUPERVISOR
محمد ژیانی (استاد راهنما) سهیلا جوادیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
MAHYA JAMALI
محیا جمالی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Comparison of static and dynamic fast charge protocol on commercially lithium polymer batteries in different state of charge ranges
Lithium-Polymer batteries are of great interest to the automotive industry due to their higher power and energy density, higher cell voltage, longer cycle life and lower self-discharge compared to other battery chemistries. Electrochemical impedance spectroscopy is a powerful tool employed to investigate the fundamental electrochemical reactions within a Li-ion battery cell, which relates to state of charge, internal temperature and state of health .It should be pointed out that three crucial factors could affect the ability of a li-poly batteries to achieve fast charging techniques, including the acceptability of the active materials, cell design and charging profile. Hence, it becomes necessary to identify the effects of using different fast charging profiles on battery performance and quantify the battery degradation mechanisms due to using these profiles. The rate and shape of the charging current indubitably affect the charging time and the ageing rate of a battery. Depending on the application requirements, it is possible to use high-charging current in order to decrease the charging time. However, the influence of fast-charging current profiles should be investigated to identify their impact on battery functionality over time. The effect fast-charging current profiles on the cycle life of commercial li-poly batteries under different state of charge (SOC) ranges was studied using two methods:(1) Constant Current (CC) Charging, (2) Multistage Constant Current (MCC) Charging. Using these methods, respectively, the cell was charged to 4.2V followed by a constant voltage (CV) charging until the current declined to 0.05 C. batteries cycled under three cycling ranges (0%-60%, 20%-80% and 40%-100% SOC). the results revealed that protocol fast-charging MCC-CV(in 0%-60%, 20%-80% SOC) has a more important role in decreasing the degradation rate compared with protocol fast-charging CC-CV. The batteries cycled at (0%-60% ) perform far better than the other batteries in terms of retaining the capacity.
باتری‌های لیتیم پلیمر در میان تمام باتری‌های نوع دوم (قابل شارژ) به دلیل انرژی ویژه بالا، کارایی مناسب و طول عمر طولانی بسیار مورد توجه می‌باشد. باتری‌‌های قابل شارژ به عنوان سیستم‌‌ ‌‌‌‌‌‌ ‌‌های ذخیره کننده انرژی در معرض سیکل‌‌های شارژ و دشارژ مکررمی‌‌باشند؛ بنابراین در این پروژه از باتری لیتیم پلیمر تجاری به منظور بررسی اثر روش شارژ درمحدود‌های مختلفی از حالت‌‌ شارژ بر روی عملکرد باتری پرداخته شد. شارژ جریان ثابت(CC) یک روش شارژ معمول روش می‌‌باشد که به منظور شارژ کامل و جلوگیری از شارژ بیش‌‌از حد، با یک شارژ ولتاژ ثابت (CV) ترکیب می‌‌شود، این خود منجر به افزایش زمان مورد نیاز برای شارژ باتری می‌‌شود. بدین منظور از روش‌‌‌‌های شارژ سریع استفاده می‌‌گردد. استفاده از روش‌‌های شارژ سریع به علت سرعت جریان بالا و دمای بالا منجر به اثر منفی روی عملکرد باتری‌‌ها می‌‌شود. نوع مواد فعال باتری، طراحی سل و پروفایل شارژ سه عامل مهم بر روی طول عمر چرخه‌ای باتری‌‌ها می‌‌باشد. از این رو در این پایان‌نامه بررسی و مقایسه دو پروتکل شارژسریع ایستاCV) (CC- و پویا (MCC-CV) در محدوده‌های مختلفی SOC)?) از حالت شارژ انجام شده است. بدین منظور شش باتری لیتیم پلیمر یکسان انتخاب و روش شارژ سریع برای سه باتری با پروتکل شارژ ایستا در سه محدوده متفاوت از حالت شارژ ( SOC 100-40% و 80-20% ، 60-0%) و برای سه باتری دیگر با پروتکل شارژ پویا نیز در سه محدوده متفاوت از حالت شارژSOC)?)، با اعمال 700 سیکل شارژ و دشارژ انجام شد. بعد از هر 40 یا 100 سیکل، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی انجام شد. نتایج ارزیابی‌‌ها نشان دادند که میزان ظرفیت شارژ/ دشارژ برای همه باتری‌ها در طول 700 سیکل با اعمال روش شارژسریع، کاهش می‌یابد. مقایسه باتری‌ها در محدوده‌های حالت‌های شارژ متفاوت SOC)?)، برای هر دو پروتکل شارژ سریع ایستا CV) (CC- و پویا (MCC-CV)، محدوده‌ حالت شارژ پایین ( SOC 0-60 %) میزان کاهش ظرفیت برای آن‌ها نسبت به محدوده حالت شارژ بالاتر ( SOC 100-40% و 80-20%) کمتر می‌باشد. از جمله عوامل موثر در ظرفیت دشارژ متفاوت برای محدوده‌های دشارژ مختلف می‌توان به مقاومت انتقال بار و مقاومت نفوذ در باتری‌ها اشاره کرد. ضریب نفوذ یون لیتیم بعد از 600 سیکل شارژ و دشارژ برای باتری با پروتکل CV CC-، در محدوده حالت شارژ SOC20-80 %، cm 2 /s?? -?3 × 8?2 ودر محدوده حالت شارژ SOC 40-100 % cm 2 /s?? -?3 × 2?3 می‌باشد. و مقدارآن برای پروتکل CV MCC-، در محدوده حالت شارژ SOC 20-80 % cm 2 /s?? -?2 × 1?5 ودر محدوده حالت شارژ SOC 40-100 % cm 2 /s?? -?3 × 4?7 می‌باشد. مقایسه ظرفیت دشارژ باقی‌مانده برای دو پروتکل شارژ سریع ایستا وپویا در محدوده‌های مختلف حالت شارژ SOC)?) صورت گرفت. نتایج نشان داد در محدوده SOC 0-60 %، شارژ سریع پویا نسبت به شارژ سریع ایستا ظرفیت دشارژ باقی‌مانده بیشتری به خود اختصاص می‌دهد (?6 ?). برای محدوده حالت شارژ SOC 20-80 %، شارژ سریع پویا نیز نسبت به شارژ سریع ایستا ظرفیت دشارژ باقی‌مانده بیشتری نشان می‌دهد (59 %) و برای محدوده حالت شارژ SOC 40-100 %، شارژ سریع ایستا با ظرفیت دشارژ باقی‌مانده 37 %، عملکرد بهتری نسبت به روش شارژ پویا نشان می‌دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی