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monolust

铁虫 (初入文坛)

[交流] 实验室验证 Jeff Dahn 教授的高精度库伦效率测试方法已有29人参与

最早是在15年听合作方介绍 Jeff Dahn 的高精度库伦效率测试方法,说这套方法对添加剂筛选和电芯长期寿命评估很有效
但是因为当时实验条件太差,也没机会自己尝试一下,不过还是在网上看了不少文章,把这套方法的实现原理研究了一下。

最近比较闲,准备把这套实验方法在实验室复现一下,不知道大家是否有兴趣看,我这段时间会把测试方法和实验结果贴上来,欢迎一起讨论
这张图是 Jeff dahn 实验室的 UHPC 测试系统,来源于他在 Dalhousie 的实验室官网

实验室验证 Jeff Dahn 教授的高精度库伦效率测试方法
UHPC_cyclers.png
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monolust

铁虫 (初入文坛)

按照 J 教授的实验结果,电池电芯的库伦效率在电池寿命过程中是基本稳定的,如果电池的 CE = 0.9999,可以推算电池在 1000 次循环之后的剩余电量是 0.9999^1000 = 0.9048。如果 CE = 0.9998, 那么1000次循环后的剩余电量是 0.9998 ^ 1000 = 0.8187。CE值有万分之一的差别,就会导致电池长期循环后容量的巨大差别。

所以 J 教授这种方法如果是可行的,对于电池电芯长期寿命的测试,简直太方便了,过去如果需要测 1000 个循环周期,现在做三五十个周期得到一个稳定的CE值就可以了。所以我们做这个实验的目的也是想看看这种方法在实验室是否可行,以及测试数据到底能否反映出电池本身的性能差异。

下面这张图是 J 教授在很多讲座里用到的,显示 CE 值和长期寿命之间的关系
实验室验证 Jeff Dahn 教授的高精度库伦效率测试方法-1
CE cycle.png

10楼2018-10-31 13:06:00
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monolust

铁虫 (初入文坛)

根据 J 教授给的实验设备精度要求,我们先搞了一个温箱,本着省钱够用的原则,我们买的是非常常见的生化培养箱,淘宝上的价格就是一千左右。只能加热,温度稳定度在1摄氏度。(后来发现这是最坑的地方,)

温箱不大,搬回来可以放在桌子上。设置在35度左右(温箱要求设置温度比环境温度至少高10度)。

随便找了一块 18650 电池,放进电池仓,用四线方式连接 (电池上方是温箱的测温传感器),然后放在温箱里面,尽量接近温度传感器的地方。

导线从温箱侧壁的拍风孔引出来,连接到测试设备上。
实验室验证 Jeff Dahn 教授的高精度库伦效率测试方法-2
chamber 1.jpg


实验室验证 Jeff Dahn 教授的高精度库伦效率测试方法-3
battery 1.jpg


实验室验证 Jeff Dahn 教授的高精度库伦效率测试方法-4
connection.jpg

» 本帖已获得的红花(最新10朵)

19楼2018-11-06 14:40:20
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li2008jie

铁杆木虫 (著名写手)

逍遥孤鹤


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
如果是线性,不用预测。如果是非线性,不能预测。作为研究可以尝试。
阿甘与徐三多,执着+执着+执着=成功!
55楼2023-05-20 11:02:28
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monolust

铁虫 (初入文坛)

先简单说一下 Jeff Dahn 这套库伦效率测试系统的原理,主要是对电池在两个电压点之间进行恒流充放电,计算每一个充放电循环的 CE = Qd/Qc。

下面这张图是他们实验室 2012 年发表的文章:Improving precision and accuracy in Coulombic efficiency measurements of Lithium Ion battery 里面介绍的计算方法,原理非常简单
实验室验证 Jeff Dahn 教授的高精度库伦效率测试方法-5
CE test.jpg

9楼2018-10-31 12:42:02
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monolust

铁虫 (初入文坛)

引用回帖:
14楼: Originally posted by 张100730227 at 2018-11-04 11:59:46
非常期待。楼主是要把他们的那套设备复制出来吗?

更主要的是想验证一下这个方法是否有效吧
17楼2018-11-05 20:49:19
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hollya

至尊木虫 (文坛精英)

葛城?{美


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
引用回帖:
41楼: Originally posted by monolust at 2019-02-26 20:47:54
多谢指点,控温这块确实很难,我们也很头疼。另外问一下为什么要特别主意Tab发热,是因为Tab发热会影响到电池温度么?...

会的。一般是由于仪器端子跟tab接触不理想导致的。
でも私たちはきっと1000回もメールをやりとりして、たぶん心は1センチくらいしか近づけませんでした。
42楼2019-02-26 21:29:06
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普通回帖

jacsscaj

新虫 (职业作家)

期待中。敢问楼主课题组也有这样高端的仪器吗?

发自小木虫Android客户端
半步崩拳走天下
2楼2018-10-30 12:17:55
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smarthaimin

木虫 (小有名气)

3楼2018-10-30 15:21:04
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monolust

铁虫 (初入文坛)

引用回帖:
2楼: Originally posted by jacsscaj at 2018-10-30 12:17:55
期待中。敢问楼主课题组也有这样高端的仪器吗?

其实没有那么高端啦,核心设备价格还算可以接受,主要是实验条件比较苛刻
4楼2018-10-30 15:54:03
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sinorsa

木虫 (著名写手)

5楼2018-10-30 18:11:46
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smarthaimin

木虫 (小有名气)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
引用回帖:
4楼: Originally posted by monolust at 2018-10-30 15:54:03
其实没有那么高端啦,核心设备价格还算可以接受,主要是实验条件比较苛刻...

直接买一套这个设备也可以。想重复出来是为了?

发自小木虫Android客户端
6楼2018-10-31 07:10:41
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jacsscaj

新虫 (职业作家)

引用回帖:
4楼: Originally posted by monolust at 2018-10-30 15:54:03
其实没有那么高端啦,核心设备价格还算可以接受,主要是实验条件比较苛刻...

厉害

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半步崩拳走天下
7楼2018-10-31 08:23:13
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monolust

铁虫 (初入文坛)

引用回帖:
6楼: Originally posted by smarthaimin at 2018-10-31 07:10:41
直接买一套这个设备也可以。想重复出来是为了?
...

还真没看到有卖现成的设备,如果用 1C 测试,大多数电化学工作站电流不够。如果有估计价格也很贵。

我们主要目的是试一下能否用来评估锂离子电池的电芯长期性能,软包和18650都会有

» 本帖已获得的红花(最新10朵)

8楼2018-10-31 12:30:35
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