Page 78 - 《应用声学》2021年第6期

874 2021 年 11 月

端电压达到充电截止电压 4.2 V 时，停止充电并静 4.3 40
௄Рݻฉ
置 10 min。然后以 0.5 C 恒流放电，当电池端电压 4.2 0.5 MHz 35
1.0 MHz
4.1 1.5 MHz
达到放电截止电压 2.75 V 时放电终止。以此作为 ႃื 30
4.0
对照组并记录测试时间 -电流 -电压值以及容量 -电 3.9 25
压值。接下来设计实验组流程：首先设置加在压电 ႃԍ/V 3.8 20 ႃื/mA
陶瓷两端的激发电压为 100 V，将激发频率分别设 3.7 15
3.6 10
置为 0.5 MHz、1 MHz、1.5 MHz，然后对电池进行
3.5 5
1 C 恒流充电，在电池充电 10 min 后，接通电路激 3.4
0
发兰姆波，2 min 后关闭电路。6 min 后再次接通电 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
฾ត௑ᫎ/s
路激发兰姆波，通电 2 min 后关闭电路，如此重复
4 次至电池端电压达到截止电压时停止充电，记录 图 4 锂电池测试时间 -电压 -电流曲线
实验的时间 -电流 -电压值以及容量 -电压值。以此 Fig. 4 Test time-voltage-current curve of lithium
battery
作为一组实验，每组实验均重复 3 次然后取平均值，
进而获得较为准确的数据。之后将压电陶瓷两端 40
4.2
的激发频率设置为 1 MHz，激发电压设置为 80 V、 35
4.1
100 V、120 V，进行与激发电压相关的电池充放电 4.0 30
实验。实验步骤与激发频率相关实验相同，每组 3.9 ௄Рݻฉ 25
实验均重复 3 次然后取平均值，进而获得较为准确 ႃԍ/V 3.8 0.5 MHz 20 ႃื/mA
1.0 MHz
的数据。 3.7 1.5 MHz 15
ႃื
3.6
10
ᄰืሷ
ᇨฉ٨ Ѧ஝ηՂ 3.5 5
ԧၷ٨ ԍႃູ
3.4
0
0 1 2 3 4 5 6 7
ԍႃᬝၬ ࠔ᧚/mAh
图 5 锂电池容量 -电压 -电流曲线
Fig. 5 Capacity-voltage-current curve of lithium
༏ԧႃ᡹
battery
图 3 实验装置示意图
图 6 表示电池有无施加兰姆波时第二记录点
Fig. 3 Schematic diagram of experimental device
的极化电压值，由图可知，当激发电压的峰峰值固
3 讨论 定为 100 V 时，未施加兰姆波的电池的极化电压值
为0.2098 V；压电陶瓷两端的激发频率为 0.5 MHz、
3.1 极化电压优化值与激发频率的关系 1 MHz、1.5 MHz 所激发的兰姆波作用下的电池极
固定激发电压峰 -峰值为 100 V，激发频率分 化电压值分别为 0.1684 V、0.1335 V、0.1448 V。接
别设为 0.5 MHz、1 MHz、1.5 MHz 进行实验。图 4 通电路激发兰姆波后电池的极化电压值均下降了，
与图 5 展示了固定激发电压下，激发频率对电池端 且在压电陶瓷两端的激发频率为1 MHz 时，电池的
电压曲线及电池容量的相关影响。从拟合的方程 极化电压值最小。而图 7 表示不同激发频率下，施
图像可以看出，电池的端电压与激发频率具有一 加兰姆波时极化电压最小值相对于未施加兰姆波
定的关系，即当激发电压保持不变时，0.5 MHz 的 对应的极化电压的下降百分比。由图 7 可知不同激
激发频率下，测试时间 -电压及容量 -电压的变化 发频率下，极化电压优化效果最明显的均为第二
曲线相对较小，1 MHz 激发频率下的对应曲线变 阶段的测试点，对应的优化幅值分别为压电陶瓷两
化幅度最大，而激发频率为 1.5 MHz 时的测试时 端的激发频率为 0.5 MHz 时电池的极化电压降低
间 -电压及容量 -电压的变化曲线介于 0.5 MHz 与 15.76%，压电陶瓷两端的激发频率为1 MHz 时电池
1 MHz之间。 的极化电压降低 36.37%，压电陶瓷两端的激发频率