Page 79 - 《应用声学》2021年第6期

第 40 卷 第 6 期 李志鹏等： 兰姆波锂电池极化电压优化实验 875

为 1.5 MHz 时电池的极化电压降低 30.42 %。兰姆 逐渐上升直至与未施加兰姆波的曲线相重合，这表
波对电池极化电压的优化与加在压电陶瓷两端的 明兰姆波对电池的极化电压有明显的优化效果。
激发频率并不是简单的线性关系，而是在某个能使 4.3 ௄Рݻฉ 40
得压电陶瓷与电池达到共振的频率范围时，对锂离 4.2 ༏ԧႃԍ80 V 35
༏ԧႃԍ100 V
子浓度梯度的消除效果最佳，即能最大化地优化极 4.1 ༏ԧႃԍ120 V 30
ႃื
4.0
化电压。 3.9 25
ႃԍ/V 3.8 20 ႃื/mA
0.25
௄Рݻฉኄ̄ᝮैགౝӑႃԍϙ 3.7 15
దРݻฉኄ̄ᝮैགౝӑႃԍϙ
3.6
0.20 10
3.5 5
ౝӑႃԍϙ/V 0.15 3.4 0 500 1000 ฾ត௑ᫎ/s 2000 2500 3000 0
1500
0.10
图 8 锂电池测试时间 -电压 -电流曲线
0.05
Fig. 8 Test-time-voltage current curve of lithium
0 battery
0.5 MHz 1.0 MHz 1.5 MHz
100 V 4.3 40
图 6 激励电压 100 V 时的各激发频率下的极化电 4.2 35
压值及无兰姆波时的极化电压值 4.1 30
4.0
Fig. 6 Polarization voltage values at different ex- 3.9 25
citation frequencies at 100 V excitation voltage ႃԍ/V 3.8 ௄Рݻฉ 20 ႃื/mA
༏ԧႃԍ80 V
and without Lamb wave ༏ԧႃԍ100 V
༏ԧႃԍ120 V
3.7 15
ႃื
3.6 10
40
ԩϙག(1) 3.5 5
35 ԩϙག(2) 3.4
ԩϙག(3) 0
30 ԩϙག(4) 0 2 4 6
ࠔ᧚/mAh
25
ᄈѬඋ/% 20 图 9 锂电池容量 -电压 -电流曲线
15 Fig. 9 Capacity-voltage-current curve of lithium
10 battery
5
图 10 表示压电陶瓷两端的激发频率固定为
0
0.5 MHz 1.0 MHz 1.5 MHz 1 MHz 时有无兰姆波的第二记录点的极化电压值，
100 V
由图可知，第二记录点无兰姆波的极化电压值为
图 7 激励电压 100 V 时的各激发频率下的极化电 0.2098 V，而激发电压峰峰值为80 V、100 V、120 V
压优化百分比 时所产生的兰姆波作用下的电池极化电压值分别
Fig. 7 Optimized percentage of polarization volt-
为 0.1684 V、0.1335 V、0.1202 V。接通电路产生兰
age at each excitation frequency at 100 V excita-
姆波后，电池的极化电压值均下降了，且在激发电压
tion voltage
峰峰值为 120 V 时，电池的极化电压值最小。图 11
3.2 极化电压优化值与激发电压的关系 为激发频率为 1 MHz 时各激发电压下的极化电压
图 8 与图 9 展示了当激发频率为 1 MHz 时，电 优化百分比，由图可知，激发电压越大，极化电压降
池极化电压与压电陶瓷两端的激发电压的关系。当 低的效果越显著。不同激发电压下极化电压降低幅
接通电路激发兰姆波时，电池端电压明显下滑，激发 度最大的均为第二阶段的测试点。压电陶瓷两端激
电压越大，测试时间 -电压曲线及容量 -电压曲线下 发电压为 80 V、100 V、120 V 时对应的电池极化电
滑幅度也越大。断开电路停止激发兰姆波后，电压 压下降幅值分别为23.78%、36.37%、42.71%。