Faktory ovplyvňujúce vybíjaciu kapacitu lítium-iónových batérií PACK

lithium-ion-1

Lítium-iónová batéria PACK je dôležitým produktom, ktorý vykonáva test elektrického výkonu po skríningu, zoskupení, zoskupení a montáži článku a určuje, či je kapacita a tlakový rozdiel kvalifikovaný.

Batériový sériovo-paralelný monomér je konzistentný medzi špeciálnymi ohľadmi v batériovom balíku, má iba dobrú kapacitu, nabitý stav, ako je vnútorný odpor, konzistenciu samovybíjania je možné dosiahnuť na prehrávanie a uvoľnenie, kapacita batérie, ak zlá konzistencia môže vážne ovplyvniť celého výkonu batérie, dokonca aj v dôsledku nabíjania alebo vybíjania, ktoré spôsobujú bezpečné skryté problémy.Dobrá metóda zloženia je účinný spôsob, ako zlepšiť konzistenciu monoméru.

Lítium-iónová batéria je obmedzená okolitou teplotou, príliš vysoká alebo príliš nízka teplota ovplyvní kapacitu batérie.Životnosť batérie môže byť ovplyvnená, ak batéria pracuje dlhší čas pri vysokej teplote.Ak je teplota príliš nízka, kapacita sa bude ťažko hrať.Rýchlosť vybíjania odráža kapacitu batérie nabíjať a vybíjať vysokým prúdom.Ak je rýchlosť vybíjania príliš malá, rýchlosť nabíjania a vybíjania je pomalá, čo ovplyvňuje účinnosť testu.Ak je rýchlosť príliš veľká, kapacita sa zníži vplyvom polarizačného efektu a tepelného efektu batérie, preto je potrebné zvoliť vhodnú rýchlosť nabíjania a vybíjania.

1. Konzistentnosť konfigurácie

Dobré usporiadanie môže nielen zlepšiť mieru využitia článku, ale aj kontrolovať konzistenciu článku, čo je základom pre dosiahnutie dobrej vybíjacej kapacity a stability cyklu batérie.Stupeň rozptylu impedancie striedavého prúdu sa však zintenzívni v prípade nízkej kapacity batérie, čo oslabí výkon cyklu a dostupnú kapacitu súpravy batérií.Navrhuje sa spôsob konfigurácie batérií založený na charakteristickom vektore batérií.Tento vektor odráža podobnosť medzi údajmi o nabíjacom a vybíjacom napätí jednej batérie a štandardnej batérie.Čím bližšie je krivka nabíjania a vybíjania batérie k štandardnej krivke, tým je jej podobnosť vyššia a korelačný koeficient sa približuje k 1. Táto metóda je založená najmä na korelačnom koeficiente napätia monoméru v kombinácii s ďalšími parametrami k dosiahnuť lepšie výsledky.Problém s týmto prístupom je poskytnúť štandardný vektor funkcie batérie.Kvôli obmedzeniam na úrovni produkcie musia existovať rozdiely medzi bunkami vyrobenými v každej dávke a je veľmi ťažké získať znakový vektor, ktorý je vhodný pre každú dávku.

Na analýzu metódy hodnotenia rozdielov medzi jednotlivými bunkami sa použila kvantitatívna analýza.Po prvé, kľúčové body ovplyvňujúce výkon batérie boli extrahované matematickou metódou a potom bola vykonaná matematická abstrakcia, aby sa zrealizovalo komplexné vyhodnotenie a porovnanie výkonu batérie.Kvalitatívna analýza výkonu batérie bola transformovaná na kvantitatívnu analýzu a bola navrhnutá praktická jednoduchá metóda na optimálne pridelenie výkonu batérie.Je navrhnutý na základe výberu buniek komplexného systému hodnotenia výkonu, bude subjektívnym stupňom Delphi stupňa šedej korelácie a objektívnym meraním, vytvorí sa viacparametrový model šedej korelácie batérie a prekoná jednostrannosť jediného indexu ako hodnotiaceho štandardu, implementuje hodnotenie výkonu lítium-iónovej batérie typu napájania, stupeň korelácie získaný z výsledkov hodnotenia poskytuje spoľahlivý teoretický základ pre neskorší výber a pridelenie batérií.

Dôležité dynamické charakteristiky pri skupinovej metóde sú podľa krivky nabitia a vybitia batérie, aby sa dosiahla funkcia so skupinou, jej konkrétnym krokom implementácie je extrahovať bod prvku na krivke, najskôr vytvoriť vektor prvku podľa každej krivky medzi vzdialenosťou. medzi znakovým vektorom pre množinu indikátorov, výberom vhodných algoritmov na realizáciu klasifikácie krivky a potom dokončite batériu skupinového procesu.Táto metóda zohľadňuje zmeny výkonu batérie v prevádzke.Na základe toho sa vyberú ďalšie vhodné parametre na vykonanie konfigurácie batérie a dá sa triediť batéria s relatívne konzistentným výkonom.

2. Spôsob nabíjania

Správny systém nabíjania má dôležitý vplyv na vybíjaciu kapacitu batérií.Ak je hĺbka nabíjania nízka, kapacita vybíjania sa zodpovedajúcim spôsobom zníži.Ak je hĺbka nabitia príliš nízka, budú ovplyvnené chemické aktívne látky batérie a dôjde k nezvratnému poškodeniu, ktoré zníži kapacitu a životnosť batérie.Preto by sa mala zvoliť vhodná rýchlosť nabíjania, horné medzné napätie a vypínací prúd konštantného napätia, aby sa zabezpečilo, že možno dosiahnuť nabíjaciu kapacitu a zároveň optimalizovať účinnosť nabíjania, bezpečnosť a stabilitu.V súčasnosti používa lítium-iónová batéria väčšinou režim nabíjania konštantným prúdom – konštantným napätím.Analýzou výsledkov nabíjania konštantným prúdom a konštantným napätím systému lítium-železofosfátového systému a batérií ternárneho systému pri rôznych nabíjacích prúdoch a rôznych hraničných napätiach je možné vidieť, že:(1) keď je napätie prerušenia nabíjania zapnuté, nabíjací prúd sa zvyšuje, pomer konštantného prúdu klesá, čas nabíjania sa znižuje, ale spotreba energie sa zvyšuje;(2) Keď je nabíjací prúd zapnutý, s poklesom vypínacieho napätia nabíjania sa pomer nabíjania s konštantným prúdom znižuje, kapacita nabíjania a energia sa znižujú.Aby sa zabezpečila kapacita batérie, vypínacie napätie lítium-železofosfátovej batérie by nemalo byť nižšie ako 3,4 V.Ak chcete vyvážiť čas nabíjania a stratu energie, vyberte vhodný nabíjací prúd a čas vypnutia.

Konzistencia SOC každého monoméru do značnej miery určuje kapacitu vybíjania batérie a vyvážené nabíjanie poskytuje možnosť realizovať podobnosť počiatočnej platformy SOC každého vybíjania monoméru, čo môže zlepšiť kapacitu vybíjania a účinnosť vybíjania (kapacita vybíjania / kapacita konfigurácie ).Vyvažovací režim pri nabíjaní sa týka vyváženia výkonu lítium-iónovej batérie v procese nabíjania.Vo všeobecnosti sa začne vyrovnávať, keď napätie batérie dosiahne alebo je vyššie ako nastavené napätie a zabraňuje prebíjaniu znížením nabíjacieho prúdu.

Podľa rôznych stavov jednotlivých článkov v batériovom bloku bola navrhnutá vyvážená stratégia riadenia nabíjania, aby sa realizovalo rýchle nabíjanie batériového bloku a eliminoval sa vplyv nekonzistentných jednotlivých článkov na cyklickú životnosť batériového bloku jemným doladením nabíjania. prúd jednotlivých článkov cez model vyváženého riadiaceho obvodu nabíjania akumulátora.Konkrétne môže byť celková energia lítium-iónovej batérie doplnená do individuálnej batérie prepínaním signálov, alebo môže byť energia jednotlivej batérie prevedená na celú batériu.Počas nabíjania reťazca batérií vyvažovací modul kontroluje napätie každej batérie.Keď napätie dosiahne určitú hodnotu, vyvažovací modul začne pracovať.Nabíjací prúd v jedinej batérii sa prepína, aby sa znížilo nabíjacie napätie, a energia sa vracia späť do nabíjacej zbernice cez modul na konverziu, aby sa dosiahol účel rovnováhy.

Niektorí ľudia navrhujú riešenie variačného vyrovnávania nabíjania.Myšlienka ekvalizácie tejto metódy spočíva v tom, že do jedného článku s nízkou energiou sa dodáva iba dodatočná energia, čo zabraňuje procesu odoberania energie z jedného článku s vysokou energiou, čo značne zjednodušuje topológiu vyrovnávacieho obvodu.To znamená, že na nabíjanie jednotlivých batérií s rôznymi energetickými stavmi sa používajú rôzne rýchlosti nabíjania, aby sa dosiahol dobrý efekt rovnováhy.

3. Rýchlosť vybíjania

Rýchlosť vybíjania je veľmi dôležitým ukazovateľom pre typ lítium-iónovej batérie.Veľká rýchlosť vybíjania batérie je testom na materiály kladných a záporných elektród a elektrolyt.Pokiaľ ide o fosforečnan lítno-železitý, má stabilnú štruktúru, malé napätie počas nabíjania a vybíjania a má základné podmienky veľkého prúdového výboja, ale nepriaznivým faktorom je zlá vodivosť fosforečnanu lítneho.Rýchlosť difúzie lítiového iónu v elektrolyte je dôležitým faktorom ovplyvňujúcim rýchlosť vybíjania batérie a difúzia iónu v batérii úzko súvisí so štruktúrou a koncentráciou elektrolytu batérie.

Preto rôzne rýchlosti vybíjania vedú k rôznym časom vybíjania a platformám vybíjacieho napätia batérií, čo vedie k rôznym kapacitám vybíjania, najmä pri paralelných batériách.Preto by sa mala zvoliť vhodná rýchlosť vybíjania.Dostupná kapacita batérie klesá so zvyšujúcim sa vybíjacím prúdom.

Jiang Cuina atď. na štúdium rýchlosti vybíjania fosforečnanu železa lítium-iónového monoméru batérie môže vybíjať kapacitu, vplyv sady rovnakého typu počiatočnej konzistencie lepšej monomérnej batérie sú v 1 c prúdovom nabití na 3,8 V, potom o 0,1, resp. 0,2, 0,5, 1, 2, 3 c rýchlosť vybíjania na 2,5 V, zaznamenajte vzťah medzi krivkou napätia a vybíjacieho výkonu, pozri obrázok 1. Experimentálne výsledky ukazujú, že uvoľnená kapacita 1 a 2C je 97,8 % a 96,5 % uvoľnenej kapacity C/3 a uvoľnená energia je 97,2 % a 94,3 % uvoľnenej energie C/3.Je vidieť, že so zvyšujúcim sa vybíjacím prúdom výrazne klesá uvoľnená kapacita a uvoľnená energia lítium-iónovej batérie.

Pri vybíjaní lítium-iónových batérií sa vo všeobecnosti volí národný štandard 1C a maximálny vybíjací prúd je zvyčajne obmedzený na 2 ~ 3C.Pri vybíjaní vysokým prúdom dôjde k veľkému nárastu teploty a strate energie.Preto sledujte teplotu reťazcov batérie v reálnom čase, aby ste predišli poškodeniu batérie a skrátili jej životnosť.

4. Teplotné podmienky

Teplota má dôležitý vplyv na aktivitu materiálu elektródy a výkon elektrolytu v batérii.Kapacita batérie je výrazne ovplyvnená vysokou alebo nízkou teplotou.

Pri nízkej teplote sa výrazne znižuje aktivita batérie, znižuje sa schopnosť vkladať a uvoľňovať lítium, zvyšuje sa vnútorný odpor batérie a polarizačné napätie, znižuje sa skutočná dostupná kapacita, znižuje sa vybíjacia kapacita batérie, vybíjacia platforma je nízka, batéria ľahšie dosiahne vybíjacie medzné napätie, čo sa prejavuje znížením dostupnej kapacity batérie, znížením účinnosti využitia energie batérie.

Keď teplota stúpa, lítiové ióny sa vynárajú a ukladajú sa medzi kladný a záporný pól, stanú sa aktívnymi, takže vnútorný odpor batérie sa zníži a doba uchopenia sa predĺži, čo zvýši pohyb elektronického pásu vo vonkajšom obvode a zefektívni kapacitu.Ak však batéria pracuje dlhší čas pri vysokej teplote, zhorší sa stabilita kladnej mriežkovej štruktúry, zníži sa bezpečnosť batérie a výrazne sa skráti životnosť batérie.

Zhe Li a kol.študoval vplyv teploty na skutočnú kapacitu vybíjania batérií a zaznamenával pomer skutočnej kapacity vybíjania batérií k štandardnej kapacite vybíjania (1C vybíjanie pri 25 °C) pri rôznych teplotách.Prispôsobením zmeny kapacity batérie s teplotou môžeme získať: kde: C je kapacita batérie;T je teplota;R2 je korelačný koeficient fitingu.Experimentálne výsledky ukazujú, že kapacita batérie sa rýchlo znižuje pri nízkej teplote, ale zvyšuje sa so zvyšujúcou sa teplotou pri izbovej teplote.Kapacita batérie pri -40 ℃ je len jedna tretina nominálnej hodnoty, zatiaľ čo pri 0 ℃ až 60 ℃ kapacita batérie stúpne z 80 percent nominálnej kapacity na 100 percent.

Analýza ukazuje, že rýchlosť zmeny ohmického odporu pri nízkej teplote je väčšia ako pri vysokej teplote, čo naznačuje, že nízka teplota má významný vplyv na činnosť batérie, čím sa batéria môže uvoľniť.So zvyšujúcou sa teplotou klesá ohmický odpor a polarizačný odpor procesu nabíjania a vybíjania.Pri vyšších teplotách sa však zničí rovnováha chemickej reakcie a stabilita materiálu v batérii, čo má za následok možné vedľajšie reakcie, ktoré ovplyvnia kapacitu a vnútorný odpor batérie, čo má za následok skrátenie životnosti cyklu a dokonca zníženie bezpečnosti.

Preto vysoká aj nízka teplota ovplyvnia výkon a životnosť lítium-železofosfátovej batérie.V skutočnom pracovnom procese by sa mali prijať nové metódy, ako je tepelné riadenie batérie, aby sa zabezpečilo, že batéria bude fungovať pri vhodných teplotných podmienkach.Testovacia miestnosť s konštantnou teplotou 25 ℃ môže byť zriadená v testovacom odkaze batérie.

lithium-ion-2


Čas odoslania: 21. februára 2022