Παράγοντες που επηρεάζουν την ικανότητα εκφόρτισης PACK των μπαταριών ιόντων λιθίου

lithium-ion-1

Η μπαταρία ιόντων λιθίου PACK είναι ένα σημαντικό προϊόν που διενεργεί δοκιμή ηλεκτρικής απόδοσης μετά από έλεγχο, ομαδοποίηση, ομαδοποίηση και συναρμολόγηση της κυψέλης και καθορίζει εάν η χωρητικότητα και η διαφορά πίεσης πληρούν τις προϋποθέσεις.

Το παράλληλο μονομερές σειράς της μπαταρίας είναι η συνέπεια μεταξύ των ειδικών ζητημάτων στο PACK μπαταρίας, έχει μόνο καλή χωρητικότητα, κατάσταση φόρτισης, όπως εσωτερική αντίσταση, συνέπεια αυτοεκφόρτισης μπορεί να επιτευχθεί για αναπαραγωγή και απελευθέρωση, χωρητικότητα μπαταρίας εάν η κακή συνέπεια μπορεί να επηρεάσει σοβαρά όλη η απόδοση της μπαταρίας, ακόμη και λόγω φόρτισης ή αποφόρτισης που προκαλούν ασφαλή κρυφό πρόβλημα.Η καλή μέθοδος σύνθεσης είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για τη βελτίωση της συνοχής του μονομερούς.

Η μπαταρία ιόντων λιθίου περιορίζεται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, η πολύ υψηλή ή πολύ χαμηλή θερμοκρασία θα επηρεάσει τη χωρητικότητα της μπαταρίας.Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας μπορεί να επηρεαστεί εάν η μπαταρία λειτουργεί σε υψηλή θερμοκρασία για μεγάλο χρονικό διάστημα.Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, η χωρητικότητα θα είναι δύσκολο να παίξει.Ο ρυθμός αποφόρτισης αντανακλά την ικανότητα φόρτισης και αποφόρτισης της μπαταρίας σε υψηλό ρεύμα.Εάν ο ρυθμός εκφόρτισης είναι πολύ μικρός, η ταχύτητα φόρτισης και εκφόρτισης είναι αργή, γεγονός που επηρεάζει την απόδοση της δοκιμής.Εάν ο ρυθμός είναι πολύ μεγάλος, η χωρητικότητα θα μειωθεί λόγω του φαινομένου πόλωσης και της θερμικής επίδρασης της μπαταρίας, επομένως είναι απαραίτητο να επιλέξετε τον κατάλληλο ρυθμό φόρτισης και εκφόρτισης.

1. Συνέπεια διαμόρφωσης

Η καλή διάταξη μπορεί όχι μόνο να βελτιώσει τον ρυθμό χρήσης της κυψέλης, αλλά και να ελέγξει τη συνοχή της κυψέλης, η οποία αποτελεί τη βάση για την επίτευξη καλής χωρητικότητας εκφόρτισης και σταθερότητας κύκλου της μπαταρίας.Ωστόσο, ο βαθμός διασποράς της σύνθετης αντίστασης εναλλασσόμενου ρεύματος θα ενταθεί στην περίπτωση κακής χωρητικότητας της μπαταρίας, γεγονός που θα αποδυναμώσει την απόδοση του κύκλου και τη διαθέσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας.Προτείνεται μια μέθοδος διαμόρφωσης μπαταριών που βασίζεται στο χαρακτηριστικό διάνυσμα των μπαταριών.Αυτό το διάνυσμα χαρακτηριστικών αντικατοπτρίζει την ομοιότητα μεταξύ των δεδομένων τάσης φόρτισης και εκφόρτισης μιας μεμονωμένης μπαταρίας και εκείνων μιας τυπικής μπαταρίας.Όσο πιο κοντά είναι η καμπύλη φόρτισης-εκφόρτισης της μπαταρίας στην τυπική καμπύλη, τόσο μεγαλύτερη είναι η ομοιότητά της και τόσο πιο κοντά είναι ο συντελεστής συσχέτισης στο 1. Αυτή η μέθοδος βασίζεται κυρίως στον συντελεστή συσχέτισης της τάσης μονομερούς, σε συνδυασμό με άλλες παραμέτρους επιτύχει καλύτερα αποτελέσματα.Η δυσκολία με αυτήν την προσέγγιση είναι η παροχή ενός τυπικού διανύσματος χαρακτηριστικών μπαταρίας.Λόγω των περιορισμών του επιπέδου παραγωγής, είναι βέβαιο ότι υπάρχουν διαφορές μεταξύ των κυψελών που παράγονται σε κάθε παρτίδα και είναι πολύ δύσκολο να ληφθεί ένα διάνυσμα χαρακτηριστικών που είναι κατάλληλο για κάθε παρτίδα.

Χρησιμοποιήθηκε ποσοτική ανάλυση για την ανάλυση της μεθόδου αξιολόγησης διαφοράς μεταξύ μεμονωμένων κυττάρων.Αρχικά, τα βασικά σημεία που επηρεάζουν την απόδοση της μπαταρίας εξήχθησαν με μαθηματική μέθοδο και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε η μαθηματική αφαίρεση για να πραγματοποιηθεί η συνολική αξιολόγηση και σύγκριση της απόδοσης της μπαταρίας.Η ποιοτική ανάλυση της απόδοσης της μπαταρίας μετατράπηκε σε ποσοτική ανάλυση και προτάθηκε μια πρακτική απλή μέθοδος για τη βέλτιστη κατανομή της απόδοσης της μπαταρίας.Προτείνεται με βάση το σύνολο επιλογής κελιών του ολοκληρωμένου συστήματος αξιολόγησης απόδοσης, θα είναι υποκειμενικός βαθμός Delphi βαθμού συσχέτισης και αντικειμενική μέτρηση, έχει καθιερωθεί μοντέλο γκρι συσχέτισης πολλαπλών παραμέτρων μπαταρίας και θα ξεπεραστεί η μονόπλευρη συμπεριφορά του ενιαίου δείκτη ως πρότυπο αξιολόγησης, υλοποιεί η αξιολόγηση απόδοσης μπαταρίας ιόντων λιθίου ισχύος τύπου ισχύος, Ο βαθμός συσχέτισης που προκύπτει από τα αποτελέσματα της αξιολόγησης παρέχει μια αξιόπιστη θεωρητική βάση για την μετέπειτα επιλογή και κατανομή των μπαταριών.

Σημαντικά δυναμικά χαρακτηριστικά με τη μέθοδο ομάδας είναι σύμφωνα με την καμπύλη φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας για την επίτευξη της συνάρτησης με την ομάδα, το συγκεκριμένο βήμα εφαρμογής της είναι η εξαγωγή του σημείου χαρακτηριστικών στην καμπύλη, πρώτα για να σχηματιστεί ένα διάνυσμα χαρακτηριστικών, σύμφωνα με κάθε καμπύλη μεταξύ της απόστασης μεταξύ του διανύσματος χαρακτηριστικών για το σύνολο των δεικτών, επιλέγοντας κατάλληλους αλγόριθμους για να πραγματοποιηθεί η ταξινόμηση της καμπύλης και στη συνέχεια να ολοκληρωθεί η μπαταρία της διαδικασίας ομάδας.Αυτή η μέθοδος λαμβάνει υπόψη τη διακύμανση της απόδοσης της μπαταρίας σε λειτουργία.Με βάση αυτό, επιλέγονται άλλες κατάλληλες παράμετροι για την εκτέλεση της διαμόρφωσης της μπαταρίας και η μπαταρία με σχετικά σταθερή απόδοση μπορεί να ταξινομηθεί.

2. Τρόπος φόρτισης

Το σωστό σύστημα φόρτισης έχει σημαντική επίδραση στην ικανότητα εκφόρτισης των μπαταριών.Εάν το βάθος φόρτισης είναι χαμηλό, η ικανότητα εκφόρτισης θα μειωθεί αντίστοιχα.Εάν το βάθος φόρτισης είναι πολύ χαμηλό, οι χημικές δραστικές ουσίες της μπαταρίας θα επηρεαστούν και θα προκληθούν μη αναστρέψιμες βλάβες, μειώνοντας τη χωρητικότητα και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.Επομένως, θα πρέπει να επιλεγεί ο κατάλληλος ρυθμός φόρτισης, η ανώτερη οριακή τάση και το ρεύμα διακοπής σταθερής τάσης για να διασφαλιστεί ότι μπορεί να επιτευχθεί η ικανότητα φόρτισης, βελτιστοποιώντας παράλληλα την απόδοση φόρτισης και την ασφάλεια και τη σταθερότητα.Προς το παρόν, η ισχύς μπαταρία ιόντων λιθίου υιοθετεί ως επί το πλείστον λειτουργία φόρτισης σταθερού ρεύματος - σταθερής τάσης.Αναλύοντας τα αποτελέσματα φόρτισης σταθερού ρεύματος και σταθερής τάσης του συστήματος φωσφορικού σιδήρου λιθίου και των μπαταριών τριών συστημάτων κάτω από διαφορετικά ρεύματα φόρτισης και διαφορετικές τάσεις αποκοπής, μπορεί να φανεί ότι:(1) όταν η τάση διακοπής φόρτισης είναι εγκαίρως, το ρεύμα φόρτισης αυξάνεται, ο λόγος σταθερού ρεύματος μειώνεται, ο χρόνος φόρτισης μειώνεται, αλλά η κατανάλωση ενέργειας αυξάνεται.(2) Όταν το ρεύμα φόρτισης είναι εγκαίρως, με τη μείωση της τάσης αποκοπής φόρτισης, ο λόγος φόρτισης σταθερού ρεύματος μειώνεται, μειώνεται η χωρητικότητα φόρτισης και η ενέργεια.Προκειμένου να διασφαλιστεί η χωρητικότητα της μπαταρίας, η τάση διακοπής φόρτισης της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 3,4 V.Για να εξισορροπήσετε το χρόνο φόρτισης και την απώλεια ενέργειας, επιλέξτε το κατάλληλο ρεύμα φόρτισης και χρόνο διακοπής.

Η συνοχή του SOC κάθε μονομερούς καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την ικανότητα εκφόρτισης της μπαταρίας και η ισορροπημένη φόρτιση παρέχει τη δυνατότητα να συνειδητοποιήσουμε την ομοιότητα της αρχικής πλατφόρμας SOC κάθε εκφόρτισης μονομερούς, η οποία μπορεί να βελτιώσει την ικανότητα εκφόρτισης και την απόδοση εκφόρτισης (χωρητικότητα εκφόρτισης/χωρητικότητα διαμόρφωσης ).Ο τρόπος εξισορρόπησης στη φόρτιση αναφέρεται στην εξισορρόπηση της μπαταρίας ιόντων λιθίου ισχύος στη διαδικασία φόρτισης.Γενικά αρχίζει να ισορροπεί όταν η τάση της μπαταρίας φτάσει ή είναι υψηλότερη από την καθορισμένη τάση και αποτρέπει την υπερφόρτιση μειώνοντας το ρεύμα φόρτισης.

Σύμφωνα με τις διαφορετικές καταστάσεις των μεμονωμένων κυψελών στο πακέτο μπαταριών, προτάθηκε μια ισορροπημένη στρατηγική ελέγχου φόρτισης για την πραγματοποίηση γρήγορης φόρτισης της μπαταρίας και την εξάλειψη της επίδρασης ασυνεπών μεμονωμένων κυψελών στη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, ρυθμίζοντας τη φόρτιση. ρεύμα μεμονωμένων στοιχείων μέσω του μοντέλου κυκλώματος ελέγχου ισορροπημένης φόρτισης της μπαταρίας.Συγκεκριμένα, η συνολική ενέργεια της μπαταρίας ιόντων λιθίου μπορεί να συμπληρωθεί στη μεμονωμένη μπαταρία με εναλλαγή σημάτων ή η ενέργεια της μεμονωμένης μπαταρίας μπορεί να μετατραπεί στη συνολική μπαταρία.Κατά τη φόρτιση της σειράς μπαταρίας, η μονάδα εξισορρόπησης ελέγχει την τάση κάθε μπαταρίας.Όταν η τάση φτάσει σε μια ορισμένη τιμή, η μονάδα εξισορρόπησης αρχίζει να λειτουργεί.Το ρεύμα φόρτισης στη μονή μπαταρία διακλαδίζεται για να μειώσει την τάση φόρτισης και η ενέργεια τροφοδοτείται πίσω στο δίαυλο φόρτισης μέσω της μονάδας για μετατροπή, έτσι ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της ισορροπίας.

Μερικοί άνθρωποι προτείνουν μια λύση εξισορρόπησης μεταβλητής χρέωσης.Η ιδέα εξισορρόπησης αυτής της μεθόδου είναι ότι παρέχεται μόνο πρόσθετη ενέργεια στη μεμονωμένη κυψέλη με χαμηλή ενέργεια, η οποία εμποδίζει τη διαδικασία εξαγωγής της ενέργειας της μεμονωμένης κυψέλης με υψηλή ενέργεια, γεγονός που απλοποιεί σημαντικά την τοπολογία του κυκλώματος εξισορρόπησης.Δηλαδή, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί ρυθμοί φόρτισης για τη φόρτιση μεμονωμένων μπαταριών με διαφορετικές ενεργειακές καταστάσεις για να επιτευχθεί ένα καλό αποτέλεσμα ισορροπίας.

3. Ποσοστό εκφόρτισης

Ο ρυθμός εκφόρτισης είναι ένας πολύ σημαντικός δείκτης για μπαταρία ιόντων λιθίου τύπου ισχύος.Ο μεγάλος ρυθμός εκφόρτισης της μπαταρίας είναι μια δοκιμή για θετικά και αρνητικά υλικά ηλεκτροδίων και ηλεκτρολύτη.Όσον αφορά το φωσφορικό σίδηρο λιθίου, έχει σταθερή δομή, μικρή καταπόνηση κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση και έχει τις βασικές συνθήκες μεγάλης εκφόρτισης ρεύματος, αλλά ο δυσμενής παράγοντας είναι η κακή αγωγιμότητα του φωσφορικού σιδήρου λιθίου.Ο ρυθμός διάχυσης ιόντων λιθίου στον ηλεκτρολύτη είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τον ρυθμό εκφόρτισης της μπαταρίας και η διάχυση του ιόντος στην μπαταρία σχετίζεται στενά με τη δομή και τη συγκέντρωση ηλεκτρολύτη της μπαταρίας.

Επομένως, διαφορετικοί ρυθμοί εκφόρτισης οδηγούν σε διαφορετικό χρόνο εκφόρτισης και σε διαφορετικές πλατφόρμες τάσης εκφόρτισης των μπαταριών, γεγονός που οδηγεί σε διαφορετικές χωρητικότητες εκφόρτισης, ειδικά για παράλληλες μπαταρίες.Επομένως, θα πρέπει να επιλεγεί ο κατάλληλος ρυθμός εκκένωσης.Η διαθέσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας μειώνεται με την αύξηση του ρεύματος εκφόρτισης.

Jiang Cuina κ.λπ. για τη μελέτη του ρυθμού εκφόρτισης του μονομερούς μπαταρίας ιόντων λιθίου φωσφορικού σιδήρου μπορεί να εκφορτίσει την ικανότητα, η επίδραση ενός συνόλου του ίδιου τύπου αρχικής συνοχής καλύτερη μπαταρία μονομερούς είναι σε 1 γ ρεύμα φόρτισης σε 3,8 V, στη συνέχεια, αντίστοιχα κατά 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3 c ρυθμός εκφόρτισης εκφόρτισης στα 2,5 V, καταγράψτε τη σχέση μεταξύ της καμπύλης τάσης και ισχύος εκφόρτισης, Βλέπε Εικόνα 1. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η απελευθερωμένη χωρητικότητα 1 και 2C είναι 97,8% και 96,5 % της εκλυόμενης χωρητικότητας του C/3, και η εκλυόμενη ενέργεια είναι 97,2% και 94,3% της εκλυόμενης ενέργειας του C/3, αντίστοιχα.Μπορεί να φανεί ότι με την αύξηση του ρεύματος εκφόρτισης, η απελευθερούμενη χωρητικότητα και η απελευθερούμενη ενέργεια της μπαταρίας ιόντων λιθίου μειώνονται σημαντικά.

Στην εκφόρτιση των μπαταριών ιόντων λιθίου, επιλέγεται γενικά το εθνικό πρότυπο 1C και το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης περιορίζεται συνήθως στους 2 ~ 3 C.Κατά την εκφόρτιση με υψηλό ρεύμα, θα υπάρξει μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας και απώλεια ενέργειας.Επομένως, παρακολουθήστε τη θερμοκρασία των στοιχειοσειρών της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο για να αποτρέψετε τη ζημιά της μπαταρίας και να μειώσετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

4. Συνθήκες θερμοκρασίας

Η θερμοκρασία έχει σημαντική επίδραση στη δραστηριότητα του υλικού του ηλεκτροδίου και στην απόδοση του ηλεκτρολύτη στην μπαταρία.Η χωρητικότητα της μπαταρίας επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την υψηλή ή χαμηλή θερμοκρασία.

Σε χαμηλή θερμοκρασία, η δραστηριότητα της μπαταρίας μειώνεται σημαντικά, η ικανότητα ενσωμάτωσης και απελευθέρωσης λιθίου μειώνεται, η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας και η τάση πόλωσης αυξάνονται, η πραγματική διαθέσιμη χωρητικότητα μειώνεται, η ικανότητα εκφόρτισης της μπαταρίας μειώνεται. η πλατφόρμα εκφόρτισης είναι χαμηλή, η μπαταρία είναι πιο εύκολο να φτάσει στην τάση αποκοπής εκφόρτισης, η οποία εκδηλώνεται καθώς μειώνεται η διαθέσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας, μειώνεται η αποδοτικότητα χρήσης ενέργειας της μπαταρίας.

Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, τα ιόντα λιθίου αναδύονται και ενσωματώνονται μεταξύ του θετικού και του αρνητικού πόλου γίνονται ενεργά, έτσι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας μειώνεται και ο χρόνος πρόσφυσης γίνεται μεγαλύτερος, γεγονός που αυξάνει την κίνηση της ηλεκτρονικής ζώνης στο εξωτερικό κύκλωμα και κάνει τη χωρητικότητα πιο αποτελεσματική.Ωστόσο, εάν η μπαταρία λειτουργεί σε υψηλή θερμοκρασία για μεγάλο χρονικό διάστημα, η σταθερότητα της δομής του θετικού πλέγματος θα χειροτερέψει, η ασφάλεια της μπαταρίας θα μειωθεί και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας θα μειωθεί σημαντικά.

Οι Zhe Li et al.μελέτησε την επίδραση της θερμοκρασίας στην πραγματική ικανότητα εκφόρτισης των μπαταριών και κατέγραψε την αναλογία της πραγματικής ικανότητας εκφόρτισης των μπαταριών προς την τυπική χωρητικότητα εκφόρτισης (εκφόρτιση 1C στους 25℃) σε διαφορετικές θερμοκρασίες.Προσαρμόζοντας την αλλαγή της χωρητικότητας της μπαταρίας με τη θερμοκρασία, μπορούμε να πάρουμε: όπου: C είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας.T είναι η θερμοκρασία.R2 είναι ο συντελεστής συσχέτισης του εξαρτήματος.Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η χωρητικότητα της μπαταρίας διασπάται γρήγορα σε χαμηλή θερμοκρασία, αλλά αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας σε θερμοκρασία δωματίου.Η χωρητικότητα της μπαταρίας στους -40℃ είναι μόνο το ένα τρίτο της ονομαστικής τιμής, ενώ στους 0℃ έως 60℃, η χωρητικότητα της μπαταρίας αυξάνεται από το 80 τοις εκατό της ονομαστικής χωρητικότητας στο 100 τοις εκατό.

Η ανάλυση δείχνει ότι ο ρυθμός μεταβολής της ωμικής αντίστασης σε χαμηλή θερμοκρασία είναι μεγαλύτερος από αυτόν σε υψηλή θερμοκρασία, γεγονός που δείχνει ότι η χαμηλή θερμοκρασία έχει σημαντικό αντίκτυπο στη δραστηριότητα της μπαταρίας, επηρεάζοντας έτσι την απελευθέρωση της μπαταρίας.Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η ωμική αντίσταση και η αντίσταση πόλωσης της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης μειώνονται.Ωστόσο, σε υψηλότερες θερμοκρασίες, η ισορροπία της χημικής αντίδρασης και η σταθερότητα του υλικού στην μπαταρία θα καταστραφούν, με αποτέλεσμα πιθανές παρενέργειες, οι οποίες θα επηρεάσουν τη χωρητικότητα και την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας, με αποτέλεσμα τη μείωση της διάρκειας ζωής του κύκλου και ακόμη και τη μειωμένη ασφάλεια.

Επομένως, τόσο η υψηλή όσο και η χαμηλή θερμοκρασία θα επηρεάσουν την απόδοση και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου.Στην πραγματική διαδικασία εργασίας, θα πρέπει να υιοθετηθούν νέες μέθοδοι όπως η θερμική διαχείριση της μπαταρίας για να διασφαλιστεί ότι η μπαταρία λειτουργεί σε κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας.Μια σταθερή αίθουσα δοκιμής θερμοκρασίας 25℃ μπορεί να δημιουργηθεί στη σύνδεση δοκιμής PACK μπαταρίας.

lithium-ion-2


Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-21-2022