Lityum-ion batareyalarning PACK zaryadsizlanishiga ta'sir qiluvchi omillar

lithium-ion-1

Lityum ion batareyasi PACK hujayrani saralash, guruhlash, guruhlash va yig'ishdan so'ng elektr ishlashi sinovini o'tkazadigan va quvvat va bosim farqining malakali yoki yo'qligini aniqlaydigan muhim mahsulotdir.

Batareya seriyali-parallel monomer batareyalar to'plamidagi maxsus mulohazalar o'rtasidagi muvofiqlikdir, faqat yaxshi quvvatga ega, zaryadlangan holatga ega, masalan, ichki qarshilik, o'z-o'zidan zaryadsizlanish mustahkamligi o'ynash va chiqarish uchun erishish mumkin, agar yomon mustahkamlik jiddiy ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lsa, batareya quvvati batareyaning butun ishlashi, hatto zaryadlash yoki zaryadsizlanish sabablari ham xavfsiz yashirin muammolarni keltirib chiqaradi.Yaxshi kompozitsiya usuli - monomerning mustahkamligini yaxshilashning samarali usuli.

Lityum-ion batareyasi atrof-muhit harorati bilan cheklangan, juda yuqori yoki juda past harorat batareya quvvatiga ta'sir qiladi.Agar batareya uzoq vaqt davomida yuqori haroratda ishlasa, batareyaning ishlash muddati ta'sir qilishi mumkin.Agar harorat juda past bo'lsa, sig'imni o'ynash qiyin bo'ladi.Zaryadlash tezligi batareyaning yuqori oqimda zaryadlash va tushirish qobiliyatini aks ettiradi.Bo'shatish tezligi juda kichik bo'lsa, zaryadlash va tushirish tezligi sekin, bu sinov samaradorligiga ta'sir qiladi.Tezlik juda katta bo'lsa, batareyaning polarizatsiya effekti va termal ta'siri tufayli quvvat kamayadi, shuning uchun tegishli zaryad va tushirish tezligini tanlash kerak.

1. Konfiguratsiyaning izchilligi

Yaxshi tartibga solish nafaqat hujayradan foydalanish tezligini yaxshilash, balki batareyaning yaxshi zaryadsizlanishi va aylanish barqarorligiga erishishning asosi bo'lgan hujayraning mustahkamligini ham nazorat qilishi mumkin.Biroq, batareya quvvati past bo'lsa, o'zgaruvchan tok empedansining dispersiya darajasi kuchayadi, bu esa tsiklning ishlashini va batareyalar to'plamining mavjud hajmini zaiflashtiradi.Batareyalarning xarakterli vektoriga asoslangan batareya konfiguratsiyasi usuli taklif etiladi.Ushbu xususiyat vektori bitta batareyaning zaryadlash va tushirish kuchlanish ma'lumotlari va standart batareyaning o'xshashligini aks ettiradi.Batareyaning zaryadlash va zaryadsizlanish egri chizig'i standart egri chiziqqa qanchalik yaqin bo'lsa, uning o'xshashligi shunchalik yuqori bo'ladi va korrelyatsiya koeffitsienti 1 ga yaqinroq bo'ladi. Bu usul asosan monomer kuchlanishining korrelyatsiya koeffitsientiga asoslanadi va boshqa parametrlar bilan birlashtiriladi. yaxshiroq natijalarga erishish.Ushbu yondashuvning qiyinligi standart batareya xususiyati vektorini ta'minlashdir.Ishlab chiqarish darajasidagi cheklovlar tufayli, har bir partiyada ishlab chiqarilgan hujayralar o'rtasida farqlar bo'lishi kerak va har bir partiyaga mos keladigan xususiyat vektorini olish juda qiyin.

Yagona hujayralar orasidagi farqni baholash usulini tahlil qilish uchun miqdoriy tahlil ishlatilgan.Birinchidan, batareyaning ishlashiga ta'sir qiluvchi asosiy fikrlar matematik usul bilan chiqarildi, so'ngra batareyaning ishlashini har tomonlama baholash va taqqoslash uchun matematik abstraktsiya amalga oshirildi.Batareya ishlashining sifat tahlili miqdoriy tahlilga aylantirildi va batareyaning ishlashini optimal taqsimlashning amaliy oddiy usuli ilgari surildi.Hujayralarni tanlashga asoslangan kompleks ish faoliyatini baholash tizimi asosida taklif qilingan, kulrang korrelyatsiya darajasining sub'ektiv Delphi darajasi va ob'ektiv o'lchov bo'ladi, batareyaning ko'p parametrli kulrang korrelyatsiya modeli o'rnatiladi va baholash standarti sifatida yagona indeksning bir tomonlamaligini engib o'tadi, amalga oshiradi. quvvat turi quvvatli lityum-ion batareyaning ishlashini baholash, Baholash natijalaridan olingan korrelyatsiya darajasi batareyalarni keyinchalik tanlash va taqsimlash uchun ishonchli nazariy asosni ta'minlaydi.

Guruh usuli bilan muhim dinamik xususiyatlar guruh bilan funktsiyaga erishish uchun batareyaning zaryadlash va tushirish egri chizig'iga ko'ra, uning aniq amalga oshirish bosqichi egri chiziqdagi xususiyat nuqtasini ajratib olish, birinchi navbatda, masofa orasidagi har bir egri chiziq bo'yicha xususiyat vektorini hosil qilishdir. ko'rsatkichlar to'plami uchun xususiyat vektori o'rtasida, egri tasnifini amalga oshirish uchun tegishli algoritmlarni tanlab, keyin guruh jarayonining batareyasini yakunlang.Ushbu usul ishlayotgan batareyaning ishlash o'zgarishini hisobga oladi.Buning asosida batareya konfiguratsiyasini amalga oshirish uchun boshqa tegishli parametrlar tanlanadi va nisbatan barqaror ishlashga ega batareyani saralash mumkin.

2. Zaryadlash usuli

To'g'ri zaryadlash tizimi batareyalarning zaryadsizlanishiga muhim ta'sir ko'rsatadi.Zaryadlash chuqurligi past bo'lsa, tushirish hajmi mos ravishda kamayadi.Zaryadlash chuqurligi juda past bo'lsa, batareyaning kimyoviy faol moddalari ta'sirlanadi va qaytarib bo'lmaydigan zararga olib keladi, batareyaning quvvati va ishlash muddati kamayadi.Shu sababli, zaryadlash samaradorligini, xavfsizligi va barqarorligini optimallashtirish bilan birga, zaryadlash quvvatiga erishish mumkinligini ta'minlash uchun tegishli zaryadlash tezligi, yuqori chegara kuchlanishi va doimiy kuchlanishni kesish oqimi tanlanishi kerak.Hozirgi vaqtda quvvatli lityum ion batareyasi asosan doimiy oqim - doimiy kuchlanishli zaryadlash rejimini qo'llaydi.Lityum temir fosfat tizimi va uchlik tizim batareyalarining doimiy oqim va doimiy kuchlanishli zaryadlash natijalarini har xil zaryadlash oqimlari va turli xil kesish kuchlanishlari ostida tahlil qilish orqali ko'rish mumkin.:(1) zaryadlash to'xtatilgan kuchlanish o'z vaqtida bo'lsa, zaryadlash oqimi ortadi, doimiy oqim nisbati kamayadi, zaryadlash vaqti kamayadi, lekin energiya sarfi ortadi;(2) Zaryadlash oqimi o'z vaqtida bo'lsa, zaryadlash kuchlanishining pasayishi bilan doimiy oqim zaryadlash nisbati pasayadi, zaryadlash quvvati va energiya ham kamayadi.Batareya quvvatini ta'minlash uchun lityum temir fosfat batareyasining zaryadlash kuchlanishi 3,4 V dan past bo'lmasligi kerak.Zaryadlash vaqti va energiya yo'qotilishini muvozanatlash uchun tegishli zaryadlash oqimi va to'xtash vaqtini tanlang.

Har bir monomerning SOC konsistensiyasi ko'p jihatdan batareyalar to'plamining zaryadsizlanish hajmini aniqlaydi va muvozanatli zaryadlash har bir monomer zaryadsizlanishining dastlabki SOC platformasining o'xshashligini amalga oshirish imkoniyatini beradi, bu esa tushirish quvvati va tushirish samaradorligini oshirishi mumkin (bo'shatish hajmi / konfiguratsiya quvvati). ).Zaryadlashda balanslash rejimi zaryadlash jarayonida quvvat lityum-ion batareyasini muvozanatlashni nazarda tutadi.Odatda batareya to'plamining kuchlanishi belgilangan kuchlanishga yetganda yoki undan yuqori bo'lganda muvozanatni boshlaydi va zaryadlash oqimini kamaytirish orqali ortiqcha zaryadlashni oldini oladi.

Batareya paketidagi alohida hujayralarning turli holatiga ko'ra, batareya paketini tez zaryadlashni amalga oshirish va zaryadlashni nozik sozlash orqali nomuvofiq individual hujayralarning batareya paketining aylanish muddatiga ta'sirini bartaraf etish uchun muvozanatli zaryadlashni boshqarish strategiyasi taklif qilindi. batareya to'plamining muvozanatli zaryadlashni boshqarish sxemasi modeli orqali alohida hujayralarning oqimi.Xususan, lityum-ion batareyalar to'plamining umumiy energiyasi signallarni almashtirish orqali individual batareyaga to'ldirilishi mumkin yoki alohida batareyaning energiyasi umumiy batareya paketiga aylantirilishi mumkin.Batareya simini zaryadlash vaqtida balans moduli har bir batareyaning kuchlanishini tekshiradi.Voltaj ma'lum bir qiymatga yetganda, muvozanat moduli ishlay boshlaydi.Yagona akkumulyatordagi zaryadlash oqimi zaryadlash kuchlanishini kamaytirish uchun o'rnatiladi va energiya muvozanat maqsadiga erishish uchun konvertatsiya qilish uchun modul orqali zaryadlovchi avtobusga qaytariladi.

Ba'zi odamlar o'zgaruvchan zaryadni tenglashtirish yechimini ilgari surdilar.Ushbu usulning tenglashtirish g'oyasi shundan iboratki, kam energiyali bitta hujayraga faqat qo'shimcha energiya beriladi, bu esa yuqori energiyali bitta hujayraning energiyasini olish jarayonini oldini oladi, bu esa tenglashtirish sxemasining topologiyasini sezilarli darajada soddalashtiradi.Ya'ni, yaxshi muvozanat effektiga erishish uchun har xil energiya holatiga ega bo'lgan alohida batareyalarni zaryad qilish uchun turli zaryadlash stavkalari qo'llaniladi.

3. Bo'shatish darajasi

Quvvat turidagi lityum-ion batareyalar uchun zaryadsizlanish darajasi juda muhim ko'rsatkichdir.Batareyaning katta tushirish tezligi musbat va salbiy elektrod materiallari va elektrolitlar uchun sinovdir.Lityum temir fosfatga kelsak, u barqaror tuzilishga ega, zaryadlash va tushirish vaqtida kichik kuchlanishga ega va katta oqim oqimining asosiy shartlariga ega, ammo noqulay omil lityum temir fosfatning yomon o'tkazuvchanligi hisoblanadi.Elektrolitlardagi litiy ionining tarqalish tezligi batareyaning zaryadsizlanish tezligiga ta'sir qiluvchi muhim omil bo'lib, batareyada ionning tarqalishi batareyaning tuzilishi va elektrolitlar kontsentratsiyasi bilan chambarchas bog'liq.

Shuning uchun, turli deşarj stavkalari turli tushirish vaqti va batareyalarni tushirish kuchlanish platformalariga olib keladi, bu esa, ayniqsa, parallel batareyalar uchun turli tushirish quvvatlariga olib keladi.Shuning uchun mos tushirish tezligini tanlash kerak.Batareyaning mavjud quvvati tushirish oqimining oshishi bilan kamayadi.

Jiang Cuina va boshqalar temir fosfat litiy-ion batareyasi monomerining zaryadsizlanish tezligini o'rganish uchun, bir xil turdagi dastlabki mustahkamlikdagi yaxshiroq monomer batareyasining to'plamining ta'siri 1 c oqim zaryadida 3,8 V ga, keyin esa mos ravishda 0,1 ga, 0,2, 0,5, 1, 2, 3 c razryadning 2,5 V gacha bo'lgan zaryadsizlanish tezligi, kuchlanish va tushirish quvvati egri chizig'i o'rtasidagi bog'liqlikni qayd eting, 1-rasmga qarang. Eksperimental natijalar 1 va 2C ning chiqarilgan quvvati 97,8% va 96,5 ekanligini ko'rsatadi. Bo'shatilgan quvvatning % C/3 va bo'shatilgan energiya mos ravishda C/3 ning 97,2% va 94,3% ni tashkil qiladi.Ko'rinib turibdiki, tushirish oqimining oshishi bilan lityum-ion batareyaning bo'shatilgan quvvati va bo'shatilgan energiyasi sezilarli darajada kamayadi.

Lityum ionli batareyalarni zaryadsizlantirishda odatda 1C milliy standarti tanlanadi va maksimal tushirish oqimi odatda 2 ~ 3C bilan chegaralanadi.Yuqori oqim bilan zaryadsizlanganda katta harorat ko'tariladi va energiya yo'qoladi.Shuning uchun, batareyaning shikastlanishiga yo'l qo'ymaslik va batareyaning ishlash muddatini qisqartirish uchun batareya simlarining haroratini real vaqtda kuzatib boring.

4. Harorat sharoitlari

Harorat elektrod materialining faolligiga va akkumulyatordagi elektrolitlar ishlashiga muhim ta'sir ko'rsatadi.Batareya quvvatiga yuqori yoki past harorat katta ta'sir ko'rsatadi.

Past haroratda batareyaning faolligi sezilarli darajada pasayadi, lityumni joylashtirish va chiqarish qobiliyati pasayadi, batareyaning ichki qarshiligi va polarizatsiya kuchlanishi ortadi, haqiqiy mavjud quvvat kamayadi, batareyaning zaryadsizlanishi kamayadi, deşarj platformasi past, batareya zaryadsizlanishni to'xtatish kuchlanishiga erishish osonroq bo'ladi, bu batareyaning mavjud quvvati kamayishi bilan namoyon bo'ladi, batareya energiyasidan foydalanish samaradorligi pasayadi.

Harorat ko'tarilgach, lityum ionlari paydo bo'ladi va musbat va manfiy qutblar orasiga joylashadi, shuning uchun batareyaning ichki qarshiligi pasayadi va ushlash vaqti uzoqroq bo'ladi, bu esa tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektron tarmoqli harakatini oshiradi va quvvatni yanada samarali qiladi.Biroq, agar batareya uzoq vaqt davomida yuqori haroratda ishlasa, ijobiy panjara strukturasining barqarorligi yomonlashadi, batareyaning xavfsizligi pasayadi va batareyaning ishlash muddati sezilarli darajada qisqaradi.

Zhe Li va boshqalar.haroratning akkumulyatorlarning haqiqiy zaryadsizlanish quvvatiga ta'sirini o'rganib chiqdi va batareyalarning haqiqiy zaryadsizlanish hajmining turli haroratlarda standart zaryadsizlanish quvvatiga (25 ℃ da 1C tushirish) nisbatini qayd etdi.Batareya quvvatining o'zgarishini haroratga moslashtirib, biz quyidagilarni olishimiz mumkin: bu erda: C - batareya quvvati;T - harorat;R2 - fittingning korrelyatsiya koeffitsienti.Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki, batareya quvvati past haroratda tez pasayadi, lekin xona haroratida harorat oshishi bilan ortadi.Batareyaning quvvati -40 ℃ da nominal qiymatning atigi uchdan bir qismini tashkil qiladi, 0 ℃ dan 60 ℃ gacha bo'lgan haroratda batareya quvvati nominal quvvatning 80 foizidan 100 foizgacha ko'tariladi.

Tahlil shuni ko'rsatadiki, past haroratda ohmik qarshilikning o'zgarish tezligi yuqori haroratga qaraganda kattaroqdir, bu past harorat batareyaning faolligiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi, shuning uchun batareyani bo'shatish mumkin.Haroratning oshishi bilan zaryadlash va tushirish jarayonining ohmik qarshiligi va polarizatsiya qarshiligi pasayadi.Biroq, yuqori haroratlarda batareyadagi kimyoviy reaktsiya balansi va material barqarorligi buziladi, natijada mumkin bo'lgan yon reaktsiyalar yuzaga keladi, bu batareyaning sig'imi va ichki qarshiligiga ta'sir qiladi, natijada aylanish muddati qisqaradi va hatto xavfsizlikni kamaytiradi.

Shuning uchun ham yuqori harorat, ham past harorat lityum temir fosfat batareyasining ishlashi va xizmat qilish muddatiga ta'sir qiladi.Haqiqiy ish jarayonida batareyaning tegishli harorat sharoitida ishlashini ta'minlash uchun batareyani termal boshqarish kabi yangi usullarni qo'llash kerak.Batareya PACK sinov havolasida 25 ℃ doimiy harorat sinov xonasi o'rnatilishi mumkin.

lithium-ion-2


Xabar vaqti: 21-fevral-2022