Faktory ovplyvňujúce kapacitu vybíjania lítium-iónovej batérie
SÚPRAVA lítium-iónových batérií slúži najmä na testovanie elektrického výkonu článkov po skríningu, zoskupení, balení a zložení, aby sa zistilo, či rozdiel v kapacite a tlaku sú kvalifikované produkty.
Konzistencia medzi sériovými a paralelnými článkami batérie je pri batériovej jednotke osobitným hľadiskom. Len s dobrou kapacitou, stavom nabitia, vnútorným odporom a konzistenciou samovybíjania- možno kapacitu batérie využiť a uvoľniť. Nízky výkon vážne ovplyvní celkový výkon batérie a môže dokonca spôsobiť prebitie alebo nadmerné vybitie, čo môže viesť k ohrozeniu bezpečnosti. Dobrá kombinovaná metóda je účinný spôsob, ako zlepšiť konzistenciu monomérov.
Lítium{0}}iónové batérie sú obmedzené vplyvom okolitej teploty a kapacita batérie bude ovplyvnená, ak je teplota príliš vysoká alebo príliš nízka. Ak batéria pracuje dlhší čas v podmienkach vysokej teploty, môže byť ovplyvnená jej životnosť. Ak je teplota príliš nízka, bude ťažké uplatniť kapacitu. Rýchlosť vybíjania odráža-vysokú aktuálnu kapacitu nabíjania a vybíjania batérie. Ak je rýchlosť príliš malá, rýchlosť nabíjania a vybíjania bude pomalá, čo ovplyvní účinnosť testu; ak je rýchlosť príliš veľká, kapacita sa zníži v dôsledku polarizačného efektu a tepelného efektu batérie. Rýchlosť nabíjania a vybíjania.
1. Konzistencia zhody
Dobrá konfigurácia môže nielen zlepšiť mieru využitia článkov, ale aj kontrolovať konzistenciu článkov, čo je základom pre dosiahnutie dobrej vybíjacej kapacity a stability cyklu pri vybíjaní akumulátora. Avšak rozptyl impedancie striedavého prúdu kapacity batériového článku so zlou konfiguráciou sa zvýši, čo následne oslabí výkon cyklu a využiteľnú kapacitu batériového bloku. Niekto navrhol spôsob prispôsobenia batérie podľa charakteristického vektora batérie. Charakteristický vektor odráža stupeň podobnosti medzi údajmi o napätí nabíjania a vybíjania jednej batérie a údajmi o nabíjaní a vybíjaní štandardnej batérie. Čím bližšie je krivka nabíjania{0}}vybíjania batérie k štandardnej krivke, tým je podobnosť vyššia a korelačný koeficient sa približuje k 1. Táto metóda porovnávania je založená najmä na korelačnom koeficiente napätia monoméru, a potom kombinuje ďalšie parametre na vykonanie párovania, čím je možné dosiahnuť lepší efekt párovania. Problém s týmto prístupom je poskytnúť štandardné vektory charakteristík batérie. Kvôli obmedzeniam na úrovni výroby musia existovať rozdiely medzi každou sériou batérií a je veľmi ťažké získať súbor vektorov vlastností, ktoré sú vhodné pre každú dávku batérií.
Na analýzu metódy hodnotenia rozdielov medzi jednotlivými bunkami sa použila kvantitatívna analýza. Najprv sa matematickými metódami extrahujú kľúčové body ovplyvňujúce výkon batérie a potom sa vykoná matematická abstrakcia, aby sa dosiahlo komplexné vyhodnotenie a porovnanie výkonu batérie, a kvalitatívna analýza výkonu batérie sa prevedie na kvantitatívnu analýzu, aby sa optimalizoval celkový výkon batérie. Je predstavená jednoduchá metóda, ktorá sa dá prakticky implementovať. Navrhuje sa komplexný systém hodnotenia výkonu založený na výbere a zoskupovaní batérií, ktorý kombinuje subjektívne hodnotenie Delphi a objektívne meranie stupňa šedej korelácie a vytvára multi{0}}parametrový model šedej korelácie pre batérie, ktorý prekonáva jeden- jednostrannosť použitia jediného indexu ako hodnotiaceho štandardu. Uskutoční sa hodnotenie výkonu výkonovej lítium{2}}iónovej batérie a korelácia získaná z výsledkov hodnotenia poskytuje spoľahlivý teoretický základ pre skríning a prispôsobenie batérie v neskoršej fáze.
Metóda prispôsobenia dynamickej charakteristiky spočíva hlavne v realizácii funkcie prispôsobenia podľa krivky nabíjania a vybíjania batérie. Špecifické implementačné kroky sú najprv extrahovať charakteristické body na krivke, aby sa vytvoril charakteristický vektor. Podľa vzdialenosti medzi charakteristickými vektormi medzi každou krivkou, Pre index zhody sa klasifikácia krivky realizuje výberom vhodného algoritmu a potom sa dokončí proces porovnávania batérie. Táto metóda párovania zohľadňuje zmeny výkonu batérie počas prevádzky. Na základe toho sa vyberú ďalšie vhodné parametre pre párovanie batérií a dajú sa triediť batérie s konzistentnejším výkonom.
2. Spôsob nabíjania
Vhodný režim nabíjania má významný vplyv na vybíjaciu kapacitu batérie. Ak je hĺbka nabíjania malá, kapacita vybíjania sa primerane zníži. Prebitie ovplyvní chemické aktívne látky batérie a spôsobí nezvratné poškodenie, čím sa zníži kapacita a životnosť batérie. Preto je potrebné zvoliť vhodnú rýchlosť nabíjania, horné medzné napätie a vypínací-prúd konštantného napätia, aby sa zabezpečila optimalizácia účinnosti nabíjania, bezpečnosť a stabilita pri realizácii nabíjacej kapacity. V súčasnosti napájacie lítium-iónové batérie väčšinou využívajú režim nabíjania s konštantným prúdom-konštantným napätím. Analýzou výsledkov nabíjania konštantným prúdom a konštantným napätím lítium-železofosfátového systému a batérie ternárneho systému pri rôznych nabíjacích prúdoch a rôznych vypínacích-napätiach je možné zistiť, že: (1) keď sa preruší nabíjanie{{5 }}vypnuté napätie, nabíjací prúd sa zvyšuje a pomer konštantného prúdu klesá. Doba nabíjania sa skráti, ale spotreba energie sa zvýši; (2) Keď sa stlačí nabíjací prúd, zníži sa vypínacie napätie-nabíjania, pomer nabíjania s konštantným prúdom sa zníži a kapacita nabíjania aj energia sa znížia. Na zabezpečenie kapacity batérie použite fosforečnan železitý. Vypínacie napätie lítium-iónových batérií- nemôže byť nižšie ako 3,4 V. Ak chcete vyvážiť čas nabíjania a stratu energie, vyberte vhodný nabíjací prúd a{12}}čas vypnutia.
Konzistencia SOC každého článku do značnej miery určuje kapacitu vybíjania batérie a vyvážené nabíjanie poskytuje možnosť dosiahnuť podobnú počiatočnú platformu SOC pre každý vybitý článok, čo môže zlepšiť kapacitu vybíjania a účinnosť vybíjania (vybíjacia kapacita/zodpovedajúca kapacita) . Metóda vyrovnávania pri nabíjaní sa týka vyrovnávania výkonu lítium{0}}iónovej batérie počas procesu nabíjania. Vo všeobecnosti sa vyrovnávanie spustí, keď napätie batérie dosiahne alebo prekročí nastavené napätie a prebitiu sa zabráni znížením nabíjacieho prúdu.
V závislosti od rôznych stavov jednotlivých článkov v súprave batérií, prostredníctvom modelu vyváženého riadiaceho obvodu nabíjania batérie a vyrovnávacieho obvodu na jemné -doladenie nabíjacieho prúdu jednotlivých článkov, sa navrhuje metóda, ktorá dokáže nielen realizovať rýchle nabíjanie batérie, ale aj eliminovať nekonzistenciu jednotlivých článkov. Vyrovnávacia stratégia riadenia nabíjania pre účinky cyklu životnosti batérie. Konkrétne, prostredníctvom signálu spínača sa celková energia lítium-iónovej batérie doplní do jednej batérie alebo sa energia jednej batérie premení na celú batériu. Počas procesu nabíjania batériovej sady, detekciou hodnoty napätia každého jednotlivého článku, keď napätie jedného článku dosiahne určitú hodnotu, začne pracovať vyvažovací modul. Nabíjací prúd v jedinej batérii je rozdelený, aby sa znížilo nabíjacie napätie, a rozdelený prúd je modulom premenený tak, aby privádzal energiu späť do nabíjacej zbernice, aby sa dosiahol účel rovnováhy.
Niekto navrhol riešenie vyrovnávania nabíjania s variabilnou sadzbou. Myšlienkou ekvalizácie tejto metódy je dodať dodatočnú energiu jedinej batérii s nízkou energiou, čo bráni procesu získavania energie z jednej batérie s väčším množstvom energie, čo značne zjednodušuje proces. Topológia vyrovnávacieho obvodu. To znamená, že na nabíjanie jednotlivých článkov rôznych energetických stavov sa používajú rôzne rýchlosti nabíjania, aby sa dosiahol dobrý rovnovážny efekt.
3. Rýchlosť vybíjania
Rýchlosť vybíjania je kľúčovým ukazovateľom pre napájanie lítium-iónových batérií. Vysokorýchlostné vybíjanie batérie je testom pre kladné a záporné elektródové materiály a elektrolyty. Pre materiál kladnej elektródy fosforečnan lítno-železitý je jeho štruktúra stabilná, napätie pri nabíjaní a vybíjaní je malé a má základné podmienky pre vysokoprúdový výboj, nevýhodou však je, že vodivosť fosforečnanu lítno-železitého je nízka. Rýchlosť difúzie lítiových iónov v elektrolyte je dôležitým faktorom ovplyvňujúcim rýchlosť vybíjania batérie a difúzia iónov v batérii úzko súvisí so štruktúrou batérie a koncentráciou elektrolytu.
Preto rôzne rýchlosti vybíjania vedú k rôznym časom vybíjania a platformám vybíjacieho napätia batérií, čo následne vedie k rôznym kapacitám vybíjania, ktoré sú obzvlášť zrejmé pri paralelných batériových blokoch. Preto je potrebné zvoliť vhodnú rýchlosť vybíjania. Využiteľná kapacita batérie klesá so zvyšujúcim sa vybíjacím prúdom.
Jiang Cuina a kol. študovali vplyv rýchlosti vybíjania na uvoľniteľnú kapacitu lítium-železofosfátových batériových článkov. Skupina jednotlivých článkov s dobrou počiatočnou konzistenciou rovnakého typu bola nabitá na 3,8 V pri prúde 1C a potom nabitá pri 0,1, 0,2, rýchlosti vybíjania {{7} }.5, 1, 2 a 3C boli vybité na 2,5 V a bola zaznamenaná krivka závislosti medzi napätím a vybitým výkonom, ako je znázornené na obrázku 1. Experimentálne výsledky ukazujú, že uvoľnená kapacita 1 a 2C je 97,8 percent a 96,5 percent uvoľnenej kapacity C/3, v tomto poradí, a uvoľnená energia je 97,2 percent a 94,3 percent energie uvoľnenej C/3, v tomto poradí. Zvýšením sa kapacita a energia uvoľnená lítium{27}}iónovou batériou výrazne zníži.
Keď je lítium{0}}iónová batéria vybitá, vo všeobecnosti sa používa národný štandard 1C a maximálny vybíjací prúd je zvyčajne obmedzený na 23C. Keď sa vybije veľký prúd, dôjde k veľkému nárastu teploty a vedie k strate energie. Preto je potrebné sledovať teplotu akumulátora v reálnom čase, aby sa predišlo poškodeniu akumulátora nadmernou teplotou a znížila sa životnosť akumulátora.
4. Teplotné podmienky
Teplota výrazne ovplyvňuje aktivitu a výkon elektrolytu materiálu elektródy vo vnútri batérie. Príliš vysoká a príliš nízka teplota má väčší vplyv na kapacitu batérie.
Pri nízkej teplote sa výrazne zníži aktivita batérie, zníži sa schopnosť interkalácie a extrakcie lítia, zvýši sa vnútorný odpor a polarizačné napätie batérie, zníži sa skutočná využiteľná kapacita, zníži sa vybíjacia kapacita batérie , vybíjacia platforma je nízka a batéria s väčšou pravdepodobnosťou dosiahne vybíjacie-vypínacie napätie. So znižovaním dostupnej kapacity batérie sa znižuje účinnosť využitia energie batérie.
Keď teplota stúpa, aktivuje sa extrakcia a vkladanie lítiových iónov medzi kladné a záporné elektródy, takže vnútorný odpor batérie sa zníži a doba stability vnútorného odporu sa predĺži, čo zvyšuje pohyblivosť elektrónov v vonkajší okruh a kapacita je efektívnejšia. hrať. Ak však batéria pracuje dlhší čas v prostredí s vysokou teplotou, zhorší sa stabilita kladnej mriežkovej štruktúry, zníži sa bezpečnosť batérie a výrazne sa skráti životnosť batérie.
Li Zhe a kol. študoval vplyv teploty na skutočnú kapacitu vybíjania batérie a zaznamenával pomer skutočnej kapacity vybíjania batérie k štandardnej kapacite vybíjania (1C vybíjanie pri 25 stupňoch) pri rôznych teplotách. Prispôsobte zmenu kapacity batérie teplote a získajte: Vo vzorci: C je kapacita batérie; T je teplota; R2 je korelačný koeficient fitingu. Experimenty ukazujú, že kapacita batérie sa veľmi rýchlo znižuje pri nízkej teplote, zatiaľ čo kapacita sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou pri približne normálnej teplote. Kapacita batérie pri -40 stupňoch je len 1/3 nominálnej hodnoty, zatiaľ čo pri 0 stupňoch až 60 stupňoch sa kapacita batérie zvýši z 80 percent nominálnej kapacity na 100 percent .
Analýza ukazuje, že rýchlosť zmeny ohmického vnútorného odporu pri nízkej teplote je väčšia ako pri vysokej teplote, čo naznačuje, že nízka teplota má zreteľnejší vplyv na činnosť batérie, čím ovplyvňuje vybíjateľnú energiu batérie. Ako teplota stúpa, ohmický vnútorný odpor a polarizačný vnútorný odpor procesu nabíjania a vybíjania sa znižujú. Pri vyšších teplotách sa však zničí rovnováha chemických reakcií v batérii a stabilita materiálu, čo má za následok možné vedľajšie reakcie, ktoré sa prejavia na kapacite a vnútornom odporu batérie, čo má za následok skrátenie životnosti a dokonca zníženie bezpečnosti.
Preto vysoké aj nízke teploty ovplyvnia výkon a životnosť lítium-železofosfátových batérií. V skutočnom pracovnom procese by sa mali použiť metódy, ako je nový tepelný manažment batérie, aby sa zabezpečilo, že batéria bude fungovať za vhodných teplotných podmienok. V teste batériovej sady PACK je možné vytvoriť testovaciu miestnosť s konštantnou teplotou 25 stupňov.
