Ako zlepšiť konzistenciu lítiových batérií
Nové energetické vozidlá sú čoraz populárnejšie. Keď sa lítiové batérie používajú ako zdroj energie pre elektrické vozidlá, kvôli požiadavkám na vysoký výkon a veľkú kapacitu nemôžu jednotlivé lítium-iónové batérie spĺňať požiadavky, takže lítium-iónové batérie musia byť zapojené do série a paralelne. Používa sa v kombinácii.
Nekonzistentnosť medzi jednotlivými článkami však často spôsobuje problémy, ako je nadmerný pokles kapacity a krátka životnosť batérie počas cyklu. Výber batérií s čo najkonzistentnejším výkonom na zoskupenie má veľký význam pre propagáciu a použitie lítium-iónových batérií v napájacích batériách. Teraz urobte jednoduchú analýzu z niekoľkých aspektov:
1 Analýza nezrovnalostí
1.1 Definícia nekonzistentnosti Nekonzistentnosť lítium-iónovej batérie sa vzťahuje na určitý rozdiel v parametroch, ako je napätie, kapacita, vnútorný odpor, životnosť, vplyv teploty a rýchlosť samovybíjania po jednotlivých článkoch rovnakej špecifikácie a modelu. súpravou batérií. Po vyrobení jedinej batérie existuje určitý rozdiel v samotnom počiatočnom výkone. Pri používaní batérií sa tieto výkonnostné rozdiely naďalej hromadia. Zároveň, pretože prostredie používania každej jednej batérie v batériovej jednotke nie je úplne rovnaké, spôsobuje to, že nekonzistentnosť jednej batérie sa postupne zväčšuje, čím sa urýchľuje degradácia výkonu batérie a nakoniec to spôsobuje, že batériová jednotka predčasne zlyhá. 1.2 Výkon nekonzistentnosti Nekonzistentnosť lítium-iónových batérií sa prejavuje najmä v dvoch aspektoch: rozdiel vo výkonnostných parametroch batériového článku (kapacita batérie, vnútorný odpor a rýchlosť samovybíjania atď.) a rozdiel v stave nabitia batérie (SOC ). Dai Haifeng a kol. zistili, že rozdelenie rozdielu v kapacite medzi batériovými článkami je blízke Weirovmu rozdeleniu a rozptyl vnútorného odporu je výraznejší ako rozptyl kapacity a vnútorný odpor tej istej série batérií vo všeobecnosti spĺňa zákon normálneho rozloženia , samovybíjanie Rýchlosť tiež predstavuje približne normálne rozdelenie. SOC charakterizuje stav nabitia batérie, čo je pomer zostávajúcej kapacity batérie k menovitej kapacite. Jie Jing a kol. domnievate sa, že v dôsledku nekonzistentnosti batérie je rýchlosť poklesu kapacity batérie rôzna, čo má za následok rozdiel v maximálnej využiteľnej kapacite medzi batériami. Rýchlosť zmeny SOC pri batérii s malou kapacitou je rýchlejšia ako pri batérii s veľkou kapacitou a pri nabíjaní a vybíjaní sa rýchlejšie dosiahne vypínacie napätie.
1.3 Príčiny nekonzistentnosti Existuje mnoho dôvodov pre nekonzistentnosť lítium-iónových batérií, najmä vo výrobnom procese a procese používania. Každý aspekt výrobného procesu, ako je rovnomernosť kaše počas dávkovania, kontrola plošnej hustoty a povrchového napätia počas poťahovania atď., spôsobí rozdiel vo výkone jednej bunky. Luo Yu a kol. študoval vplyv výroby a výrobných procesov lítium-iónových batérií na konzistenciu batérií a zameral sa na vplyv procesu výroby lítium-iónových batérií na báze vody na konzistenciu batérií. Xie Jiao a ďalší veria, že počas používania batérie spôsob pripojenia, konštrukčné časti/zariadenia, prevádzkové podmienky a prostredie ovplyvnia konzistenciu batérie. Pretože energia spotrebovaná každým bodom pripojenia je nekonzistentná, výkon a rýchlosť starnutia každého komponentu alebo konštrukcie sú tiež nekonzistentné, takže vplyv na batériu je tiež nekonzistentný. Okrem toho, v dôsledku odlišného umiestnenia každého jednotlivého článku v batérii, odlišnej teploty a rôzneho zhoršenia výkonu, tieto zosilnia nekonzistentnosť jedného článku.
2 spôsoby, ako zlepšiť konzistenciu batérie
2.1 Kontrola výrobného procesu Kontrola výrobného procesu sa vykonáva najmä z dvoch hľadísk: surovín a výrobných procesov. Pokiaľ ide o suroviny, snažte sa vybrať rovnakú dávku surovín, aby ste zabezpečili konzistenciu veľkosti častíc a výkonnosť surovín. Vo výrobnom procese musí byť celý výrobný proces prísne kontrolovaný, ako je zabezpečenie rovnomerného miešania kaše a nie po dlhú dobu, riadenie rýchlosti nanášacieho stroja, aby sa zabezpečila hrúbka a rovnomernosť náteru, vzhľad pólového nástavca a váženie a klasifikácia. , Kontrolujte vstrekovaný objem, tvorbu, separáciu objemu, podmienky skladovania atď. Luo Yu určil kľúčové procesy, ktoré majú významný vplyv na konzistenciu lítium-iónových batérií prostredníctvom výskumu technológie prípravy lítium-iónových batérií vrátane dávkovania miešanie, poťahovanie, valcovanie, navíjanie/laminovanie, vstrekovanie a formovanie kvapaliny. Vykonáva sa aj hĺbkový výskum a analýza vzťahu medzi kľúčovými parametrami procesu a výkonom batérie.
2.2 Kontrola procesu konfigurácie
Kontrola procesu montáže sa týka najmä triedenia batérií. Batéria používa batérie jednotných špecifikácií a modelov a napätie, kapacita, vnútorný odpor atď. batérií sa musí merať, aby sa zabezpečila konzistentnosť počiatočného výkonu batérií. Prostredníctvom výskumu Xu Haitao a spol. zistili, že keď je batéria zložená, rozdiel napätia jednotlivých článkov je dôležitým faktorom ovplyvňujúcim konzistenciu jednotlivých článkov na konci nabíjania a vybíjania batérie. Rozdiel vo vnútornom odpore jednotlivých článkov spôsobuje nabíjanie batérie Počas procesu vybíjania je napäťová platforma každej jednotlivej batérie úplne odlišná. Wang Linxia a ďalší analyzovali nekonzistentnosť jednotlivých článkov v lítium-iónových sériovo-paralelných batériách a analyzovali hlavné ovplyvňujúce faktory v paralelných batériách. Stupeň vplyvu akumulátora poskytuje potrebný základ pre zostavený akumulátor. Chen Ping a kol. študovali vplyv rýchlosti vybíjania na konzistenciu konfigurácie batérie a zistili, že so zvýšením rýchlosti vybíjania sa nekonzistentnosť batérie zosilnila, čím sa dosiahol účinok eliminácie zlých batérií.
2.3 Riadenie procesu používania a údržby na monitorovanie batérie v reálnom čase. Konzistencia batérie sa preverí pri montáži batérie, čo môže zabezpečiť konzistenciu batérie v počiatočnej fáze používania. Batéria je počas používania monitorovaná v reálnom čase a problémy s konzistenciou počas používania možno pozorovať v reálnom čase. Ak je však konzistencia slabá, monitorovací obvod preruší obvod nabíjania a vybíjania a výkon sa zníži. Medzi nimi treba nájsť rovnováhu. Batériu s extrémnymi parametrami je možné tiež včas upraviť alebo vymeniť prostredníctvom monitorovania v reálnom čase, aby sa zabezpečilo, že sa nekonzistentnosť batérie časom nezväčší. Zaviesť vyvážený systém riadenia. Prijmite vhodnú stratégiu vyrovnávania a obvod vyrovnávania na inteligentnú správu batérie. Súčasné spoločné stratégie vyvažovania zahŕňajú stratégiu vyvažovania založenú na externom napätí, stratégiu vyvažovania založenú na SOC a stratégiu vyvažovania založenú na kapacite. Ekvalizačný obvod je možné rozdeliť na pasívne vyrovnávanie a aktívne vyrovnávanie podľa spôsobu spotreby energie. Medzi nimi môže aktívna ekvalizácia realizovať bezstratový tok energie medzi batériami, čo je horúcou témou výskumu doma aj v zahraničí. Bežne používané metódy pri aktívnom vyvažovaní zahŕňajú metódu bypassu batérie, metódu spínaného kondenzátora, metódu spínanej indukčnosti a metódu konverzie DC/DC.
Tepelný manažment batérie. Okrem udržiavania prevádzkovej teploty batérie v optimálnom rozsahu by sa tepelný manažment batérie mal snažiť zabezpečiť konzistentnosť teplotných podmienok medzi batériami, aby sa efektívne zabezpečila konzistentnosť výkonu medzi batériami. Používajte rozumné stratégie kontroly. Keď to výstupný výkon dovolí, snažte sa znížiť hĺbku vybitia batérie a zároveň sa vyhnite prebíjaniu batérie, ktoré môže predĺžiť životnosť batérie. Posilnite údržbu batérií. V pravidelných intervaloch vykonávajte nízkoprúdové udržiavacie nabíjanie batérie a venujte pozornosť čisteniu.
3 Spôsob montáže lítium-iónovej batérie
3.1 Metóda prispôsobenia napätia Metóda prispôsobenia napätia môže byť rozdelená na metódu statického napäťového prispôsobenia a dynamickú metódu prispôsobenia napätia. Metóda prispôsobenia statického napätia sa tiež nazýva metóda prispôsobenia bez zaťaženia. Nenesie záťaž a berie do úvahy len samotnú batériu. Meria mieru samovybíjania plne nabitého stavu vybranej jedinej batérie po desiatkach dní státia a rôznych skladovacích časoch v plne nabitom stave. Napätie naprázdno vnútornej batérie, táto metóda je najjednoduchšia operácia, ale nie je presná. Dynamická metóda prispôsobenia napätia skúma napäťovú situáciu so záťažou, ale nezohľadňuje faktory, ako sú zmeny záťaže, takže nie je presná.
3.2 Metóda statického prispôsobenia kapacity nabíja a vybíja batériu za nastavených podmienok, vypočítava kapacitu z vybíjacieho prúdu a doby vybíjania a priraďuje batériu podľa kapacity. Táto metóda je jednoduchá a ľahko implementovateľná, ale môže odrážať iba to, že batéria má rovnakú kapacitu za určitých podmienok a nemôže vysvetliť úplné pracovné vlastnosti batérie a má určité obmedzenia.
3.3 Metóda prispôsobenia vnútorného odporu zohľadňuje hlavne vnútorný odpor jednej batérie. Touto metódou možno dosiahnuť rýchle meranie, ale pretože vnútorný odpor batérie sa bude meniť s procesom vybíjania, je ťažké presne určiť vnútorný odpor.
3.4 Metóda zhody viacerých parametrov súčasne zohľadňuje kapacitu, vnútorný odpor, napätie, rýchlosť samovybíjania a ďalšie vonkajšie podmienky, aby sa mohla batéria komplexne vyhodnotiť, a dokáže batériu vytriediť s lepšou konzistenciou. Predpokladom tejto metódy však je, že jednoparametrové triedenie musí byť presné a časovo náročné.
3.5 Metóda zoskupovania dynamických charakteristík Metóda zoskupovania dynamických charakteristík využíva na triedenie batérií do skupín charakteristiku nabíjania a vybíjania batérie. Krivka nabíjania a vybíjania môže odrážať väčšinu charakteristík batérie a použitie metódy prispôsobenia dynamických charakteristík môže zabezpečiť konzistentnosť rôznych ukazovateľov výkonu batérie. V metóde porovnávania dynamických charakteristík, ktorá sa zvyčajne realizuje spoluprácou počítačových programov, je veľa údajov. Okrem toho tento spôsob znižuje mieru využitia batérie, čo neprispieva k zníženiu nákladov na zloženie batérie. Stanovenie štandardnej krivky alebo referenčnej krivky je tiež náročným bodom pri jej implementácii. 4. Záver
Príčina nekonzistentnosti batérie je najmä vo výrobe a používaní batérie.
Opatrenia na zlepšenie konzistencie batérie zahŕňajú najmä tieto tri aspekty:
1. Prísne kontrolovať výrobný proces z dvoch aspektov surovín a technológie výroby;
2. Použite vedeckú metódu triedenia a pokúste sa vybrať batérie s rovnakým počiatočným výkonom na zoskupovanie;
3. V procese používania a údržby batérie monitorujte batériu v reálnom čase, zaveďte vyvážený systém riadenia, prijmite primeranú stratégiu kontroly, vykonajte tepelné riadenie batérie a posilnite údržbu súpravy batérií.
