גורמים המשפיעים על יכולת פריקת PACK של סוללות ליתיום-יון

lithium-ion-1

סוללת ליתיום יון PACK היא מוצר חשוב המבצע בדיקת ביצועים חשמליים לאחר סינון, קיבוץ, קיבוץ והרכבה של התא, וקובע אם הקיבולת והפרש הלחץ מתאימים.

מונומר מקביל מסדרת סוללות הוא העקביות בין שיקולים מיוחדים בחבילת הסוללה, יש רק קיבולת טובה, מצב טעון, כגון התנגדות פנימית, ניתן להשיג עקביות פריקה עצמית כדי לשחק ולשחרר, קיבולת הסוללה אם עקביות גרועה יכולה להשפיע באופן רציני כל ביצועי הסוללה, אפילו גורם לטעינה או פריקה שהם גורמים לבעיות נסתרות בטוחות.שיטת הרכב טובה היא דרך יעילה לשפר את העקביות של המונומר.

סוללת ליתיום יון מוגבלת על ידי טמפרטורת הסביבה, טמפרטורה גבוהה מדי או נמוכה מדי תשפיע על קיבולת הסוללה.חיי המחזור של הסוללה עשויים להיות מושפעים אם הסוללה פועלת בטמפרטורה גבוהה במשך זמן רב.אם הטמפרטורה נמוכה מדי, הקיבולת תהיה קשה לשחק.קצב הפריקה משקף את יכולת הטעינה והפריקה של הסוללה בזרם גבוה.אם קצב הפריקה קטן מדי, מהירות הטעינה והפריקה איטית, מה שמשפיע על יעילות הבדיקה.אם הקצב גדול מדי, הקיבולת תפחת עקב אפקט הקיטוב וההשפעה התרמית של הסוללה, ולכן יש צורך לבחור את קצב הטעינה והפריקה המתאימים.

1. עקביות של תצורה

סידור טוב יכול לא רק לשפר את קצב הניצול של התא, אלא גם לשלוט בעקביות התא, שהיא הבסיס להשגת קיבולת פריקה טובה ויציבות מחזוריות של ערכת הסוללות.עם זאת, מידת הפיזור של עכבת AC תוגבר במקרה של קיבולת סוללה ירודה, מה שיחליש את ביצועי המחזור ואת הקיבולת הזמינה של ערכת הסוללות.מוצעת שיטה של ​​תצורת סוללות המבוססת על הווקטור האופייני לסוללות.וקטור תכונה זה משקף את הדמיון בין נתוני מתח הטעינה והפריקה של סוללה בודדת לזה של סוללה רגילה.ככל שעקומת הטעינה-פריקה של הסוללה קרובה יותר לעקומה הסטנדרטית, הדמיון שלה גבוה יותר, וככל שמקדם המתאם קרוב יותר ל-1. שיטה זו מתבססת בעיקרה על מקדם המתאם של מתח המונומר, בשילוב עם פרמטרים נוספים ל-1. להשיג תוצאות טובות יותר.הקושי בגישה זו הוא לספק וקטור תכונת סוללה סטנדרטית.בשל אילוצי רמת הייצור, חייבים להיות הבדלים בין התאים המיוצרים בכל אצווה, וקשה מאוד לקבל וקטור תכונה שמתאים לכל אצווה.

ניתוח כמותי שימש לניתוח שיטת הערכת ההבדל בין תאים בודדים.ראשית, נקודות המפתח המשפיעות על ביצועי הסוללה חולצו בשיטה מתמטית, ולאחר מכן בוצעה ההפשטה המתמטית כדי לממש את ההערכה וההשוואה המקיפה של ביצועי הסוללה.הניתוח האיכותי של ביצועי הסוללה הפך לניתוח כמותי, והוצגה שיטה פשוטה מעשית להקצאה מיטבית של ביצועי הסוללה.מוצע בהתבסס על סט בחירת תאים של מערכת הערכת ביצועים מקיפה, תהיה דרגת דלפי סובייקטיבית של דרגת מתאם אפור ומדידה אובייקטיבית, סוללה מודל מתאם אפור רב פרמטרים מבוסס, ולהתגבר על החד צדדיות של אינדקס יחיד כסטנדרט הערכה, מיישם הערכת הביצועים של סוללת ליתיום יון כוח מסוג הספק, דרגת המתאם המתקבלת מתוצאות ההערכה מספקת בסיס תיאורטי אמין לבחירה והקצאה מאוחרת יותר של סוללות.

מאפיינים דינמיים חשובים בשיטת הקבוצה הם לפי עקומת הטעינה והפריקה של הסוללה כדי להשיג את הפונקציה עם הקבוצה, שלב היישום הקונקרטי שלה הוא לחלץ את נקודת התכונה על העקומה, ראשית ליצור וקטור תכונה, לפי כל עקומה בין המרחק בין וקטור התכונה עבור קבוצת האינדיקטורים, על ידי בחירת אלגוריתמים מתאימים למימוש הסיווג של העקומה, ולאחר מכן להשלים את הסוללה של תהליך הקבוצה.שיטה זו מתייחסת לשונות הביצועים של הסוללה בפעולה.על בסיס זה, נבחרים פרמטרים מתאימים אחרים לביצוע תצורת הסוללה, וניתן למיין את הסוללה בעלת ביצועים עקביים יחסית.

2. שיטת טעינה

למערכת הטעינה המתאימה יש השפעה חשובה על יכולת הפריקה של הסוללות.אם עומק הטעינה נמוך, כושר הפריקה תקטן בהתאם.אם עומק הטעינה נמוך מדי, יושפעו החומרים הפעילים הכימיים של הסוללה וייגרם נזק בלתי הפיך, שיפחית את הקיבולת וחיי הסוללה.לכן, יש לבחור קצב טעינה מתאים, מתח גבול עליון וזרם ניתוק מתח קבוע כדי להבטיח שניתן להשיג את קיבולת הטעינה, תוך אופטימיזציה של יעילות הטעינה ובטיחות ויציבות.נכון לעכשיו, סוללת הליתיום יון הכוח מאמצת לרוב מצב טעינה של זרם קבוע - מתח קבוע.על ידי ניתוח תוצאות הטעינה של זרם קבוע ומתח קבוע של מערכת ליתיום ברזל פוספט וסוללות מערכת משולשת תחת זרמי טעינה שונים ומתחי חיתוך שונים, ניתן לראות כי:(1) כאשר מתח ניתוק הטעינה בזמן, זרם הטעינה עולה, יחס הזרם הקבוע יורד, זמן הטעינה פוחת, אך צריכת האנרגיה עולה;(2) כאשר זרם הטעינה בזמן, עם ירידה במתח הניתוק לטעינה, יחס הטעינה של הזרם הקבוע יורד, קיבולת הטעינה והאנרגיה יורדים שניהם.על מנת להבטיח את קיבולת הסוללה, מתח ניתוק הטעינה של סוללת ליתיום ברזל פוספט לא צריך להיות נמוך מ-3.4V.כדי לאזן את זמן הטעינה ואובדן האנרגיה, בחר את זרם הטעינה וזמן הניתוק המתאימים.

העקביות של SOC של כל מונומר קובעת במידה רבה את קיבולת הפריקה של ערכת הסוללות, וטעינה מאוזנת מספקת את האפשרות לממש את הדמיון של פלטפורמת SOC הראשונית של כל פריקת מונומר, מה שיכול לשפר את יכולת הפריקה ויעילות הפריקה (יכולת פריקה/קיבולת תצורה ).מצב האיזון בטעינה מתייחס לאיזון של סוללת הליתיום יון הכוח בתהליך הטעינה.זה בדרך כלל מתחיל להתאזן כאשר המתח של ערכת הסוללות מגיע או גבוה מהמתח שנקבע, ומונע טעינת יתר על ידי הפחתת זרם הטעינה.

על פי המצבים השונים של תאים בודדים בחבילת הסוללות, הוצעה אסטרטגיית בקרת טעינה מאוזנת כדי לממש טעינה מהירה של ערכת הסוללות ולבטל את ההשפעה של תאים בודדים לא עקביים על חיי המחזור של ערכת הסוללות על ידי כוונון עדין של הטעינה זרם של תאים בודדים דרך דגם מעגל בקרת הטעינה המאוזנת של ערכת הסוללות.באופן ספציפי, ניתן להוסיף את האנרגיה הכוללת של ערכת סוללת הליתיום יון לסוללה הבודדת על ידי מיתוג אותות, או שניתן להמיר את האנרגיה של הסוללה הבודדת לחבילת הסוללות הכוללת.במהלך טעינת מחרוזת הסוללה, מודול האיזון בודק את המתח של כל סוללה.כאשר המתח מגיע לערך מסוים, מודול האיזון מתחיל לעבוד.זרם הטעינה בסוללה הבודדת עובר shunt כדי להפחית את מתח הטעינה, והאנרגיה מוזנת חזרה לאפיק הטעינה דרך המודול להמרה, כדי להשיג את מטרת האיזון.

יש אנשים שהציעו פתרון של השוואת טעינה וריאציונית.רעיון ההשוואה של שיטה זו הוא שרק אנרגיה נוספת מסופקת לתא הבודד באנרגיה נמוכה, מה שמונע את תהליך הוצאת האנרגיה של התא הבודד באנרגיה גבוהה, מה שמפשט מאוד את הטופולוגיה של מעגל ההשוואה.כלומר, קצבי טעינה שונים משמשים לטעינת סוללות בודדות עם מצבי אנרגיה שונים כדי להשיג אפקט איזון טוב.

3. קצב פריקה

קצב פריקה הוא מדד חשוב מאוד עבור סוללת ליתיום יון מסוג הספק.קצב הפריקה הגדול של הסוללה הוא מבחן לחומרי אלקטרודה חיוביים ושליליים ואלקטרוליט.באשר לפוספט ליתיום ברזל, יש לו מבנה יציב, מתח קטן במהלך טעינה ופריקה, ויש לו את התנאים הבסיסיים של פריקת זרם גדולה, אך הגורם הבלתי חיובי הוא המוליכות הירודה של פוספט ליתיום ברזל.קצב הדיפוזיה של יון ליתיום באלקטרוליט הוא גורם חשוב המשפיע על קצב הפריקה של הסוללה, ופיזור היון בסוללה קשור קשר הדוק למבנה ולריכוז האלקטרוליטים של הסוללה.

לכן, קצבי פריקה שונים מובילים לפלטפורמות שונות של זמן פריקה ומתח פריקה של סוללות, מה שמוביל ליכולות פריקה שונות, במיוחד עבור סוללות מקבילות.לכן, יש לבחור קצב פריקה מתאים.הקיבולת הזמינה של הסוללה יורדת עם עליית זרם הפריקה.

Jiang Cuina וכו 'כדי לחקור את קצב הפריקה של מונומר סוללת ליתיום-יון ברזל יכול לפרוק קיבולת, ההשפעה של סט מאותו סוג של עקביות ראשונית סוללת מונומר טובה יותר נמצאים בטעינת זרם 1 c ל-3.8 V, ואז בהתאמה ב-0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 3 c קצב פריקה של פריקה ל-2.5 V, רשום את הקשר בין עקומת המתח ועקומת הספק הפריקה, ראה איור 1. תוצאות הניסוי מראות כי הקיבולת המשוחררת של 1 ו-2C היא 97.8% ו-96.5 % מהיכולת המשוחררת של C/3, והאנרגיה המשוחררת היא 97.2% ו-94.3% מהאנרגיה המשוחררת של C/3, בהתאמה.ניתן לראות כי עם עליית זרם הפריקה, הקיבולת המשוחררת והאנרגיה המשתחררת של סוללת ליתיום יון יורדת משמעותית.

בפריקה של סוללות ליתיום יון, התקן הלאומי 1C נבחר בדרך כלל, וזרם הפריקה המרבי מוגבל בדרך כלל ל-2 ~ 3C.בעת פריקה בזרם גבוה, תהיה עליית טמפרטורה גדולה ואיבוד אנרגיה.לכן, עקוב אחר הטמפרטורה של מחרוזות הסוללה בזמן אמת כדי למנוע נזק לסוללה ולקצר את חיי הסוללה.

4. תנאי טמפרטורה

לטמפרטורה יש השפעה חשובה על פעילות חומר האלקטרודה וביצועי האלקטרוליטים בסוללה.קיבולת הסוללה מושפעת מאוד מטמפרטורה גבוהה או נמוכה.

בטמפרטורה נמוכה, פעילות הסוללה מצטמצמת באופן משמעותי, יכולת ההטמעה והשחרור של ליתיום יורדת, ההתנגדות הפנימית של הסוללה ומתח הקיטוב עולים, הקיבולת הזמינה בפועל מצטמצמת, כושר הפריקה של הסוללה מצטמצם, פלטפורמת הפריקה נמוכה, קל יותר לסוללה להגיע למתח ניתוק הפריקה, המתבטא כאשר הקיבולת הזמינה של הסוללה מצטמצמת, יעילות ניצול האנרגיה של הסוללה פוחתת.

ככל שהטמפרטורה עולה, יוני הליתיום בוקעים ומוטמעים בין הקטבים החיובי והשלילי הופכים לפעילים, כך שההתנגדות הפנימית של הסוללה יורדת וזמן האחיזה מתארך, מה שמגביר את תנועת הפס האלקטרוני במעגל החיצוני והופך את הקיבולת ליעילה יותר.עם זאת, אם הסוללה עובדת בטמפרטורה גבוהה במשך זמן רב, היציבות של מבנה הסריג החיובי תלך ותחמיר, בטיחות הסוללה תפחת, וחיי הסוללה יתקצרו משמעותית.

Zhe Li et al.חקר את השפעת הטמפרטורה על כושר הפריקה בפועל של סוללות, ורשם את היחס בין כושר הפריקה בפועל של סוללות ליכולת הפריקה הסטנדרטית (1C פריקה ב-25℃) בטמפרטורות שונות.בהתאמת שינוי קיבולת הסוללה עם הטמפרטורה, נוכל לקבל: כאשר: C הוא קיבולת הסוללה;T הוא טמפרטורה;R2 הוא מקדם המתאם של ההתאמה.תוצאות הניסוי מראות כי קיבולת הסוללה דועכת במהירות בטמפרטורה נמוכה, אך עולה עם עליית הטמפרטורה בטמפרטורת החדר.קיבולת הסוללה ב-40℃ היא רק שליש מהערך הנומינלי, בעוד שב-0℃ עד 60℃, קיבולת הסוללה עולה מ-80 אחוז מהקיבולת הנומינלית ל-100 אחוז.

מהניתוח עולה כי קצב השינוי של ההתנגדות האומהית בטמפרטורה נמוכה גדול מזה שבטמפרטורה גבוהה, מה שמעיד שלטמפרטורה הנמוכה יש השפעה משמעותית על פעילות הסוללה, ובכך להשפיע על הסוללה יכולה להשתחרר.עם עליית הטמפרטורה, ההתנגדות האוהמית והתנגדות הקיטוב של תהליך הטעינה והפריקה יורדים.עם זאת, בטמפרטורות גבוהות יותר, מאזן התגובה הכימית ויציבות החומרים בסוללה ייהרסו, וכתוצאה מכך יתכנו תגובות לוואי, שישפיעו על הקיבולת וההתנגדות הפנימית של הסוללה, וכתוצאה מכך יקצר חיי המחזור ואף הפחתה בבטיחות.

לכן, גם טמפרטורה גבוהה וגם טמפרטורה נמוכה ישפיעו על הביצועים וחיי השירות של סוללת ליתיום ברזל פוספט.בתהליך העבודה בפועל, יש לאמץ שיטות חדשות כגון ניהול תרמי של הסוללה כדי להבטיח שהסוללה תפעל בתנאי טמפרטורה מתאימים.ניתן להקים חדר בדיקות טמפרטורה קבוע של 25℃ בקישור בדיקת הסוללה PACK.

lithium-ion-2


זמן פרסום: 21-2-2022