Factori care afectează capacitatea de descărcare a bateriei litiu-ion PACK
PACK baterie Li-ion este în principal pentru a testa performanța electrică a celulelor după cernere, grupare, ambalare și asamblare pentru a determina dacă capacitatea și diferența de presiune sunt produse calificate.
Consistența dintre celulele în serie și paralele ale bateriei este o considerație specială în pachetul de baterii. Numai cu o capacitate bună, stare de încărcare, rezistență internă și consecvență de auto{0}}descărcare poate fi exercitată și eliberată de capacitatea acumulatorului. Performanța slabă va afecta grav performanța generală a acumulatorului și poate cauza chiar supraîncărcare sau supradescărcare, ceea ce duce la pericole pentru siguranță. O metodă bună de combinare este o modalitate eficientă de a îmbunătăți consistența monomerilor.
Bateriile cu litiu-ion sunt limitate de influența temperaturii ambientale, iar capacitatea bateriei va fi afectată dacă temperatura este prea mare sau prea scăzută. Dacă bateria funcționează în condiții de temperatură ridicată pentru o perioadă lungă de timp, durata sa de viață poate fi afectată. Dacă temperatura este prea scăzută, capacitatea va fi dificil de exercitat. Rata de descărcare reflectă-capacitatea de încărcare și descărcare cu curent ridicat a bateriei. Dacă rata este prea mică, viteza de încărcare și descărcare va fi lentă, ceea ce va afecta eficiența testului; dacă rata este prea mare, capacitatea va fi redusă datorită efectului de polarizare și efectului termic al bateriei. Rata de încărcare și descărcare.
1. Consecvența potrivirii
O configurație bună poate nu numai să îmbunătățească rata de utilizare a celulelor, ci și să controleze consistența celulelor, care este baza pentru obținerea unei bune capacități de descărcare și a stabilității ciclului în descărcarea pachetului de baterii. Cu toate acestea, dispersia impedanței AC a capacității celulei bateriei cu o configurație slabă va crește, ceea ce la rândul său va slăbi performanța ciclului și capacitatea utilizabilă a acumulatorului. Cineva a propus o metodă de potrivire a bateriei în funcție de vectorul caracteristic al bateriei. Vectorul caracteristic reflectă gradul de similitudine dintre datele privind tensiunea de încărcare și descărcare ale bateriei unice și datele de încărcare și descărcare ale bateriei standard. Cu cât curba de încărcare{0}}descărcare a bateriei este mai aproape de curba standard, cu atât este mai mare asemănarea și cu atât coeficientul de corelație este mai aproape de 1. Această metodă de potrivire se bazează în principal pe coeficientul de corelație al tensiunii monomerului, și apoi combină alți parametri pentru a efectua potrivirea, ceea ce poate obține un efect de potrivire mai bun. Dificultatea acestei abordări este de a furniza vectori caracteristici standard a bateriei. Din cauza constrângerilor de nivel de producție, trebuie să existe diferențe între fiecare lot de baterii și este foarte dificil să se obțină un set de vectori de caracteristici care să fie potriviti pentru fiecare lot de baterii.
Analiza cantitativă a fost utilizată pentru a analiza metoda de evaluare a diferenței dintre celulele individuale. În primul rând, punctele cheie care afectează performanța bateriei sunt extrase prin metode matematice, iar apoi abstractizarea matematică este efectuată pentru a obține o evaluare și comparare cuprinzătoare a performanței bateriei, iar analiza calitativă a performanței bateriei este convertită în analiză cantitativă, astfel încât să se optimizeze performanța generală a acumulatorului. Este prezentată o metodă simplă care poate fi implementată practic. Este propus un sistem cuprinzător de evaluare a performanței bazat pe selecția și gruparea bateriilor, care combină scorul subiectiv Delphi și măsurarea obiectivă a gradului de corelare gri și stabilirea unui model de corelare gri cu mai mulți-parametri pentru baterii, care îl depășește pe cel- caracterul lateral al utilizării unui singur indice ca standard de evaluare. Se realizează evaluarea performanței bateriei de putere litiu-ion, iar corelația obținută din rezultatele evaluării oferă o bază teoretică fiabilă pentru screening-ul și potrivirea bateriei în etapa ulterioară.
Metoda de potrivire a caracteristicilor dinamice este în principal realizarea funcției de potrivire în funcție de curba de încărcare și descărcare a bateriei. Pașii specifici de implementare sunt extragerea mai întâi a punctelor caracteristice de pe curbă pentru a forma un vector caracteristic. În funcție de distanța dintre vectorii caracteristici dintre fiecare curbă, Pentru indicele de potrivire, clasificarea curbei se realizează prin selectarea unui algoritm adecvat, iar apoi procesul de potrivire a bateriei este finalizat. Această metodă de potrivire ia în considerare modificările de performanță ale bateriei în timpul funcționării. Pe această bază, alți parametri potriviți sunt selectați pentru potrivirea bateriei și bateriile cu performanțe mai consistente pot fi sortate.
2. Metoda de încărcare
Regimul adecvat de încărcare are un impact semnificativ asupra capacității de descărcare a bateriei. Dacă adâncimea de încărcare este mică, capacitatea de descărcare va fi redusă corespunzător. Dacă este supraîncărcat, va afecta substanțele chimice active ale bateriei și va cauza daune ireversibile, reducând capacitatea și durata de viață a bateriei. Prin urmare, este necesar să alegeți rata de încărcare adecvată, tensiunea limită superioară și curentul de întrerupere a tensiunii constante-pentru a vă asigura că eficiența și siguranța și stabilitatea de încărcare sunt optimizate în timp ce se realizează capacitatea de încărcare. În prezent, bateriile cu energie litiu-ion utilizează în mare parte modul de încărcare cu curent constant-tensiune constantă. Analizând rezultatele încărcării cu curent constant și tensiune constantă ale sistemului cu litiu fier fosfat și ale bateriei sistemului ternar sub diferiți curenți de încărcare și diferite-tensiuni de întrerupere, se poate ști că: (1) atunci când întreruperea încărcării{{5} }}tensiunea de oprire este apăsată, curentul de încărcare crește și raportul de curent constant scade, timpul de încărcare este scurtat, dar consumul de energie crește; (2) Când este apăsat curentul de încărcare, pe măsură ce tensiunea de întrerupere-încărcării scade, raportul de încărcare a curentului constant scade, iar capacitatea de încărcare și energia sunt reduse. Pentru a asigura capacitatea bateriei, fosfat de fier Tensiunea de întrerupere-încărcare a bateriilor-litiu nu poate fi mai mică de 3,4 V. Pentru a echilibra timpul de încărcare și pierderea de energie, alegeți un curent de încărcare adecvat și timpul de întrerupere{12}}.
Consistența SOC a fiecărei celule determină în mare măsură capacitatea de descărcare a acumulatorului, iar încărcarea echilibrată oferă posibilitatea de a realiza o platformă SOC inițială similară pentru fiecare descărcare a celulei, care poate îmbunătăți capacitatea de descărcare și eficiența de descărcare (capacitate de descărcare/capacitate de potrivire) . Metoda de egalizare în încărcare se referă la egalizarea bateriei de putere litiu-ion în timpul procesului de încărcare. În general, egalizarea începe atunci când tensiunea acumulatorului atinge sau depășește tensiunea setată, iar supraîncărcarea este prevenită prin reducerea curentului de încărcare.
În funcție de diferitele stări ale celulelor individuale din pachetul de baterii, prin modelul de circuit de control al încărcării echilibrate al pachetului de baterii și circuitul de egalizare pentru a regla-curentul de încărcare al celulelor individuale, se propune o metodă care poate realiza nu numai încărcarea rapidă a acumulatorului, ci și eliminarea inconsecvenței celulelor individuale. Strategia de control al încărcării de egalizare pentru efectele ciclului de viață al acumulatorului. Mai exact, prin semnalul comutatorului, energia totală a bateriei litiu-ion este completată cu o singură baterie sau energia bateriei individuale este convertită în acumulatorul total. În timpul procesului de încărcare a acumulatorului, prin detectarea valorii tensiunii fiecărei celule individuale, când tensiunea celulei individuale atinge o anumită valoare, modulul de echilibrare începe să funcționeze. Curentul de încărcare din baterie unică este împărțit pentru a reduce tensiunea de încărcare, iar curentul divizat este convertit de către modul pentru a alimenta înapoi energia magistralei de încărcare pentru a atinge scopul echilibrului.
Cineva a propus o soluție de egalizare a taxării cu tarif variabil. Ideea de egalizare a acestei metode este de a furniza energie suplimentară bateriei unice doar cu energie scăzută, ceea ce împiedică procesul de extragere a energiei bateriei unice cu mai multă energie, ceea ce simplifică foarte mult procesul. Topologia circuitului de egalizare. Adică, diferite rate de încărcare sunt utilizate pentru a încărca celulele individuale din diferite stări de energie, astfel încât să se obțină un efect de echilibru bun.
3. Rata de descărcare
Rata de descărcare este un indicator crucial pentru bateriile cu litiu-ion de putere. Rata mare de descărcare a bateriei este un test pentru materialele electrodului pozitiv și negativ și electroliți. Pentru materialul electrodului pozitiv fosfat de litiu de fier, structura sa este stabilă, tensiunea în timpul încărcării și descărcării este mică și are condițiile de bază pentru descărcarea de curent ridicat, dar dezavantajul este că conductivitatea fosfatului de litiu de fier este slabă. Rata de difuzie a ionilor de litiu în electrolit este un factor important care afectează viteza de descărcare a bateriei, iar difuzia ionilor în baterie este strâns legată de structura bateriei și de concentrația electrolitului.
Prin urmare, ratele de descărcare diferite duc la diferite timpi de descărcare și platforme de tensiune de descărcare ale bateriilor, care la rândul lor conduc la capacități de descărcare diferite, care sunt deosebit de evidente pentru pachetele de baterii paralele. Prin urmare, este necesar să alegeți rata de descărcare adecvată. Capacitatea utilizabilă a bateriei scade pe măsură ce crește curentul de descărcare.
Jiang Cuina și colab. a studiat efectul ratei de descărcare asupra capacității de eliberare a celulelor bateriei cu litiu fier fosfat. Un grup de celule individuale cu consistență inițială bună de același tip au fost încărcate la 3,8 V la curent de 1 C și apoi au fost încărcate la 0.1, 0.2, Ratele de descărcare de {{7} }.5, 1, 2 și 3C au fost descărcate la 2,5 V și a fost înregistrată curba relației dintre tensiune și puterea descărcată, așa cum se arată în Figura 1. Rezultatele experimentale arată că capacitatea eliberată a 1 și 2C este de 97,8 la sută și, respectiv, 96,5 la sută din capacitatea eliberată de C/3, iar energia eliberată este de 97,2 la sută și, respectiv, 94,3 la sută din energia eliberată de C/3. Creșterea, capacitatea și energia eliberată de bateria litiu-ion sunt reduse semnificativ.
Când bateria cu litiu-ion este descărcată, se utilizează în general standardul național 1C, iar curentul maxim de descărcare este de obicei limitat la 23C. Când un curent mare este descărcat, va avea loc o creștere mare a temperaturii și va duce la pierderi de energie. Prin urmare, este necesar să se monitorizeze temperatura acumulatorului în timp real pentru a preveni deteriorarea bateriei din cauza temperaturii excesive și pentru a reduce durata de viață a bateriei.
4. Condiții de temperatură
Temperatura afectează în mod semnificativ activitatea și performanța electrolitică a materialului electrodului din interiorul bateriei. Temperaturile prea ridicate și prea scăzute au un impact mai mare asupra capacității bateriei.
La temperaturi scăzute, activitatea bateriei este redusă semnificativ, capacitatea de intercalare și extracție a litiului este redusă, rezistența internă și tensiunea de polarizare a bateriei sunt crescute, capacitatea efectivă de utilizare este redusă, capacitatea de descărcare a bateriei este redusă , platforma de descărcare este scăzută și este mai probabil ca bateria să atingă tensiunea de întrerupere-descărcare. Pe măsură ce capacitatea disponibilă a bateriei scade, eficiența de utilizare a energiei a bateriei scade.
Când temperatura crește, extragerea și inserarea ionilor de litiu între electrozii pozitivi și negativi devin active, astfel încât rezistența internă a bateriei este redusă, iar timpul de stabilitate a rezistenței interne devine mai lung, ceea ce crește cantitatea de mobilitate a electronilor în circuit extern și capacitatea este mai eficientă. Joaca. Cu toate acestea, dacă bateria funcționează într-un mediu cu temperatură ridicată pentru o perioadă lungă de timp, stabilitatea structurii rețelei pozitive va fi deteriorată, siguranța bateriei va fi redusă, iar durata de viață a bateriei va fi scurtată semnificativ.
Li Zhe și colab. a studiat efectul temperaturii asupra capacității reale de descărcare a bateriei și a înregistrat raportul dintre capacitatea reală de descărcare a bateriei și capacitatea standard de descărcare (descărcare 1C la 25 de grade) la diferite temperaturi. Potriviți modificarea capacității bateriei cu temperatura și obțineți: În formula: C este capacitatea bateriei; T este temperatura; R2 este coeficientul de corelare al fitingului. Experimentele arată că capacitatea bateriei scade foarte repede la temperatură scăzută, în timp ce capacitatea crește odată cu creșterea temperaturii la temperatura aproximativ normală. Capacitatea bateriei la -40 grade este doar 1/3 din valoarea nominală, în timp ce la 0 grade la 60 grade, capacitatea bateriei crește de la 80 la sută din capacitatea nominală la 100 la sută.
Analiza arată că rata de schimbare a rezistenței interne ohmice la temperatură scăzută este mai mare decât cea la temperatură ridicată, ceea ce indică faptul că temperatura scăzută are un efect mai evident asupra activității bateriei, afectând astfel puterea de descărcare a bateriei. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența internă ohmică și rezistența internă de polarizare a procesului de încărcare și descărcare scad ambele. Cu toate acestea, la temperaturi mai ridicate, echilibrul reacțiilor chimice din baterie și stabilitatea materialului vor fi distruse, rezultând posibile reacții secundare, care vor afecta capacitatea bateriei și rezistența internă, ducând la scurtarea duratei de viață a ciclului și chiar la reducerea siguranței.
Prin urmare, atât temperaturile ridicate, cât și cele scăzute vor afecta performanța și durata de viață a bateriilor cu fosfat de fier litiu. În procesul de lucru propriu-zis, ar trebui utilizate metode precum managementul termic al bateriei noi pentru a se asigura că bateria funcționează în condiții de temperatură adecvate. În testul pachetului de baterii PACK, se poate stabili o cameră de testare cu temperatură constantă de 25 de grade.
