Литий-иондық аккумуляторлардың PACK разряд сыйымдылығына әсер ететін факторлар

lithium-ion-1

Литий-иондық аккумулятор PACK ұяшықты скринингтен, топтастырудан, топтастырудан және құрастырудан кейін электрлік өнімділік сынағы жүргізетін және сыйымдылық пен қысым айырмашылығының жарамдылығын анықтайтын маңызды өнім.

Батареялар сериясы-параллель мономер - бұл аккумулятор орамындағы ерекше ескертпелердің арасындағы сәйкестік, тек жақсы сыйымдылық, зарядталған күй, мысалы, ішкі қарсылық, ойнату және босату үшін өздігінен разряд консистенциясына қол жеткізуге болады, егер консистенциясы нашар болса, батарея сыйымдылығы айтарлықтай әсер етуі мүмкін батареяның толық өнімділігі, тіпті зарядтау немесе зарядсыздандыру себебі, олар қауіпсіз жасырын ақаулық тудырады.Жақсы композиция әдісі мономер консистенциясын жақсартудың тиімді әдісі болып табылады.

Литий-иондық батарея қоршаған орта температурасымен шектелген, тым жоғары немесе тым төмен температура батарея сыйымдылығына әсер етеді.Батарея ұзақ уақыт бойы жоғары температурада жұмыс істесе, батареяның қызмет ету мерзіміне әсер етуі мүмкін.Температура тым төмен болса, сыйымдылықты ойнау қиын болады.Зарядтау жылдамдығы батареяның жоғары токта зарядтау және разрядтау мүмкіндігін көрсетеді.Разряд жылдамдығы тым аз болса, зарядтау және разрядтау жылдамдығы баяу, бұл сынақ тиімділігіне әсер етеді.Егер жылдамдық тым үлкен болса, батареяның поляризация эффектісіне және жылу әсеріне байланысты сыйымдылық азаяды, сондықтан тиісті зарядтау және разряд жылдамдығын таңдау қажет.

1. Конфигурацияның жүйелілігі

Жақсы орналасу ұяшықты пайдалану жылдамдығын жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар батареяның жақсы разряд сыйымдылығына және цикл тұрақтылығына қол жеткізудің негізі болып табылатын ұяшықтың консистенциясын бақылайды.Дегенмен, батарея сыйымдылығы нашар болған жағдайда айнымалы ток кедергісінің дисперсиялық дәрежесі күшейеді, бұл цикл өнімділігін және батарея жинағының қолжетімді сыйымдылығын әлсіретеді.Батареялардың сипаттамалық векторына негізделген аккумуляторды конфигурациялау әдісі ұсынылған.Бұл мүмкіндік векторы бір аккумулятор мен стандартты батареяның зарядтау және разряд кернеуі деректері арасындағы ұқсастықты көрсетеді.Батареяның зарядтау-разряд қисығы стандартты қисыққа неғұрлым жақын болса, оның ұқсастығы соғұрлым жоғары болады және корреляция коэффициенті 1-ге жақын болады. Бұл әдіс негізінен мономер кернеуінің корреляция коэффициентіне негізделген, басқа параметрлермен біріктірілген. жақсы нәтижелерге қол жеткізу.Бұл тәсілдің қиындығы стандартты аккумуляторлық функция векторын қамтамасыз ету болып табылады.Өндіріс деңгейінің шектеулеріне байланысты әрбір партияда өндірілген ұяшықтар арасында міндетті түрде айырмашылықтар болуы мүмкін және әрбір партияға сәйкес функция векторын алу өте қиын.

Бір ұяшықтар арасындағы айырмашылықты бағалау әдісін талдау үшін сандық талдау қолданылды.Біріншіден, батареяның өнімділігіне әсер ететін негізгі нүктелер математикалық әдіспен шығарылды, содан кейін батарея өнімділігін кешенді бағалау мен салыстыруды жүзеге асыру үшін математикалық абстракция жүргізілді.Батарея өнімділігінің сапалық талдауы сандық талдауға айналды және батарея өнімділігін оңтайлы бөлудің практикалық қарапайым әдісі ұсынылды.Толық өнімділікті бағалау жүйесінің ұяшықтарды таңдау жиынтығы негізінде ұсынылған, сұр корреляция дәрежесінің субъективті Delphi дәрежесі және объективті өлшем болады, аккумулятордың көп параметрлі сұр корреляция моделі құрылды және бағалау стандарты ретінде бір жақты индекстің біржақтылығын жеңеді, жүзеге асырады. қуат түріндегі қуатты литий-иондық батареяның өнімділігін бағалау, Бағалау нәтижелерінен алынған корреляция дәрежесі батареяларды кейінірек таңдау және бөлу үшін сенімді теориялық негізді қамтамасыз етеді.

Топтық әдіспен маңызды динамикалық сипаттамалар топпен функцияға қол жеткізу үшін батарея заряды мен разрядының қисығына сәйкес, оның нақты іске асыру қадамы қашықтық арасындағы әрбір қисыққа сәйкес қисық сызықтағы ерекшелік нүктесін алу, алдымен ерекшелік векторын құру болып табылады. көрсеткіштер жиынтығы үшін мүмкіндік векторы арасында қисық классификациясын жүзеге асыру үшін сәйкес алгоритмдерді таңдау арқылы, содан кейін топтық процестің батареясын аяқтаңыз.Бұл әдіс жұмыс істеп тұрған батареяның өнімділігінің өзгеруін қарастырады.Осының негізінде батарея конфигурациясын орындау үшін басқа сәйкес параметрлер таңдалады және салыстырмалы түрде тұрақты өнімділігі бар батареяны сұрыптауға болады.

2. Зарядтау әдісі

Дұрыс зарядтау жүйесі батареялардың зарядсыздану қабілетіне маңызды әсер етеді.Зарядтау тереңдігі төмен болса, разряд сыйымдылығы сәйкесінше төмендейді.Зарядтау тереңдігі тым төмен болса, аккумулятордың химиялық белсенді заттары әсер етіп, батареяның сыйымдылығы мен қызмет ету мерзімін қысқартып, қайтымсыз зақым келтіреді.Сондықтан зарядтау тиімділігін, қауіпсіздік пен тұрақтылықты оңтайландыра отырып, зарядтау сыйымдылығына қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін тиісті зарядтау жылдамдығын, жоғарғы шекті кернеуді және тұрақты кернеуді тоқтату тогын таңдау керек.Қазіргі уақытта қуатты литий-иондық аккумулятор негізінен тұрақты ток – тұрақты кернеуді зарядтау режимін қабылдайды.Литий-темір фосфат жүйесінің және үштік жүйенің аккумуляторларының тұрақты ток және тұрақты кернеуді зарядтау нәтижелерін әртүрлі зарядтау токтары мен әртүрлі кесу кернеулері кезінде талдау арқылы көруге болады.:(1) зарядтауды тоқтату кернеуі уақытында болғанда, зарядтау тогы артады, тұрақты ток қатынасы төмендейді, зарядтау уақыты азаяды, бірақ энергия шығыны артады;(2) Зарядтау тогы уақытында болғанда, зарядтауды тоқтату кернеуінің төмендеуімен тұрақты токтың зарядтау коэффициенті төмендейді, зарядтау сыйымдылығы мен энергияның екеуі де төмендейді.Батареяның сыйымдылығын қамтамасыз ету үшін литий-темір фосфатты аккумулятордың зарядтауды тоқтату кернеуі 3,4 В төмен болмауы керек.Зарядтау уақыты мен қуат шығынын теңестіру үшін сәйкес зарядтау тогы мен тоқтау уақытын таңдаңыз.

Әрбір мономердің SOC консистенциясы негізінен аккумуляторлар жинағының разрядтық сыйымдылығын анықтайды, ал теңгерімді зарядтау әрбір мономер разрядының бастапқы SOC платформасының ұқсастығын жүзеге асыруға мүмкіндік береді, бұл разряд сыйымдылығын және разряд тиімділігін (разрядтау сыйымдылығы/конфигурация сыйымдылығы) жақсарта алады. ).Зарядтау кезіндегі теңдестіру режимі зарядтау процесінде қуатты литий-ионды аккумуляторды теңестіруді білдіреді.Ол әдетте аккумулятор жинағының кернеуі белгіленген кернеуге жеткенде немесе одан жоғары болғанда теңгерімге келе бастайды және зарядтау тогын азайту арқылы шамадан тыс зарядтауды болдырмайды.

Батарея жинағындағы жеке ұяшықтардың әртүрлі күйлеріне сәйкес, зарядтауды дәл баптау арқылы аккумулятор жинағын жылдам зарядтауды жүзеге асыру және сәйкес келмейтін жеке ұяшықтардың батарея жинағының циклінің қызмет ету мерзіміне әсерін жою үшін теңдестірілген зарядтауды басқару стратегиясы ұсынылды. батареялар жинағының теңдестірілген зарядтауды басқару схемасы үлгісі арқылы жеке ұяшықтардың тогы.Атап айтқанда, литий-ионды батареялар жинағының жалпы қуатын сигналдарды ауыстыру арқылы жеке батареяға толықтыруға болады немесе жеке батареяның энергиясын жалпы батарея жинағына түрлендіруге болады.Батарея тізбегін зарядтау кезінде теңгерімдеуші модуль әрбір аккумулятордың кернеуін тексереді.Кернеу белгілі бір мәнге жеткенде теңгерімдеуші модуль жұмыс істей бастайды.Жалғыз аккумулятордағы зарядтау тогы зарядтау кернеуін азайту үшін шунтталады және энергия тепе-теңдік мақсатына жету үшін түрлендіру үшін модуль арқылы зарядтау шинасына беріледі.

Кейбір адамдар вариациялық зарядты теңестіру шешімін ұсынды.Бұл әдістің теңестіру идеясы мынада: энергиясы аз бір ұяшыққа тек қосымша энергия беріледі, бұл энергиясы жоғары бір ұяшықтың энергиясын алу процесін болдырмайды, бұл теңестіру тізбегінің топологиясын айтарлықтай жеңілдетеді.Яғни, жақсы тепе-теңдік әсеріне жету үшін әртүрлі қуат күйлері бар жеке батареяларды зарядтау үшін әртүрлі зарядтау мөлшерлемелері қолданылады.

3. Разряд жылдамдығы

Разряд жылдамдығы литий-иондық батареяның қуат түрі үшін өте маңызды көрсеткіш болып табылады.Батареяның үлкен разряд жылдамдығы оң және теріс электродтық материалдар мен электролитке арналған сынақ болып табылады.Литий темір фосфатына келетін болсақ, оның құрылымы тұрақты, зарядтау және разряд кезінде аз деформация және үлкен ток разрядының негізгі шарттары бар, бірақ қолайсыз фактор литий темір фосфатының нашар өткізгіштігі болып табылады.Электролиттегі литий ионының диффузия жылдамдығы аккумулятордың зарядсыздану жылдамдығына әсер ететін маңызды фактор болып табылады, ал аккумулятордағы ионның диффузиясы батареяның құрылымы мен электролит концентрациясымен тығыз байланысты.

Демек, әртүрлі разряд жылдамдығы батареялардың әртүрлі разряд уақытына және разряд кернеуінің платформаларына әкеледі, бұл әртүрлі разрядтық қуаттарға әкеледі, әсіресе параллель батареялар үшін.Сондықтан тиісті разряд жылдамдығын таңдау керек.Батареяның қол жетімді сыйымдылығы разряд тоғының жоғарылауымен азаяды.

Цзян Cuina т.б. темір фосфатты литий-ионды аккумулятордың мономерінің разряд жылдамдығын зерттеу үшін, бастапқы консистенциясы бірдей типті мономерлі аккумулятордың әсері 1 с ток зарядында 3,8 В, содан кейін сәйкесінше 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3 c разрядтың 2,5 В-қа дейінгі разряд жылдамдығы, кернеу мен разрядтың қуат қисығы арасындағы байланысты жазыңыз, 1-суретті қараңыз. Тәжірибе нәтижелері көрсеткендей, 1 және 2С босатылған қуаттылық 97,8% және 96,5 құрайды. С/3-тің босатылған сыйымдылығының %, ал босатылған энергия С/3-тің бөлінген энергиясының сәйкесінше 97,2% және 94,3% құрайды.Разряд тоғының жоғарылауымен литий-иондық аккумулятордың босатылған сыйымдылығы мен босатылған энергиясы айтарлықтай төмендейтінін көруге болады.

Литий-иондық аккумуляторларды зарядтау кезінде 1С ұлттық стандарты әдетте таңдалады, ал максималды разрядтық ток әдетте 2 ~ 3С-пен шектеледі.Жоғары токпен разрядтау кезінде температураның үлкен көтерілуі және энергияның жоғалуы болады.Сондықтан, батареяның зақымдалуын болдырмау және батареяның қызмет ету мерзімін қысқарту үшін нақты уақыт режимінде батарея сымдарының температурасын бақылаңыз.

4. Температуралық жағдайлар

Температура электрод материалының белсенділігіне және аккумулятордағы электролит өнімділігіне маңызды әсер етеді.Батареяның сыйымдылығына жоғары немесе төмен температура қатты әсер етеді.

Төмен температурада аккумулятордың белсенділігі айтарлықтай төмендейді, литийді енгізу және босату мүмкіндігі төмендейді, аккумулятордың ішкі кедергісі және поляризация кернеуі артады, нақты қол жетімді сыйымдылық азаяды, аккумулятордың зарядсыздану қабілеті төмендейді, разряд платформасы төмен, батареяның разрядты өшіру кернеуіне жету оңайырақ, бұл батареяның қол жетімді сыйымдылығының азаюынан көрінеді, батареяның энергиясын пайдалану тиімділігі төмендейді.

Температура көтерілген сайын литий иондары пайда болады және оң және теріс полюстердің арасына енеді, сондықтан батареяның ішкі кедергісі азаяды және ұстау уақыты ұзарады, бұл сыртқы контурдағы электронды жолақ қозғалысын арттырады және сыйымдылықты тиімдірек етеді.Дегенмен, егер батарея ұзақ уақыт бойы жоғары температурада жұмыс істесе, оң тор құрылымының тұрақтылығы нашарлайды, батареяның қауіпсіздігі төмендейді және батареяның қызмет ету мерзімі айтарлықтай қысқарады.

Чже Ли және т.б.температураның аккумуляторлардың нақты зарядсыздану қабілетіне әсерін зерттеді және әртүрлі температураларда аккумуляторлардың нақты зарядсыздану қабілетінің стандартты зарядтау сыйымдылығына (25℃ кезінде 1С разряд) қатынасын жазды.Температураға байланысты аккумулятор сыйымдылығының өзгеруін сәйкестендірсек, мынаны аламыз: мұндағы: C – аккумулятор сыйымдылығы;T - температура;R2 - фитингтің корреляция коэффициенті.Тәжірибе нәтижелері көрсеткендей, батареяның сыйымдылығы төмен температурада тез ыдырайды, бірақ бөлме температурасында температура көтерілген сайын артады.Батареяның сыйымдылығы -40 ℃ номиналды мәннің тек үштен бірін құрайды, ал 0 ℃ - 60 ℃ аралығында батареяның сыйымдылығы номиналды сыйымдылықтың 80 пайызынан 100 пайызға дейін көтеріледі.

Талдау көрсеткендей, төмен температурада омдық кедергінің өзгеру жылдамдығы жоғары температураға қарағанда жоғары, бұл төмен температура батареяның белсенділігіне айтарлықтай әсер ететінін көрсетеді, осылайша әсер ететін аккумуляторды босатуға болады.Температураның жоғарылауымен зарядтау және разрядтау процесінің омдық кедергісі және поляризациялық кедергісі төмендейді.Дегенмен, жоғары температурада батареядағы химиялық реакция балансы мен материалдың тұрақтылығы бұзылады, нәтижесінде ықтимал жанама реакциялар туындайды, бұл батареяның сыйымдылығына және ішкі кедергісіне әсер етеді, нәтижесінде циклдің қызмет ету мерзімі қысқарады және тіпті қауіпсіздік төмендейді.

Сондықтан жоғары температура да, төмен температура да литий темір фосфатты батареяның өнімділігі мен қызмет ету мерзіміне әсер етеді.Нақты жұмыс процесінде батареяның тиісті температура жағдайында жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін батареяны термиялық басқару сияқты жаңа әдістерді қолдану қажет.Батарея PACK сынақ сілтемесінде 25℃ тұрақты температураны сынау бөлмесін орнатуға болады.

lithium-ion-2


Жіберу уақыты: 21 ақпан 2022 ж