Как улучшить стабильность литиевых батарей
Транспортные средства на новой энергии становятся все более популярными. Когда литиевые батареи используются в качестве источника питания электромобилей, из-за требований к высокой мощности и большой емкости одиночные ионно-литиевые батареи не могут соответствовать требованиям, поэтому ионно-литиевые батареи необходимо подключать последовательно и параллельно. Используется в сочетании.
Однако несоответствие между отдельными элементами часто вызывает такие проблемы, как чрезмерное снижение емкости и короткий срок службы аккумуляторной батареи во время цикла. Выбор аккумуляторов с максимально стабильной производительностью для группировки имеет большое значение для продвижения и применения литий-ионных аккумуляторов в аккумуляторных батареях. Теперь проведем простой анализ с нескольких аспектов:
1 Анализ несогласованности
1.1 Определение несоответствия Несоответствие литий-ионной аккумуляторной батареи относится к определенной разнице в параметрах, таких как напряжение, емкость, внутреннее сопротивление, срок службы, влияние температуры и скорость саморазряда после отдельных ячеек одной и той же спецификации и модели. аккумулятор. После того, как одна батарея изготовлена, есть определенная разница в самой начальной производительности. При использовании батарей эти различия в производительности продолжают накапливаться. В то же время, поскольку условия использования каждой отдельной батареи в батарейном блоке не совсем одинаковы, это также приводит к постепенному увеличению несоответствия одной батареи, тем самым ускоряя ухудшение характеристик батареи и, в конечном итоге, вызывая преждевременно выходит из строя. 1.2 Несоответствие характеристик Несоответствие литий-ионных аккумуляторов в основном проявляется в двух аспектах: разница в рабочих параметрах аккумуляторных элементов (емкость аккумулятора, внутреннее сопротивление и скорость саморазряда и т. Д.) И различие в состоянии заряда аккумулятора (SOC ). Дай Хайфэн и др. обнаружили, что распределение разницы в емкости между элементами батареи близко к распределению Weir, а разброс внутреннего сопротивления более значительный, чем разброс емкости, а внутреннее сопротивление одной и той же партии батарей в целом соответствует закону нормального распределения. , саморазряд Скорость также имеет приблизительно нормальное распределение. SOC характеризует состояние заряда батареи, которое представляет собой отношение оставшейся емкости батареи к номинальной емкости. Jie Jing et al. считают, что из-за несовместимости батареи скорость уменьшения емкости батареи различается, что приводит к разнице в максимальной полезной емкости между батареями. Скорость изменения SOC батареи с малой емкостью выше, чем у батареи с большой емкостью, и напряжение отключения достигается быстрее во время зарядки и разрядки.
1.3 Причины несоответствия Существует множество причин несоответствия литий-ионных батарей, главным образом, в процессе производства и использования. Каждый аспект производственного процесса, такой как однородность суспензии во время дозирования, контроль поверхностной плотности и поверхностного натяжения во время нанесения покрытия и т. Д., Будет вызывать разницу в производительности отдельной ячейки. Луо Ю и др. изучили влияние производства и производственных процессов литий-ионных аккумуляторов на консистенцию аккумуляторов и сосредоточили внимание на влиянии процесса производства литий-ионных аккумуляторов на водной основе на прочность аккумуляторов. Се Цзяо и другие считают, что во время использования аккумулятора способ подключения, конструктивные детали / устройства, условия эксплуатации и окружающая среда будут влиять на целостность аккумуляторной батареи. Поскольку энергия, потребляемая каждой точкой подключения, непостоянна, производительность и скорость старения каждого компонента или структуры также несовместимы, поэтому влияние на батарею также непостоянно. Кроме того, из-за разного расположения каждой отдельной ячейки в батарее, разной температуры и разного ухудшения производительности это усугубит несогласованность одиночной ячейки.
2 способа улучшить стабильность заряда батареи
2.1 Контроль производственного процесса. Контроль производственного процесса в основном осуществляется с двух сторон: сырье и производственные процессы. Что касается сырья, постарайтесь выбрать одну и ту же партию сырья, чтобы обеспечить постоянство размера частиц и характеристик сырья. В процессе производства весь производственный процесс должен строго контролироваться, например, гарантировать, что суспензия перемешивается равномерно и не помещается в течение длительного времени, контролируется скорость машины для нанесения покрытия, чтобы обеспечить толщину и однородность покрытия, внешний вид полюса, а также взвешивание и классификация. , Контролируйте объем закачки, формирование, разделение объемов, условия хранения и т. Д. Луо Ю определил ключевые процессы, которые оказывают значительное влияние на стабильность литий-ионных аккумуляторов, путем исследования технологии изготовления литий-ионных аккумуляторов, включая дозирование. смешивание, нанесение покрытия, прокатка, намотка / ламинирование, впрыск жидкости и формирование. Также проводятся углубленные исследования и анализ взаимосвязи между ключевыми параметрами процесса и производительностью батареи.
2.2 Управление процессом настройки
Контроль процесса сборки в основном относится к сортировке аккумуляторов. В аккумуляторном блоке используются аккумуляторы с одинаковыми характеристиками и моделями, и необходимо измерить напряжение, емкость, внутреннее сопротивление и т. Д. Аккумуляторов, чтобы гарантировать постоянство исходных характеристик аккумуляторов. Благодаря исследованиям Xu Haitao et al. Было обнаружено, что когда аккумуляторная батарея собрана, разница напряжений отдельных ячеек является важным фактором, влияющим на согласованность отдельных ячеек в конце зарядки и разрядки аккумуляторной батареи. Разница во внутреннем сопротивлении отдельных ячеек заставляет аккумуляторную батарею заряжаться. Во время процесса разрядки платформа напряжения каждой отдельной батареи сильно различается. Ван Линься и другие проанализировали несоответствие отдельных элементов в литий-ионных последовательно-параллельных аккумуляторных блоках и проанализировали основные факторы, влияющие на параллельные аккумуляторные блоки. Степень влияния аккумуляторной батареи обеспечивает необходимую основу для сборки аккумуляторной батареи. Чен Пинг и др. изучили влияние скорости разряда на согласованность конфигурации батареи и обнаружили, что с увеличением скорости разряда непостоянство батареи усиливается, достигая эффекта устранения неисправных батарей.
2.3 Управление процессом использования и обслуживания для контроля заряда батареи в режиме реального времени. Консистенция батареи проверяется, когда батарея собрана, что может гарантировать стабильность батареи на начальном этапе использования. Аккумулятор контролируется в режиме реального времени во время использования, и проблемы с согласованностью во время использования можно наблюдать в режиме реального времени. Однако, когда консистенция плохая, схема контроля отключит цепь зарядки и разрядки, и производительность будет снижена. Необходимо найти баланс между ними. Аккумулятор с экстремальными параметрами также может быть отрегулирован или заменен вовремя посредством мониторинга в реальном времени, чтобы гарантировать, что нестабильность аккумуляторного блока не будет увеличиваться с течением времени. Внедрить сбалансированную систему управления. Примите соответствующую стратегию выравнивания и схему выравнивания для разумного управления батареей. Текущие общие стратегии балансировки включают стратегию балансировки, основанную на внешнем напряжении, стратегию балансировки, основанную на SOC, и стратегию балансировки, основанную на емкости. Схема выравнивания может быть разделена на пассивную и активную согласно способу потребления энергии. Среди них активное выравнивание может реализовать поток энергии между батареями без потерь, что является горячей темой исследований в стране и за рубежом. Обычно используемые методы активной балансировки включают метод байпаса батареи, метод переключаемого конденсатора, метод переключаемой индуктивности и метод преобразования постоянного тока в постоянный.
Температурное управление аккумулятором. В дополнение к поддержанию рабочей температуры аккумуляторной батареи в оптимальном диапазоне, терморегулирование батареи также должно стремиться обеспечить постоянство температурных условий между батареями, чтобы эффективно гарантировать постоянство рабочих характеристик между батареями. Используйте разумные стратегии контроля. Когда выходная мощность позволяет, попробуйте уменьшить глубину разряда батареи и в то же время избегать перезарядки батареи, которая может продлить срок службы батареи. Усилить обслуживание аккумуляторных блоков. Регулярно выполняйте поддерживающую зарядку аккумуляторного блока с низким током и уделяйте внимание чистке.
3 Способ сборки литий-ионного аккумулятора
3.1 Метод согласования напряжения Метод согласования напряжения можно разделить на метод согласования статического напряжения и метод согласования динамического напряжения. Метод согласования статического напряжения также называется методом согласования без нагрузки. Он не несет нагрузки и считает только сам аккумулятор. Он измеряет скорость саморазряда в полностью заряженном состоянии выбранной отдельной батареи после десятков дней простоя и различных периодов хранения в полностью заряженном состоянии. Напряжение холостого хода внутренней батареи, этот метод является самой простой операцией, но он не точен. Метод динамического согласования напряжения исследует ситуацию напряжения с нагрузкой, но он не принимает во внимание такие факторы, как изменения нагрузки, поэтому он не является точным.
3.2 Метод согласования статической емкости заряжает и разряжает аккумулятор при заданных условиях, рассчитывает емкость по току разряда и времени разряда и подбирает аккумулятор в соответствии с емкостью. Этот метод прост и удобен в реализации, но он может отражать только то, что батарея имеет одинаковую емкость при определенных условиях, и не может объяснить полные рабочие характеристики батареи, а также имеет определенные ограничения.
3.3 Метод согласования внутреннего сопротивления в основном учитывает внутреннее сопротивление отдельной батареи. С помощью этого метода можно выполнить быстрое измерение, но, поскольку внутреннее сопротивление батареи будет меняться в процессе разряда, трудно точно определить внутреннее сопротивление.
3.4 Метод многопараметрического согласования одновременно учитывает емкость, внутреннее сопротивление, напряжение, скорость саморазряда и другие внешние условия, чтобы всесторонне оценить аккумулятор, и может отсортировать аккумуляторный блок с большей согласованностью. Однако предпосылка этого метода заключается в том, что сортировка по одному параметру должна быть точной и трудоемкой.
3.5 Метод группировки динамических характеристик Метод группировки динамических характеристик использует характеристическую кривую заряда и разряда батареи для сортировки батарей для группирования. Кривая заряда-разряда может отражать большинство характеристик батареи, а использование метода согласования динамических характеристик может обеспечить согласованность различных показателей эффективности батареи. Есть много данных в методе согласования динамических характеристик, который обычно реализуется с помощью компьютерных программ. Кроме того, этот метод снижает коэффициент использования аккумуляторной батареи, что не способствует снижению стоимости аккумуляторной батареи. Определение стандартной кривой или эталонной кривой также является трудным моментом в ее реализации. 4. Вывод
Причина несоответствия батареи в основном в производстве и использовании батареи.
Меры по повышению надежности батареи в основном включают следующие три аспекта:
1. Строго контролировать производственный процесс с двух аспектов: сырья и технологии производства;
2. Используйте более научный метод сортировки и попытайтесь выбрать батареи с одинаковыми начальными характеристиками для группировки;
3. В процессе использования и технического обслуживания аккумулятора контролируйте аккумулятор в режиме реального времени, внедряйте сбалансированную систему управления, применяйте разумную стратегию контроля, проводите тепловое управление аккумуляторной батареей и усиливайте техническое обслуживание аккумуляторной батареи.
