Πώς να βελτιώσετε τη συνοχή των μπαταριών λιθίου
Τα νέα ενεργειακά οχήματα γίνονται όλο και πιο δημοφιλή. Όταν οι μπαταρίες λιθίου χρησιμοποιούνται ως πηγή ενέργειας ηλεκτρικών οχημάτων, λόγω των απαιτήσεων υψηλής ισχύος και μεγάλης χωρητικότητας, οι μεμονωμένες μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις, επομένως οι μπαταρίες ιόντων λιθίου πρέπει να συνδέονται σε σειρά και παράλληλα. Χρησιμοποιείται σε συνδυασμό.
Ωστόσο, η ασυνέπεια μεταξύ των μεμονωμένων κυψελών προκαλεί συχνά προβλήματα όπως υπερβολική αποσύνθεση χωρητικότητας και μικρή διάρκεια ζωής της μπαταρίας κατά τη διάρκεια του κύκλου. Η επιλογή μπαταριών με όσο το δυνατόν συνεπή απόδοση για ομαδοποίηση έχει μεγάλη σημασία για την προώθηση και την εφαρμογή μπαταριών ιόντων λιθίου σε μπαταρίες ισχύος. Τώρα κάντε μια απλή ανάλυση από διάφορες πτυχές:
1 Ανάλυση ασυνέπειας
1.1 Ορισμός της ασυνέπειας Η ασυνέπεια ενός πακέτου μπαταριών ιόντων λιθίου αναφέρεται σε μια ορισμένη διαφορά σε παραμέτρους όπως τάση, χωρητικότητα, εσωτερική αντίσταση, διάρκεια ζωής, επίδραση θερμοκρασίας και ρυθμός αυτοεκφόρτισης μετά από τα μεμονωμένα κύτταρα της ίδιας προδιαγραφής και μορφής μοντέλου ένα πακέτο μπαταριών. Μετά την κατασκευή της μονής μπαταρίας, υπάρχει μια ορισμένη διαφορά στην ίδια την αρχική απόδοση. Με τη χρήση μπαταριών, αυτές οι διαφορές απόδοσης συνεχίζουν να συσσωρεύονται. Ταυτόχρονα, επειδή το περιβάλλον χρήσης κάθε μεμονωμένης μπαταρίας στο πακέτο μπαταριών δεν είναι ακριβώς το ίδιο, προκαλεί επίσης τη σταδιακή μεγέθυνση της ασυνέπειας της μεμονωμένης μπαταρίας, επιταχύνοντας έτσι την υποβάθμιση της απόδοσης της μπαταρίας και, τελικά, την πρόκληση της μπαταρίας αποτυγχάνει πρόωρα. 1.2 Απόδοση ασυνέπειας Η ασυνέπεια των μπαταριών ιόντων λιθίου εκδηλώνεται κυρίως σε δύο πτυχές: τη διαφορά στις παραμέτρους απόδοσης της μπαταρίας (χωρητικότητα μπαταρίας, εσωτερική αντίσταση και ρυθμός αυτοεκφόρτισης κ.λπ.) και τη διαφορά στην κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας (SOC ). Οι Dai Haifeng et al. διαπίστωσε ότι η κατανομή της διαφοράς χωρητικότητας μεταξύ των στοιχείων της μπαταρίας είναι κοντά στην κατανομή Weir και η διασπορά της εσωτερικής αντίστασης είναι πιο σημαντική από αυτή της χωρητικότητας και η εσωτερική αντίσταση της ίδιας παρτίδας μπαταριών πληροί γενικά τον νόμο της κανονικής κατανομής , αυτοεκφόρτιση Ο ρυθμός παρουσιάζει επίσης μια περίπου κανονική κατανομή. Το SOC χαρακτηρίζει την κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας, η οποία είναι η αναλογία της υπολειπόμενης χωρητικότητας της μπαταρίας προς την ονομαστική χωρητικότητα. Οι Jie Jing et al. πιστεύετε ότι λόγω της ασυνέπειας της μπαταρίας, ο ρυθμός αποσύνθεσης χωρητικότητας της μπαταρίας είναι διαφορετικός, με αποτέλεσμα να υπάρχει διαφορά στη μέγιστη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα μεταξύ των μπαταριών. Ο ρυθμός αλλαγής SOC μιας μπαταρίας με μικρή χωρητικότητα είναι ταχύτερος από εκείνον μιας μπαταρίας με μεγάλη χωρητικότητα και η τάση αποκοπής επιτυγχάνεται ταχύτερα κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση.
1.3 Αιτίες ασυνέπειας Υπάρχουν πολλοί λόγοι για την ασυνέπεια των μπαταριών ιόντων λιθίου, κυρίως στη διαδικασία κατασκευής και χρήσης. Κάθε πτυχή της διαδικασίας κατασκευής, όπως η ομοιομορφία του πολτού κατά τη διάρκεια της παρτίδας, ο έλεγχος της πυκνότητας της περιοχής και της επιφανειακής τάσης κατά την επίστρωση, κ.λπ., θα προκαλέσει τη διαφορά στην απόδοση του μεμονωμένου στοιχείου. Οι Luo Yu et al. μελέτησε τον αντίκτυπο των διαδικασιών παραγωγής και κατασκευής μπαταριών ιόντων λιθίου στη συνοχή της μπαταρίας και επικεντρώθηκε στον αντίκτυπο της διαδικασίας παραγωγής μπαταριών λιθίου-ιόντων λιθίου συστήματος συνδετικού συστήματος με βάση το νερό στη συνοχή της μπαταρίας. Κατά τη χρήση της μπαταρίας, ο Xie Jiao και άλλοι πιστεύουν ότι η μέθοδος σύνδεσης, τα δομικά μέρη/συσκευές, οι συνθήκες λειτουργίας και το περιβάλλον θα επηρεάσουν τη συνοχή της μπαταρίας. Επειδή η ενέργεια που καταναλώνεται από κάθε σημείο σύνδεσης είναι ασυνεπής, η απόδοση και ο ρυθμός γήρανσης κάθε εξαρτήματος ή δομής είναι επίσης ασυνεπείς, επομένως η επίδραση στην μπαταρία είναι επίσης ασυνεπής. Επιπλέον, λόγω της διαφορετικής θέσης κάθε μεμονωμένης κυψέλης στην μπαταρία, της διαφορετικής θερμοκρασίας και της διαφορετικής υποβάθμισης της απόδοσης, αυτά θα ενισχύσουν την ασυνέπεια της μεμονωμένης κυψέλης.
2 τρόποι για να βελτιώσετε τη συνοχή της μπαταρίας
2.1 Έλεγχος της παραγωγικής διαδικασίας Ο έλεγχος της παραγωγικής διαδικασίας πραγματοποιείται κυρίως από δύο πτυχές: πρώτες ύλες και διαδικασίες παραγωγής. Όσον αφορά τις πρώτες ύλες, προσπαθήστε να επιλέξετε την ίδια παρτίδα πρώτων υλών για να εξασφαλίσετε τη συνέπεια του μεγέθους των σωματιδίων και της απόδοσης των πρώτων υλών. Στη διαδικασία παραγωγής, ολόκληρη η διαδικασία παραγωγής πρέπει να ελέγχεται αυστηρά, όπως να διασφαλίζεται ότι ο πολτός αναδεύεται ομοιόμορφα και δεν τοποθετείται για μεγάλο χρονικό διάστημα, ελέγχοντας την ταχύτητα της μηχανής επίστρωσης για να διασφαλιστεί το πάχος και η ομοιομορφία της επίστρωσης, η εμφάνιση του κομματιού κοντάρι, και η ζύγιση και η ταξινόμηση. , Έλεγχος του όγκου έγχυσης, του σχηματισμού, του διαχωρισμού όγκου, των συνθηκών αποθήκευσης κ.λπ. Ο Luo Yu έχει καθορίσει τις βασικές διαδικασίες που έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη συνοχή των μπαταριών ιόντων λιθίου μέσω έρευνας για την τεχνολογία παρασκευής μπαταριών ιόντων λιθίου, συμπεριλαμβανομένης της παρτίδας ανάμιξη, επίστρωση, έλαση, περιέλιξη/ελασματοποίηση, έγχυση υγρού και σχηματισμός. Γίνεται επίσης σε βάθος έρευνα και ανάλυση της σχέσης μεταξύ των βασικών παραμέτρων της διαδικασίας και της απόδοσης της μπαταρίας.
2.2 Έλεγχος της διαδικασίας διαμόρφωσης
Ο έλεγχος της διαδικασίας συναρμολόγησης αναφέρεται κυρίως στη διαλογή των μπαταριών. Το πακέτο μπαταριών υιοθετεί μπαταρίες ομοιόμορφων προδιαγραφών και μοντέλων και η τάση, η χωρητικότητα, η εσωτερική αντίσταση κ.λπ. των μπαταριών πρέπει να μετρηθούν για να διασφαλιστεί η συνέπεια της αρχικής απόδοσης των μπαταριών. Μέσω της έρευνας, οι Xu Haitao et al. διαπιστώθηκε ότι όταν συναρμολογείται η μπαταρία, η διαφορά τάσης των μεμονωμένων στοιχείων είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη συνοχή των μεμονωμένων στοιχείων στο τέλος της φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας. Η διαφορά στην εσωτερική αντίσταση των μεμονωμένων στοιχείων προκαλεί τη φόρτιση της μπαταρίας Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκφόρτισης, η πλατφόρμα τάσης κάθε μεμονωμένης μπαταρίας είναι αρκετά διαφορετική. Ο Wang Linxia και άλλοι ανέλυσαν την ασυνέπεια των μεμονωμένων κυψελών σε παράλληλες μπαταρίες σειράς ιόντων λιθίου και ανέλυσαν τους κύριους παράγοντες που επηρεάζουν τα παράλληλα πακέτα μπαταριών. Ο βαθμός επιρροής της μπαταρίας παρέχει την απαραίτητη βάση για τη συναρμολογημένη μπαταρία. Οι Chen Ping et al. μελέτησε την επίδραση του ρυθμού εκφόρτισης στη συνοχή της διαμόρφωσης της μπαταρίας και διαπίστωσε ότι με την αύξηση του ρυθμού εκφόρτισης, η ασυνέπεια της μπαταρίας έχει ενισχυθεί, επιτυγχάνοντας το αποτέλεσμα της εξάλειψης των κακών μπαταριών.
2.3 Έλεγχος διαδικασίας χρήσης και συντήρησης για την παρακολούθηση της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο. Η συνοχή της μπαταρίας ελέγχεται κατά τη συναρμολόγηση της μπαταρίας, γεγονός που μπορεί να εξασφαλίσει τη συνοχή της μπαταρίας στο αρχικό στάδιο χρήσης. Η μπαταρία παρακολουθείται σε πραγματικό χρόνο κατά τη χρήση και τα προβλήματα συνοχής κατά τη χρήση μπορούν να παρατηρηθούν σε πραγματικό χρόνο. Ωστόσο, όταν η συνοχή είναι κακή, το κύκλωμα παρακολούθησης θα κόψει το κύκλωμα φόρτισης και εκφόρτισης και η απόδοση θα μειωθεί. Πρέπει να βρεθεί μια ισορροπία μεταξύ των δύο. Η μπαταρία ακραίων παραμέτρων μπορεί επίσης να ρυθμιστεί ή να αντικατασταθεί εγκαίρως μέσω παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο για να διασφαλιστεί ότι η ασυνέπεια της μπαταρίας δεν θα επεκταθεί με την πάροδο του χρόνου. Εισαγάγετε ένα ισορροπημένο σύστημα διαχείρισης. Υιοθετήστε την κατάλληλη στρατηγική εξισορρόπησης και κύκλωμα εξισορρόπησης για έξυπνη διαχείριση της μπαταρίας. Οι τρέχουσες κοινές στρατηγικές εξισορρόπησης περιλαμβάνουν τη στρατηγική εξισορρόπησης που βασίζεται στην εξωτερική τάση, τη στρατηγική εξισορρόπησης με βάση το SOC και τη στρατηγική εξισορρόπησης με βάση τη χωρητικότητα. Το κύκλωμα εξισορρόπησης μπορεί να χωριστεί σε παθητική εξισορρόπηση και ενεργητική εξισορρόπηση ανάλογα με τον τρόπο κατανάλωσης ενέργειας. Μεταξύ αυτών, η ενεργή εξισορρόπηση μπορεί να πραγματοποιήσει ροή ενέργειας χωρίς απώλειες μεταξύ των μπαταριών, το οποίο είναι ένα καυτό ερευνητικό θέμα στο εσωτερικό και στο εξωτερικό. Οι συνήθεις μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στην ενεργή εξισορρόπηση περιλαμβάνουν τη μέθοδο παράκαμψης μπαταρίας, τη μέθοδο πυκνωτή μεταγωγής, τη μέθοδο μεταγωγής επαγωγής και τη μέθοδο μετατροπής DC/DC.
Θερμική διαχείριση της μπαταρίας. Εκτός από τη διατήρηση της θερμοκρασίας λειτουργίας της μπαταρίας εντός του βέλτιστου εύρους, η θερμική διαχείριση της μπαταρίας θα πρέπει επίσης να προσπαθεί να διασφαλίζει τη συνοχή των συνθηκών θερμοκρασίας μεταξύ των μπαταριών, έτσι ώστε να διασφαλίζεται αποτελεσματικά η συνέπεια της απόδοσης μεταξύ των μπαταριών. Χρησιμοποιήστε λογικές στρατηγικές ελέγχου. Όταν το επιτρέπει η ισχύς εξόδου, προσπαθήστε να μειώσετε το βάθος εκφόρτισης της μπαταρίας και, ταυτόχρονα, αποφύγετε την υπερφόρτιση της μπαταρίας, η οποία μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του κύκλου της μπαταρίας. Ενισχύστε τη συντήρηση των μπαταριών. Εκτελείτε φόρτιση συντήρησης χαμηλού ρεύματος στη μπαταρία σε τακτά χρονικά διαστήματα και προσέχετε τον καθαρισμό.
3 Μέθοδος συναρμολόγησης μπαταρίας ιόντων λιθίου ισχύος
3.1 Μέθοδος αντιστοίχισης τάσης Η μέθοδος αντιστοίχισης τάσης μπορεί να χωριστεί σε μέθοδο αντιστοίχισης στατικής τάσης και μέθοδο δυναμικής αντιστοίχισης τάσης. Η μέθοδος αντιστοίχισης στατικής τάσης ονομάζεται επίσης μέθοδος αντιστοίχισης χωρίς φορτίο. Δεν μεταφέρει φορτίο και λαμβάνει υπόψη μόνο την ίδια την μπαταρία. Μετρά τον ρυθμό αυτοεκφόρτισης της κατάστασης πλήρως φορτισμένης της επιλεγμένης μεμονωμένης μπαταρίας μετά από δεκάδες ημέρες αδράνειας και τις διαφορετικές περιόδους αποθήκευσης σε πλήρως φορτισμένη κατάσταση. Η τάση ανοιχτού κυκλώματος της εσωτερικής μπαταρίας, αυτή η μέθοδος είναι η απλούστερη λειτουργία, αλλά δεν είναι ακριβής. Η μέθοδος δυναμικής αντιστοίχισης τάσης διερευνά την κατάσταση τάσης με φορτίο, αλλά δεν λαμβάνει υπόψη παράγοντες όπως αλλαγές φορτίου, επομένως δεν είναι ακριβής.
3.2 Η μέθοδος αντιστοίχισης στατικής χωρητικότητας φορτίζει και αποφορτίζει την μπαταρία υπό τις καθορισμένες συνθήκες, υπολογίζει τη χωρητικότητα από το ρεύμα εκφόρτισης και το χρόνο εκφόρτισης και ταιριάζει με τη μπαταρία ανάλογα με τη χωρητικότητα. Αυτή η μέθοδος είναι απλή και εύκολη στην εφαρμογή, αλλά μπορεί να αντικατοπτρίζει μόνο ότι η μπαταρία έχει την ίδια χωρητικότητα υπό ορισμένες συνθήκες και δεν μπορεί να εξηγήσει τα πλήρη χαρακτηριστικά λειτουργίας της μπαταρίας και έχει ορισμένους περιορισμούς.
3.3 Η μέθοδος αντιστοίχισης εσωτερικής αντίστασης λαμβάνει υπόψη κυρίως την εσωτερική αντίσταση της μεμονωμένης μπαταρίας. Αυτή η μέθοδος μπορεί να επιτύχει γρήγορη μέτρηση, αλλά επειδή η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας θα αλλάξει με τη διαδικασία εκφόρτισης, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί με ακρίβεια η εσωτερική αντίσταση.
3.4 Η μέθοδος αντιστοίχισης πολλών παραμέτρων λαμβάνει ταυτόχρονα υπόψη τη χωρητικότητα, την εσωτερική αντίσταση, την τάση, τον ρυθμό αυτοεκφόρτισης και άλλες εξωτερικές συνθήκες για την ολοκληρωμένη αξιολόγηση της μπαταρίας και μπορεί να ταξινομήσει το πακέτο μπαταριών με καλύτερη συνέπεια. Ωστόσο, η προϋπόθεση αυτής της μεθόδου είναι ότι η ταξινόμηση μιας παραμέτρου πρέπει να είναι ακριβής και χρονοβόρα.
3.5 Μέθοδος ομαδοποίησης δυναμικών χαρακτηριστικών Η μέθοδος δυναμικής ομαδοποίησης χαρακτηριστικών χρησιμοποιεί τη χαρακτηριστική καμπύλη φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας για να ταξινομήσει τις μπαταρίες για ομαδοποίηση. Η καμπύλη φόρτισης-εκφόρτισης μπορεί να αντικατοπτρίζει τα περισσότερα από τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας και η χρήση της μεθόδου αντιστοίχισης δυναμικών χαρακτηριστικών μπορεί να εξασφαλίσει τη συνέπεια των διαφόρων δεικτών απόδοσης της μπαταρίας. Υπάρχουν πολλά δεδομένα στη μέθοδο αντιστοίχισης δυναμικών χαρακτηριστικών, η οποία συνήθως πραγματοποιείται με τη συνεργασία προγραμμάτων υπολογιστή. Επιπλέον, αυτή η μέθοδος μειώνει τον ρυθμό χρήσης της μπαταρίας, κάτι που δεν ευνοεί τη μείωση του κόστους σύνθεσης της μπαταρίας. Ο προσδιορισμός της τυπικής καμπύλης ή καμπύλης αναφοράς είναι επίσης ένα δύσκολο σημείο στην εφαρμογή της. 4. Συμπέρασμα
Ο λόγος της ασυνέπειας της μπαταρίας είναι κυρίως στην κατασκευή και χρήση της μπαταρίας.
Τα μέτρα για τη βελτίωση της συνέπειας της μπαταρίας περιλαμβάνουν κυρίως τις ακόλουθες τρεις πτυχές:
1. Ελέγξτε αυστηρά τη διαδικασία παραγωγής από δύο πτυχές των πρώτων υλών και της τεχνολογίας παραγωγής.
2. Χρησιμοποιήστε μια πιο επιστημονική μέθοδο ταξινόμησης και προσπαθήστε να επιλέξετε μπαταρίες με την ίδια αρχική απόδοση για ομαδοποίηση.
3. Στη διαδικασία χρήσης και συντήρησης της μπαταρίας, παρακολουθήστε την μπαταρία σε πραγματικό χρόνο, εισαγάγετε ένα ισορροπημένο σύστημα διαχείρισης, υιοθετήστε μια λογική στρατηγική ελέγχου, πραγματοποιήστε θερμική διαχείριση της μπαταρίας και ενισχύστε τη συντήρηση της μπαταρίας.
