Faktor yang mempengaruhi kapasitas pengosongan baterai lithium-ion PACK
PACK baterai Li-ion terutama untuk menguji kinerja listrik sel setelah penyaringan, pengelompokan, pengemasan dan perakitan untuk menentukan apakah kapasitas dan perbedaan tekanan adalah produk yang memenuhi syarat.
Konsistensi antara sel seri dan paralel baterai merupakan pertimbangan khusus dalam kemasan baterai. Hanya dengan kapasitas yang baik, status pengisian daya, resistansi internal, dan konsistensi pengosongan sendiri-, kapasitas paket baterai dapat digunakan dan dilepaskan. Kinerja yang buruk akan sangat mempengaruhi kinerja keseluruhan unit baterai, dan bahkan dapat menyebabkan pengisian daya yang berlebihan atau pengosongan daya yang berlebihan, yang mengakibatkan bahaya keselamatan. Metode kombinasi yang baik adalah cara yang efektif untuk meningkatkan konsistensi monomer.
Baterai lithium-ion dibatasi oleh pengaruh suhu sekitar, dan kapasitas baterai akan terpengaruh jika suhu terlalu tinggi atau terlalu rendah. Jika baterai bekerja dalam kondisi suhu tinggi untuk waktu yang lama, masa pakai baterai mungkin terpengaruh. Jika suhu terlalu rendah, kapasitas akan sulit untuk dikeluarkan. Laju pengosongan mencerminkan-kemampuan pengisian dan pengosongan arus yang tinggi dari baterai. Jika lajunya terlalu kecil, kecepatan pengisian dan pengosongan akan lambat, yang akan mempengaruhi efisiensi pengujian; jika laju terlalu besar, kapasitas akan berkurang karena efek polarisasi dan efek termal baterai. Tingkat pengisian dan pengosongan.
1. Konsistensi yang Cocok
Konfigurasi yang baik tidak hanya dapat meningkatkan tingkat pemanfaatan sel, tetapi juga mengontrol konsistensi sel, yang merupakan dasar untuk mencapai kapasitas pengosongan yang baik dan stabilitas siklus dalam pengosongan baterai. Namun, penyebaran impedansi AC dari kapasitas sel baterai dengan konfigurasi yang buruk akan meningkat, yang pada gilirannya akan melemahkan kinerja siklus dan kapasitas yang dapat digunakan dari paket baterai. Seseorang mengusulkan metode pencocokan baterai sesuai dengan vektor karakteristik baterai. Vektor karakteristik mencerminkan tingkat kesamaan antara data tegangan pengisian dan pengosongan baterai tunggal dan data pengisian dan pengosongan baterai standar. Semakin dekat kurva pengisian-pengosongan baterai ke kurva standar, semakin tinggi kesamaannya, dan semakin dekat koefisien korelasinya dengan 1. Metode pencocokan ini terutama didasarkan pada koefisien korelasi tegangan monomer, dan kemudian menggabungkan parameter lain untuk melakukan pencocokan, yang dapat memperoleh efek pencocokan yang lebih baik. Kesulitan dengan pendekatan ini adalah untuk memasok vektor karakteristik baterai standar. Karena kendala tingkat produksi, harus ada perbedaan antara setiap batch baterai, dan sangat sulit untuk mendapatkan satu set vektor fitur yang cocok untuk setiap batch baterai.
Analisis kuantitatif digunakan untuk menganalisis metode evaluasi perbedaan antar sel tunggal. Pertama, poin-poin kunci yang mempengaruhi kinerja baterai diekstraksi dengan metode matematika, dan kemudian abstraksi matematis dilakukan untuk mencapai evaluasi dan perbandingan kinerja baterai yang komprehensif, dan analisis kualitatif kinerja baterai diubah menjadi analisis kuantitatif, sehingga dapat mengoptimalkan kinerja baterai. kinerja keseluruhan unit baterai. Sebuah metode sederhana yang dapat diterapkan secara praktis disajikan. Sistem evaluasi kinerja yang komprehensif berdasarkan pemilihan dan pengelompokan baterai diusulkan, menggabungkan penilaian Delphi subjektif dan pengukuran derajat korelasi abu-abu objektif, dan menetapkan model korelasi abu-abu multi-parameter untuk baterai, yang mengatasi satu- keberpihakan menggunakan indeks tunggal sebagai standar evaluasi. Evaluasi kinerja baterai ion lithium-daya direalisasikan, dan korelasi yang diperoleh dari hasil evaluasi memberikan dasar teoretis yang dapat diandalkan untuk penyaringan dan pencocokan baterai pada tahap selanjutnya.
Metode pencocokan karakteristik dinamis terutama untuk mewujudkan fungsi pencocokan sesuai dengan kurva pengisian dan pemakaian baterai. Langkah-langkah implementasi khusus adalah mengekstraksi titik-titik karakteristik pada kurva terlebih dahulu untuk membentuk vektor karakteristik. Menurut jarak antara vektor karakteristik antara setiap kurva, Untuk indeks pencocokan, klasifikasi kurva diwujudkan dengan memilih algoritma yang sesuai, dan kemudian proses pencocokan baterai selesai. Metode pencocokan ini memperhitungkan perubahan kinerja baterai selama pengoperasian. Atas dasar ini, parameter lain yang sesuai dipilih untuk pencocokan baterai, dan baterai dengan kinerja yang lebih konsisten dapat diurutkan.
2. Metode pengisian daya
Rezim pengisian yang tepat memiliki dampak yang signifikan pada kapasitas pengosongan baterai. Jika kedalaman pengisian dangkal, kapasitas debit akan berkurang. Jika diisi secara berlebihan, itu akan mempengaruhi zat aktif kimia baterai dan menyebabkan kerusakan permanen, mengurangi kapasitas dan masa pakai baterai. Oleh karena itu, perlu untuk memilih tingkat pengisian yang sesuai, tegangan batas atas dan arus pemutus tegangan konstan-untuk memastikan bahwa efisiensi dan keamanan dan stabilitas pengisian dioptimalkan sambil mewujudkan kapasitas pengisian. Saat ini, baterai lithium-ion daya sebagian besar menggunakan mode pengisian arus konstan-tegangan konstan. Dengan menganalisis arus konstan dan tegangan konstan hasil pengisian baterai lithium iron phosphate sistem dan baterai sistem terner pada arus pengisian yang berbeda dan tegangan putus-yang berbeda, dapat diketahui bahwa: (1) saat pemutusan pengisian{{5 }}tegangan mati ditekan, arus pengisian meningkat dan rasio arus konstan menurun, Waktu pengisian dipersingkat, tetapi konsumsi energi meningkat; (2) Ketika arus pengisian ditekan, saat tegangan pemutus arus -pengisian berkurang, rasio pengisian arus konstan menurun, dan kapasitas pengisian dan energi keduanya berkurang. Untuk memastikan kapasitas baterai, besi fosfat. Tegangan pemutus arus baterai lithium-ion tidak boleh lebih rendah dari 3.4V. Untuk menyeimbangkan waktu pengisian dan kehilangan energi, pilih arus pengisian yang sesuai dan potong-waktu mati.
Konsistensi SOC dari setiap sel sangat menentukan kapasitas pengosongan baterai, dan pengisian yang seimbang memberikan kemungkinan untuk mencapai platform SOC awal yang serupa untuk setiap pelepasan sel, yang dapat meningkatkan kapasitas pengosongan dan efisiensi pengosongan (kapasitas pengosongan/kapasitas yang sesuai) . Metode pemerataan dalam pengisian mengacu pada pemerataan daya baterai lithium-ion selama proses pengisian. Umumnya, pemerataan dimulai ketika tegangan baterai mencapai atau melebihi tegangan yang disetel, dan pengisian berlebih dicegah dengan mengurangi arus pengisian.
Menurut keadaan yang berbeda dari sel tunggal dalam kemasan baterai, melalui model rangkaian kontrol pengisian seimbang dari kemasan baterai dan sirkuit pemerataan untuk menyempurnakan-arus pengisian sel tunggal, sebuah metode diusulkan bahwa tidak hanya dapat mewujudkan pengisian cepat paket baterai, tetapi juga menghilangkan inkonsistensi sel tunggal. Menyamakan strategi kontrol pengisian daya untuk efek masa pakai baterai. Secara khusus, melalui sinyal sakelar, energi keseluruhan paket baterai ion-litium ditambahkan ke baterai tunggal, atau energi baterai tunggal diubah menjadi keseluruhan paket baterai. Selama proses pengisian baterai, dengan mendeteksi nilai tegangan setiap sel tunggal, ketika tegangan sel tunggal mencapai nilai tertentu, modul penyeimbang mulai bekerja. Arus pengisian dalam baterai tunggal dibagi untuk mengurangi tegangan pengisian, dan arus yang dibagi diubah oleh modul untuk memberi umpan balik energi ke bus pengisian untuk mencapai tujuan keseimbangan.
Seseorang mengusulkan solusi pemerataan pengisian tarif variabel. Ide pemerataan metode ini adalah untuk hanya memasok energi tambahan ke baterai tunggal dengan energi rendah, yang mencegah proses ekstraksi energi baterai tunggal dengan lebih banyak energi, yang sangat menyederhanakan proses. Topologi rangkaian pemerataan. Artinya, tingkat pengisian yang berbeda digunakan untuk mengisi sel-sel tunggal dari keadaan energi yang berbeda, sehingga mencapai efek keseimbangan yang baik.
3. Tingkat debit
Laju pengosongan adalah indikator penting untuk daya baterai lithium-ion. Pengosongan tingkat tinggi baterai adalah tes untuk bahan elektroda dan elektrolit positif dan negatif. Untuk bahan elektroda positif lithium besi fosfat, strukturnya stabil, regangan selama pengisian dan pemakaian kecil, dan memiliki kondisi dasar untuk debit arus tinggi, tetapi kerugiannya adalah konduktivitas lithium besi fosfat buruk. Laju difusi ion litium dalam elektrolit merupakan faktor penting yang mempengaruhi laju pengosongan baterai, dan difusi ion dalam baterai berkaitan erat dengan struktur baterai dan konsentrasi elektrolit.
Oleh karena itu, tingkat pengosongan yang berbeda menyebabkan waktu pengosongan dan platform tegangan pengosongan baterai yang berbeda, yang pada gilirannya menyebabkan kapasitas pengosongan yang berbeda, yang sangat jelas untuk paket baterai paralel. Oleh karena itu, perlu untuk memilih tingkat debit yang tepat. Kapasitas baterai yang dapat digunakan berkurang seiring dengan meningkatnya arus pelepasan.
Jiang Cuina dkk. mempelajari pengaruh laju pengosongan pada kapasitas pelepasan sel baterai lithium besi fosfat. Sekelompok sel tunggal dengan konsistensi awal yang baik dari jenis yang sama diisi ke 3,8V pada arus 1C, dan kemudian diisi pada 0.1, 0.2, Laju pelepasan {{7} }.5, 1, 2, dan 3C dilepaskan ke 2.5V, dan kurva hubungan antara tegangan dan daya yang dilepaskan dicatat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa kapasitas pelepasan 1 dan 2C adalah 97,8 persen dan 96,5 persen dari kapasitas yang dilepaskan C/3, dan energi yang dilepaskan masing-masing adalah 97,2 persen dan 94,3 persen dari energi yang dilepaskan oleh C/3. Jika meningkat, kapasitas dan energi yang dilepaskan oleh baterai ion-litium berkurang secara signifikan.
Ketika baterai lithium-ion habis, standar nasional 1C umumnya digunakan, dan arus pelepasan maksimum biasanya dibatasi hingga 23C. Ketika arus besar dilepaskan, kenaikan suhu yang besar akan terjadi dan menyebabkan hilangnya energi. Oleh karena itu, perlu untuk memantau suhu baterai secara real time untuk mencegah kerusakan baterai akibat suhu yang berlebihan dan mengurangi masa pakai baterai.
4. Kondisi suhu
Suhu secara signifikan mempengaruhi aktivitas dan kinerja elektrolit bahan elektroda di dalam baterai. Suhu yang terlalu tinggi dan terlalu rendah memiliki dampak yang lebih besar pada kapasitas baterai.
Pada suhu rendah, aktivitas baterai berkurang secara signifikan, kemampuan interkalasi dan ekstraksi lithium berkurang, resistansi internal dan tegangan polarisasi baterai meningkat, kapasitas aktual yang dapat digunakan berkurang, kapasitas pelepasan baterai berkurang , platform pengosongan rendah, dan baterai lebih mungkin mencapai tegangan pemutusan-pengosongan. Ketika kapasitas baterai yang tersedia berkurang, efisiensi pemanfaatan energi baterai menurun.
Ketika suhu naik, ekstraksi dan penyisipan ion lithium antara elektroda positif dan negatif menjadi aktif, sehingga resistansi internal baterai berkurang, dan waktu stabilitas resistansi internal menjadi lebih lama, yang meningkatkan jumlah mobilitas elektron di dalam sirkuit eksternal dan kapasitas lebih efektif. bermain. Namun, jika baterai bekerja di lingkungan suhu tinggi untuk waktu yang lama, stabilitas struktur kisi positif akan memburuk, keamanan baterai akan berkurang, dan masa pakai baterai akan dipersingkat secara signifikan.
Li Zhe dkk. mempelajari pengaruh suhu pada kapasitas pengosongan aktual baterai, dan mencatat rasio kapasitas pengosongan aktual baterai dengan kapasitas pengosongan standar (pengosongan 1C pada 25 derajat ) pada suhu yang berbeda. Sesuaikan perubahan kapasitas baterai dengan suhu, dan dapatkan: Dalam rumus: C adalah kapasitas baterai; T adalah suhu; R2 adalah koefisien korelasi fitting. Eksperimen menunjukkan bahwa kapasitas baterai meluruh dengan sangat cepat pada suhu rendah, sedangkan kapasitas meningkat dengan kenaikan suhu pada suhu sekitar normal. Kapasitas baterai pada derajat -40 hanya 1/3 dari nilai nominal, sedangkan pada 0 derajat hingga 60 derajat, kapasitas baterai meningkat dari 80 persen dari kapasitas nominal menjadi 100 persen.
Analisis menunjukkan bahwa laju perubahan resistansi internal ohmik pada suhu rendah lebih besar daripada pada suhu tinggi, yang menunjukkan bahwa suhu rendah memiliki efek yang lebih jelas pada aktivitas baterai, sehingga mempengaruhi daya baterai yang dapat dikosongkan. Saat suhu naik, resistansi internal ohmik dan resistansi internal polarisasi dari proses pengisian dan pengosongan keduanya menurun. Namun, pada suhu yang lebih tinggi, keseimbangan reaksi kimia dalam baterai dan stabilitas material akan hancur, yang mengakibatkan kemungkinan reaksi samping, yang akan mempengaruhi kapasitas baterai dan resistansi internal, yang mengakibatkan masa pakai siklus yang lebih pendek dan bahkan mengurangi keselamatan.
Oleh karena itu, suhu tinggi dan rendah akan mempengaruhi kinerja dan masa pakai baterai lithium iron phosphate. Dalam proses kerja yang sebenarnya, metode seperti manajemen termal baterai baru harus digunakan untuk memastikan bahwa baterai bekerja di bawah kondisi suhu yang sesuai. Dalam uji PACK paket baterai, ruang uji suhu konstan 25 derajat dapat ditetapkan.
