Faktory ovlivňující kapacitu vybíjení lithium-iontové baterie
Li{0}}bateriová sada je určena především k testování elektrického výkonu článků po testování, seskupování, balení a montáži, aby se zjistilo, zda rozdíl kapacity a tlaku jsou způsobilé produkty.
Konzistence mezi sériovými a paralelními články baterie je u sady baterií zvláštní pozornost. Pouze s dobrou kapacitou, stavem nabití, vnitřním odporem a konzistencí samovybíjení- lze kapacitu baterie využít a uvolnit. Špatný výkon vážně ovlivní celkový výkon baterie a může dokonce způsobit přebití nebo nadměrné vybití, což má za následek bezpečnostní rizika. Dobrá kombinační metoda je účinný způsob, jak zlepšit konzistenci monomerů.
Lithium-iontové baterie jsou omezeny vlivem okolní teploty a pokud je teplota příliš vysoká nebo příliš nízká, bude ovlivněna kapacita baterie. Pokud baterie pracuje dlouhou dobu v podmínkách vysoké teploty, může být ovlivněna její životnost. Pokud je teplota příliš nízká, výkon bude obtížnější. Rychlost vybíjení odráží vysokou-proudovou kapacitu nabíjení a vybíjení baterie. Pokud je rychlost příliš malá, rychlost nabíjení a vybíjení bude pomalá, což ovlivní účinnost testu; pokud je rychlost příliš velká, kapacita se sníží vlivem polarizačního efektu a tepelného efektu baterie. Rychlost nabíjení a vybíjení.
1. Odpovídající konzistence
Dobrá konfigurace může nejen zlepšit míru využití článků, ale také řídit konzistenci článků, což je základem pro dosažení dobré vybíjecí kapacity a stability cyklu při vybíjení akumulátoru. Rozptyl střídavé impedance kapacity baterie se špatnou konfigurací se však zvýší, což zase sníží výkon cyklu a použitelnou kapacitu sady baterií. Někdo navrhl způsob přizpůsobení baterie podle charakteristického vektoru baterie. Charakteristický vektor odráží stupeň podobnosti mezi údaji o nabíjecím a vybíjecím napětí jedné baterie a údaji o nabíjení a vybíjení standardní baterie. Čím blíže je křivka nabíjení-vybíjení baterie standardní křivce, tím je podobnost vyšší a korelační koeficient se blíží 1. Tato metoda porovnávání je založena hlavně na korelačním koeficientu napětí monomeru, a poté zkombinuje další parametry k provedení párování, čímž lze dosáhnout lepšího efektu párování. Potíž s tímto přístupem je poskytnout standardní vektory charakteristik baterie. Kvůli omezením na úrovni výroby musí existovat rozdíly mezi každou šarží baterií a je velmi obtížné získat sadu vektorů vlastností, které jsou vhodné pro každou šarži baterií.
Kvantitativní analýza byla použita k analýze metody vyhodnocení rozdílu mezi jednotlivými buňkami. Nejprve se matematickými metodami extrahují klíčové body ovlivňující výkon baterie a poté se provede matematická abstrakce, aby se dosáhlo komplexního vyhodnocení a porovnání výkonu baterie, a kvalitativní analýza výkonu baterie se převede na kvantitativní analýzu, aby se optimalizoval celkový výkon baterie. Je představena jednoduchá metoda, kterou lze prakticky implementovat. Je navržen komplexní systém hodnocení výkonu založený na výběru a seskupování baterií, který kombinuje subjektivní hodnocení Delphi a objektivní měření stupně korelace šedé barvy a zavádí více{0}}parametrový model šedé korelace pro baterie, který překonává jeden- jednostrannost použití jediného indexu jako hodnotícího standardu. Je provedeno hodnocení výkonu lithium-iontové baterie a korelace získaná z výsledků hodnocení poskytuje spolehlivý teoretický základ pro screening a přizpůsobení baterie v pozdější fázi.
Metoda přizpůsobení dynamických charakteristik spočívá především v realizaci funkce přizpůsobení podle křivky nabíjení a vybíjení baterie. Konkrétní implementační kroky jsou nejprve extrahovat charakteristické body na křivce, aby se vytvořil charakteristický vektor. Podle vzdálenosti mezi charakteristickými vektory mezi každou křivkou. Pro index shody je klasifikace křivky realizována výběrem vhodného algoritmu a poté je proces přizpůsobení baterie dokončen. Tato metoda párování zohledňuje změny výkonu baterie během provozu. Na tomto základě jsou vybrány další vhodné parametry pro spárování baterií a lze třídit baterie s konzistentnějším výkonem.
2. Způsob nabíjení
Vhodný režim nabíjení má významný vliv na vybíjecí kapacitu baterie. Pokud je hloubka nabíjení malá, kapacita vybíjení se odpovídajícím způsobem sníží. Při přebití ovlivní chemické aktivní látky baterie a způsobí nevratné poškození, sníží kapacitu a životnost baterie. Proto je nutné zvolit vhodnou rychlost nabíjení, horní mezní napětí a vypínací proud konstantního napětí{0}, aby byla zajištěna optimalizace účinnosti nabíjení, bezpečnosti a stability při realizaci nabíjecí kapacity. V současnosti napájecí lithium-iontové baterie většinou využívají režim nabíjení konstantním proudem-konstantním napětím. Analýzou výsledků nabíjení konstantním proudem a konstantním napětím lithium-železofosfátového systému a baterie ternárního systému při různých nabíjecích proudech a různých vypínacích-napětích lze zjistit, že: (1) když se nabíjení přeruší{{5 }}vypnuto napětí, nabíjecí proud se zvyšuje a poměr konstantního proudu klesá. Doba nabíjení se zkracuje, ale spotřeba energie se zvyšuje; (2) Když se stiskne nabíjecí proud, jak se snižuje vypínací napětí nabíjení-, poměr nabíjení konstantním proudem se snižuje a nabíjecí kapacita i energie se snižují. Aby byla zajištěna kapacita baterie, použijte fosforečnan železa. Nabíjecí-vypínací napětí lithium-iontových baterií nemůže být nižší než 3,4V. Chcete-li vyvážit dobu nabíjení a ztrátu energie, zvolte vhodný nabíjecí proud a -čas vypnutí.
Konzistence SOC každého článku do značné míry určuje kapacitu vybíjení baterie a vyvážené nabíjení poskytuje možnost dosáhnout podobné počáteční platformy SOC pro každý vybití článku, což může zlepšit kapacitu vybíjení a účinnost vybíjení (vybíjecí kapacita / odpovídající kapacita) . Metoda vyrovnání při nabíjení se týká vyrovnání výkonu lithium-iontové baterie během procesu nabíjení. Obecně platí, že vyrovnání začíná, když napětí baterie dosáhne nebo překročí nastavené napětí, a přebití se zabrání snížením nabíjecího proudu.
V závislosti na různých stavech jednotlivých článků v sadě baterií, prostřednictvím modelu vyváženého řídicího obvodu nabíjení baterie a vyrovnávacího obvodu k jemnému-vyladění nabíjecího proudu jednotlivých článků, je navržena metoda, která dokáže nejen realizovat rychlé nabíjení bateriového bloku, ale také eliminovat nekonzistenci jednotlivých článků. Vyrovnávací strategie řízení nabíjení pro účinky cyklu životnosti baterie. Konkrétně prostřednictvím signálu spínače je celková energie lithium-iontové baterie doplněna do jedné baterie nebo je energie jedné baterie přeměněna na celkovou baterii. Během procesu nabíjení bateriového bloku, detekcí hodnoty napětí každého jednotlivého článku, když napětí jednotlivého článku dosáhne určité hodnoty, začne pracovat balanční modul. Nabíjecí proud v jedné baterii je rozdělen, aby se snížilo nabíjecí napětí, a rozdělený proud je přeměněn modulem tak, aby přiváděl energii zpět do nabíjecí sběrnice, aby se dosáhlo účelu rovnováhy.
Někdo navrhl řešení vyrovnání nabíjení s proměnlivou sazbou. Myšlenkou ekvalizace této metody je dodávat další energii pouze jedné baterii s nízkou energií, což zabraňuje procesu získávání energie jedné baterie s větším množstvím energie, což značně zjednodušuje proces. Topologie vyrovnávacího obvodu. To znamená, že k nabíjení jednotlivých článků různých energetických stavů se používají různé rychlosti nabíjení, aby se dosáhlo dobrého rovnovážného účinku.
3. Rychlost vybíjení
Rychlost vybíjení je klíčovým ukazatelem pro napájení lithium-iontových baterií. Vysokorychlostní vybíjení baterie je testem na kladné a záporné elektrodové materiály a elektrolyty. Pro materiál kladné elektrody fosforečnan lithný a železnatý je jeho struktura stabilní, napětí při nabíjení a vybíjení je malé a má základní podmínky pro vysokoproudový výboj, ale nevýhodou je špatná vodivost fosforečnanu lithného. Rychlost difúze lithiových iontů v elektrolytu je důležitým faktorem ovlivňujícím rychlost vybíjení baterie a difúze iontů v baterii úzce souvisí se strukturou baterie a koncentrací elektrolytu.
Proto různé rychlosti vybíjení vedou k různé době vybíjení a platformám vybíjecího napětí baterií, což zase vede k různým vybíjecím kapacitám, které jsou zvláště zřejmé u paralelních bateriových sad. Proto je nutné zvolit vhodnou rychlost vybíjení. S rostoucím vybíjecím proudem klesá využitelná kapacita baterie.
Jiang Cuina a kol. studovali vliv rychlosti vybíjení na uvolnitelnou kapacitu článků lithium-železofosfátových baterií. Skupina jednotlivých článků s dobrou počáteční konzistencí stejného typu byla nabita na 3,8 V při proudu 1C a poté nabita při 0,1, 0,2, rychlosti vybíjení {{7} }.5, 1, 2 a 3C byly vybity na 2,5 V a byla zaznamenána křivka vztahu mezi napětím a vybitým výkonem, jak je znázorněno na obrázku 1. Experimentální výsledky ukazují, že uvolněná kapacita 1 a 2C je 97,8 procent a 96,5 procent uvolněné kapacity C/3, v tomto pořadí, a uvolněná energie je 97,2 procent a 94,3 procent energie uvolněné C/3, v tomto pořadí. Zvýšení kapacity a energie uvolněné lithium-iontovou baterií se výrazně sníží.
Když je lithium{0}}iontová baterie vybitá, obecně se používá národní standard 1C a maximální vybíjecí proud je obvykle omezen na 23C. Když se vybije velký proud, dojde k velkému nárůstu teploty a ke ztrátě energie. Proto je nutné v reálném čase sledovat teplotu bateriového bloku, aby nedošlo k poškození baterie nadměrnou teplotou a ke snížení životnosti baterie.
4. Teplotní podmínky
Teplota výrazně ovlivňuje aktivitu a výkon elektrolytu materiálu elektrody uvnitř baterie. Příliš vysoká a příliš nízká teplota má větší dopad na kapacitu baterie.
Při nízké teplotě se výrazně sníží aktivita baterie, sníží se schopnost interkalace a extrakce lithia, zvýší se vnitřní odpor a polarizační napětí baterie, sníží se skutečná využitelná kapacita, sníží se vybíjecí kapacita baterie , vybíjecí platforma je nízká a baterie s větší pravděpodobností dosáhne vybíjecího-napětí. Se snižující se dostupnou kapacitou baterie klesá účinnost využití energie baterie.
Když teplota stoupá, aktivuje se extrakce a vkládání iontů lithia mezi kladnou a zápornou elektrodu, takže se sníží vnitřní odpor baterie a prodlouží se doba stability vnitřního odporu, což zvýší pohyblivost elektronů v vnější okruh a kapacita je efektivnější. hrát si. Pokud však baterie pracuje delší dobu v prostředí s vysokou teplotou, zhorší se stabilita kladné mřížkové struktury, sníží se bezpečnost baterie a výrazně se zkrátí životnost baterie.
Li Zhe a kol. studoval vliv teploty na skutečnou vybíjecí kapacitu baterie a zaznamenával poměr skutečné vybíjecí kapacity baterie ke standardní vybíjecí kapacitě (1C vybíjení při 25 stupních) při různých teplotách. Přizpůsobte změnu kapacity baterie teplotě a získejte: Ve vzorci: C je kapacita baterie; T je teplota; R2 je korelační koeficient tvarovky. Experimenty ukazují, že kapacita baterie se velmi rychle snižuje při nízké teplotě, zatímco kapacita se zvyšuje s nárůstem teploty při přibližně normální teplotě. Kapacita baterie při -40 stupních je pouze 1/3 nominální hodnoty, zatímco při 0 stupních až 60 stupních se kapacita baterie zvyšuje z 80 procent nominální kapacity na 100 procent .
Analýza ukazuje, že rychlost změny ohmického vnitřního odporu při nízké teplotě je větší než při vysoké teplotě, což ukazuje, že nízká teplota má zjevnější vliv na činnost baterie, a tím ovlivňuje vybíjecí výkon baterie. Jak teplota stoupá, ohmický vnitřní odpor a polarizační vnitřní odpor procesu nabíjení a vybíjení se snižují. Při vyšších teplotách však dojde ke zničení rovnováhy chemických reakcí v baterii a stability materiálu, což má za následek možné vedlejší reakce, které se projeví na kapacitě a vnitřním odporu baterie, což má za následek zkrácení životnosti a dokonce snížení bezpečnosti.
Proto jak vysoké, tak nízké teploty ovlivní výkon a životnost lithium-železofosfátových baterií. Ve skutečném pracovním procesu by měly být použity metody, jako je nový tepelný management baterie, aby bylo zajištěno, že baterie funguje za vhodných teplotních podmínek. Při testu sady baterií PACK lze vytvořit zkušební místnost s konstantní teplotou 25 stupňů.
