Jak zlepšit konzistenci lithiových baterií
Nová energetická vozidla jsou stále populárnější. Když se jako zdroj energie elektrických vozidel používají lithiové baterie, kvůli požadavkům na vysoký výkon a velkou kapacitu nemohou jednotlivé lithium-iontové baterie splnit požadavky, takže lithium-iontové baterie musí být zapojeny sériově a paralelně. Používá se v kombinaci.
Nekonzistence mezi jednotlivými články však často způsobuje problémy, jako je nadměrný úbytek kapacity a krátká životnost baterie během cyklu. Výběr baterií s co nejkonzistentnějším výkonem pro seskupování má velký význam pro propagaci a použití lithium-iontových baterií v napájecích bateriích. Nyní proveďte jednoduchou analýzu z několika aspektů:
1 Analýza nekonzistence
1.1 Definice nekonzistence Nekonzistence lithium-iontové baterie se týká určitého rozdílu v parametrech, jako je napětí, kapacita, vnitřní odpor, životnost, vliv teploty a rychlost samovybíjení po jednotlivých článcích stejné specifikace a modelu. sadu baterií. Po vyrobení jedné baterie existuje určitý rozdíl v samotném počátečním výkonu. Při použití baterií se tyto výkonnostní rozdíly dále hromadí. Zároveň, protože prostředí použití každé jednotlivé baterie v sadě baterií není úplně stejné, způsobuje to také postupné zvětšování nekonzistence jedné baterie, čímž se urychluje degradace výkonu baterie a nakonec to způsobuje, že předčasně selže. 1.2 Výkon nekonzistence Nekonzistence lithium-iontových baterií se projevuje především ve dvou aspektech: rozdíl ve výkonnostních parametrech bateriových článků (kapacita baterie, vnitřní odpor a rychlost samovybíjení atd.) a rozdíl ve stavu nabití baterie (SOC ). Dai Haifeng a kol. zjistili, že rozložení rozdílu v kapacitě mezi články baterie se blíží Weirově rozdělení a rozptyl vnitřního odporu je významnější než u kapacity a vnitřní odpor stejné šarže baterií obecně splňuje zákon normálního rozložení , samovybíjení Rychlost také představuje přibližně normální rozdělení. SOC charakterizuje stav nabití baterie, což je poměr zbývající kapacity baterie k jmenovité kapacitě. Jie Jing a kol. domnívat se, že v důsledku nekonzistence baterie je rychlost úbytku kapacity baterie různá, což má za následek rozdíl v maximální využitelné kapacitě mezi bateriemi. Rychlost změny SOC u baterie s malou kapacitou je rychlejší než u baterie s velkou kapacitou a při nabíjení a vybíjení je rychleji dosaženo vypínacího napětí.
1.3 Příčiny nekonzistence Existuje mnoho důvodů pro nekonzistenci lithium-iontových baterií, zejména ve výrobním procesu a procesu použití. Každý aspekt výrobního procesu, jako je stejnoměrnost kaše během dávkování, kontrola plošné hustoty a povrchového napětí během potahování atd., způsobí rozdíl ve výkonu jednotlivé buňky. Luo Yu a kol. studoval vliv výroby a výrobních procesů lithium-iontových baterií na konzistenci baterií a zaměřil se na vliv procesu výroby lithium-iontových baterií na bázi vody na konzistenci baterií. Během používání baterie se Xie Jiao a další domnívají, že způsob připojení, konstrukční části/zařízení, provozní podmínky a prostředí ovlivní konzistenci baterie. Protože energie spotřebovaná každým bodem připojení je nekonzistentní, výkon a rychlost stárnutí každé součásti nebo struktury jsou také nekonzistentní, takže dopad na baterii je také nekonzistentní. Navíc, vzhledem k odlišnému umístění každého jednotlivého článku v baterii, jiné teplotě a různému zhoršení výkonu, tyto budou zesilovat nekonzistenci jednoho článku.
2 způsoby, jak zlepšit konzistenci baterie
2.1 Kontrola výrobního procesu Kontrola výrobního procesu se provádí především ze dvou hledisek: surovin a výrobních procesů. Pokud jde o suroviny, snažte se vybrat stejnou dávku surovin, abyste zajistili konzistenci velikosti částic a výkon surovin. Ve výrobním procesu musí být celý výrobní proces přísně kontrolován, jako je zajištění rovnoměrného promíchání kaše a neumisťování po dlouhou dobu, řízení rychlosti potahovacího stroje, aby byla zajištěna tloušťka a rovnoměrnost nátěru, vzhled pólového nástavce a vážení a klasifikace. , Kontrolujte objem vstřikování, tvorbu, separaci objemu, podmínky skladování atd. Luo Yu určil klíčové procesy, které mají významný vliv na konzistenci lithium-iontových baterií, prostřednictvím výzkumu technologie přípravy lithium-iontových baterií, včetně dávkování míchání, potahování, válcování, navíjení/laminování, vstřikování a formování kapaliny. Provádí se také hloubkový výzkum a analýza vztahu mezi klíčovými parametry procesu a výkonem baterie.
2.2 Kontrola procesu konfigurace
Kontrola procesu montáže se týká především třídění baterií. Sada baterií používá baterie jednotných specifikací a modelů a napětí, kapacita, vnitřní odpor atd. baterií musí být měřeny, aby byla zajištěna konzistence původního výkonu baterií. Prostřednictvím výzkumu Xu Haitao a spol. zjistili, že když je baterie sestavena, rozdíl napětí jednotlivých článků je důležitým faktorem ovlivňujícím konzistenci jednotlivých článků na konci nabíjení a vybíjení baterie. Rozdíl ve vnitřním odporu jednotlivých článků způsobuje nabíjení sady baterií Během procesu vybíjení je napěťová platforma každé jednotlivé baterie zcela odlišná. Wang Linxia a další analyzovali nekonzistenci jednotlivých článků v lithium-iontových sériově paralelních bateriových sadách a analyzovali hlavní ovlivňující faktory v paralelních bateriových sadách. Stupeň vlivu bateriové sady poskytuje nezbytný základ pro sestavenou bateriovou sadu. Chen Ping a kol. studovali vliv rychlosti vybíjení na konzistenci konfigurace baterie a zjistili, že se zvýšením rychlosti vybíjení se nekonzistence baterie zesílila, čímž bylo dosaženo efektu eliminace špatných baterií.
2.3 Řízení procesu používání a údržby pro monitorování baterie v reálném čase. Konzistence baterie se kontroluje při sestavování baterie, což může zajistit konzistenci baterie v počáteční fázi používání. Baterie je během používání monitorována v reálném čase a v reálném čase lze pozorovat problémy s konzistencí během používání. Pokud je však konzistence špatná, monitorovací obvod přeruší nabíjecí a vybíjecí obvod a výkon se sníží. Mezi těmito dvěma musí být nalezena rovnováha. Baterie s extrémními parametry lze také upravit nebo vyměnit včas prostřednictvím monitorování v reálném čase, aby bylo zajištěno, že se nekonzistence baterie v průběhu času nerozšíří. Zavést vyvážený systém řízení. Přijměte vhodnou strategii vyrovnání a vyrovnávací obvod pro inteligentní správu baterie. Současné běžné balanční strategie zahrnují balancovací strategii založenou na externím napětí, balanční strategii založenou na SOC a balanční strategii založenou na kapacitě. Vyrovnávací obvod lze podle způsobu spotřeby energie rozdělit na pasivní vyrovnání a aktivní vyrovnání. Mezi nimi může aktivní ekvalizace realizovat bezztrátový tok energie mezi bateriemi, což je horké výzkumné téma doma i v zahraničí. Běžně používané metody v aktivním vyvažování zahrnují metodu bypassu baterie, metodu spínaného kondenzátoru, metodu spínané indukčnosti a metodu konverze DC/DC.
Tepelný management baterie. Kromě udržování provozní teploty bateriového bloku v optimálním rozsahu by se tepelný management baterie měl také snažit zajistit konzistentnost teplotních podmínek mezi bateriemi, aby byla účinně zajištěna konzistence výkonu mezi bateriemi. Používejte rozumné kontrolní strategie. Když to výstupní výkon dovolí, snažte se snížit hloubku vybití baterie a zároveň se vyvarujte přebíjení baterie, které může prodloužit životnost baterie. Posílit údržbu bateriových sad. V pravidelných intervalech provádějte nízkoproudové udržovací nabíjení baterie a věnujte pozornost čištění.
3 Způsob sestavení napájení lithium-iontové baterie
3.1 Metoda přizpůsobení napětí Metoda přizpůsobení napětí může být rozdělena na metodu statického přizpůsobení napětí a metodu dynamického přizpůsobení napětí. Metoda přizpůsobení statického napětí se také nazývá metoda přizpůsobení bez zátěže. Nenese zátěž a bere v úvahu pouze samotnou baterii. Měří míru samovybíjení plně nabitého stavu vybrané jednotlivé baterie po desítkách dnů stání a různých dobách skladování v plně nabitém stavu. Napětí naprázdno vnitřní baterie, tato metoda je nejjednodušší operace, ale není přesná. Metoda dynamického přizpůsobení napětí zkoumá situaci napětí se zátěží, ale nebere v úvahu faktory, jako jsou změny zátěže, takže není přesná.
3.2 Metoda statického přizpůsobení kapacity nabíjí a vybíjí baterii za nastavených podmínek, vypočítává kapacitu z vybíjecího proudu a doby vybíjení a přizpůsobuje baterii podle kapacity. Tato metoda je jednoduchá a snadno implementovatelná, ale může pouze odrážet, že baterie má za určitých podmínek stejnou kapacitu a nemůže vysvětlit úplné pracovní vlastnosti baterie a má určitá omezení.
3.3 Metoda přizpůsobení vnitřního odporu bere v úvahu především vnitřní odpor jedné baterie. Touto metodou lze dosáhnout rychlého měření, ale protože se vnitřní odpor baterie mění s procesem vybíjení, je obtížné přesně určit vnitřní odpor.
3.4 Metoda víceparametrového párování současně zvažuje kapacitu, vnitřní odpor, napětí, rychlost samovybíjení a další vnější podmínky, aby bylo možné baterii komplexně vyhodnotit, a může baterii vytřídit s lepší konzistencí. Předpokladem této metody však je, že jednoparametrické řazení musí být přesné a časově náročné.
3.5 Metoda seskupování dynamických charakteristik Metoda seskupování dynamických charakteristik využívá k seskupování baterií charakteristiku nabíjení a vybíjení baterie. Křivka nabití a vybití může odrážet většinu charakteristik baterie a použití metody přizpůsobení dynamických charakteristik může zajistit konzistenci různých ukazatelů výkonu baterie. V metodě přizpůsobení dynamických charakteristik, která je obvykle realizována spoluprací počítačových programů, je mnoho dat. Kromě toho tento způsob snižuje míru využití baterie, což nepřispívá ke snížení nákladů na složení baterie. Stanovení standardní křivky nebo referenční křivky je také obtížným bodem při její implementaci. 4 Závěr
Důvod nekonzistence baterie je především ve výrobě a použití baterie.
Opatření ke zlepšení konzistence baterie zahrnují především následující tři aspekty:
1. Přísně kontrolovat výrobní proces ze dvou aspektů surovin a výrobní technologie;
2. Použijte vědeckou metodu třídění a pokuste se vybrat baterie se stejným počátečním výkonem pro seskupení;
3. V procesu používání a údržby baterie monitorujte baterii v reálném čase, zaveďte vyvážený systém řízení, přijměte přiměřenou kontrolní strategii, provádějte tepelné řízení baterie a posilujte údržbu baterie.
