Čimbenici koji utječu na kapacitet pražnjenja litij{0}}ionskih baterija
PAKET Li-ionskih baterija uglavnom služi za testiranje električnih performansi ćelija nakon pregleda, grupiranja, pakiranja i sastavljanja kako bi se utvrdilo jesu li kapacitet i razlika tlaka kvalificirani proizvodi.
Konzistentnost između serijskih i paralelnih ćelija baterije je posebna pažnja u baterijskom paketu. Samo s dobrim kapacitetom, stanjem napunjenosti, unutarnjim otporom i dosljednošću{0}}samopražnjenja, kapacitet baterije može se iskoristiti i osloboditi. Loša izvedba ozbiljno će utjecati na ukupnu izvedbu baterije, a može čak uzrokovati prekomjerno punjenje ili prekomjerno pražnjenje, što rezultira sigurnosnim opasnostima. Dobra kombinirana metoda je učinkovit način za poboljšanje konzistencije monomera.
Litij{0}}ionske baterije ograničene su utjecajem temperature okoline, a na kapacitet baterije će utjecati ako je temperatura previsoka ili preniska. Ako baterija radi pod visokim temperaturama dulje vrijeme, to može utjecati na njezin životni vijek. Ako je temperatura preniska, kapacitet će biti teško iskoristiti. Brzina pražnjenja odražava visoku-sposobnost punjenja i pražnjenja baterije. Ako je brzina premala, brzina punjenja i pražnjenja bit će spora, što će utjecati na učinkovitost ispitivanja; ako je brzina prevelika, kapacitet će se smanjiti zbog učinka polarizacije i toplinskog učinka baterije. Brzina punjenja i pražnjenja.
1. Usklađena dosljednost
Dobra konfiguracija ne samo da može poboljšati stopu iskorištenja ćelija, već i kontrolirati konzistentnost ćelija, što je osnova za postizanje dobrog kapaciteta pražnjenja i stabilnost ciklusa u pražnjenju baterijskog paketa. Međutim, disperzija AC impedancije kapaciteta baterijske ćelije s lošom konfiguracijom će se povećati, što će zauzvrat oslabiti performanse ciklusa i iskoristivi kapacitet baterije. Netko je predložio metodu usklađivanja baterije prema karakterističnom vektoru baterije. Karakteristični vektor odražava stupanj sličnosti između podataka o naponu punjenja i pražnjenja jedne baterije i podataka o punjenju i pražnjenju standardne baterije. Što je krivulja punjenja{0}}baterije bliža standardnoj krivulji, to je veća sličnost, a koeficijent korelacije je bliži 1. Ova metoda podudaranja uglavnom se temelji na koeficijentu korelacije napona monomera, a zatim kombinira druge parametre kako bi izvršio uparivanje, što može postići bolji učinak podudaranja. Poteškoća s ovim pristupom je osigurati standardne vektore karakteristika baterije. Zbog ograničenja razine proizvodnje, moraju postojati razlike između svake serije baterija, a vrlo je teško dobiti skup vektora značajki koji je prikladan za svaku seriju baterija.
Kvantitativna analiza korištena je za analizu metode procjene razlike između pojedinačnih stanica. Najprije se matematičkim metodama izdvajaju ključne točke koje utječu na performanse baterije, a zatim se provodi matematička apstrakcija kako bi se postigla sveobuhvatna procjena i usporedba performansi baterije, a kvalitativna analiza performansi baterije pretvara se u kvantitativnu analizu kako bi se optimizirala ukupne performanse baterije. Prikazana je jednostavna metoda koja se može praktično primijeniti. Predlaže se sveobuhvatan sustav procjene učinka koji se temelji na odabiru i grupiranju baterija, kombinirajući subjektivno Delphi bodovanje i objektivno mjerenje stupnja korelacije sive boje, te uspostavljanje više-modela sive korelacije s više parametara za baterije, koji nadilazi onaj- jednostranost korištenja jednog indeksa kao standarda evaluacije. Realizirana je procjena performansi litij{2}}ionske baterije, a korelacija dobivena iz rezultata evaluacije daje pouzdanu teorijsku osnovu za pregled i usklađivanje baterije u kasnijoj fazi.
Metoda usklađivanja dinamičkih karakteristika uglavnom je ostvarivanje funkcije usklađivanja prema krivulji punjenja i pražnjenja baterije. Specifični koraci implementacije su prvo izdvajanje karakterističnih točaka na krivulji kako bi se formirao karakteristični vektor. Prema udaljenosti između karakterističnih vektora između svake krivulje, Za indeks podudaranja, klasifikacija krivulje se ostvaruje odabirom odgovarajućeg algoritma, a zatim se završava proces usklađivanja baterija. Ova metoda usklađivanja uzima u obzir promjene performansi baterije tijekom rada. Na temelju toga odabiru se drugi prikladni parametri za usklađivanje baterija i mogu se sortirati baterije s dosljednijim radom.
2. Način punjenja
Odgovarajući režim punjenja ima značajan utjecaj na kapacitet pražnjenja baterije. Ako je dubina punjenja plitka, kapacitet pražnjenja će se u skladu s tim smanjiti. Ako se prepuni, to će utjecati na kemijske aktivne tvari baterije i uzrokovati nepovratna oštećenja, smanjujući kapacitet i životni vijek baterije. Stoga je potrebno odabrati odgovarajuću brzinu punjenja, gornji granični napon i konstantni napon{0}}odsječne struje kako bi se osigurala optimizacija učinkovitosti punjenja i sigurnosti i stabilnosti uz ostvarenje kapaciteta punjenja. Trenutačno, energetske litij{1}}ionske baterije uglavnom koriste stalnu struju-način punjenja konstantnog napona. Analizom rezultata punjenja konstantne struje i konstantnog napona litij-željezovog fosfatnog sustava i baterije ternarnog sustava pod različitim strujama punjenja i različitim naponima-isključivanja, može se znati da: (1) kada se punjenje prekine{{5 }}pritisne se napon isključenja, struja punjenja se povećava, a omjer konstantne struje smanjuje. Vrijeme punjenja se skraćuje, ali se povećava potrošnja energije; (2) Kada se pritisne struja punjenja, kako se napon isključenja punjenja-opada, omjer punjenja konstantnom strujom se smanjuje, a kapacitet punjenja i energija se smanjuju. Kako bi se osigurao kapacitet baterije, željezni fosfat. Napon prekida punjenja-napon litij-ionskih baterija ne može biti niži od 3,4V. Da biste uravnotežili vrijeme punjenja i gubitak energije, odaberite odgovarajuću struju punjenja i-vrijeme prekida.
SOC konzistentnost svake ćelije uvelike određuje kapacitet pražnjenja baterije, a uravnoteženo punjenje pruža mogućnost postizanja slične početne SOC platforme za svako pražnjenje ćelije, što može poboljšati kapacitet pražnjenja i učinkovitost pražnjenja (kapacitet pražnjenja/podudarni kapacitet) . Metoda izjednačavanja u punjenju odnosi se na izjednačavanje snage litij{0}}ionske baterije tijekom procesa punjenja. Općenito, izjednačavanje počinje kada napon baterije dosegne ili premaši postavljeni napon, a prekomjerno punjenje se sprječava smanjenjem struje punjenja.
U skladu s različitim stanjima pojedinačnih ćelija u baterijskom paketu, kroz model balansiranog upravljačkog kruga punjenja baterije i kruga za izjednačavanje za fino-podešavanje struje punjenja pojedinačnih ćelija, predlaže se metoda koja ne samo da može ostvariti brzo punjenje baterije, već i eliminirati nedosljednost pojedinačnih ćelija. Izjednačujuća strategija kontrole punjenja za učinke životnog ciklusa baterije. Konkretno, preko signala prekidača, ukupna energija litij-ionskog paketa baterija se nadopunjuje s jednom baterijom ili se energija jedne baterije pretvara u cjelokupni paket baterija. Tijekom procesa punjenja baterije, detekcijom vrijednosti napona svake pojedinačne ćelije, kada napon jedne ćelije dosegne određenu vrijednost, modul za balansiranje počinje raditi. Struja punjenja u jednoj bateriji se dijeli kako bi se smanjio napon punjenja, a podijeljenu struju pretvara modul kako bi povratio energiju na sabirnicu za punjenje kako bi se postigla svrha ravnoteže.
Netko je predložio rješenje za izjednačavanje punjenja s promjenjivom stopom. Ideja izjednačavanja ove metode je samo opskrba dodatnom energijom jednoj bateriji s niskom energijom, što sprječava proces izdvajanja energije iz jedne baterije s više energije, što uvelike pojednostavljuje proces. Topologija kruga za izjednačavanje. To znači da se različite brzine punjenja koriste za punjenje pojedinačnih ćelija različitih energetskih stanja, kako bi se postigao dobar učinak ravnoteže.
3. Brzina pražnjenja
Brzina pražnjenja je ključni pokazatelj za snažne litij{0}}ionske baterije. Visoka brzina pražnjenja baterije je test za pozitivne i negativne materijale elektrode i elektrolite. Za materijal pozitivne elektrode litij-željezo-fosfat, njegova struktura je stabilna, naprezanje tijekom punjenja i pražnjenja je malo i ima osnovne uvjete za visoko strujno pražnjenje, ali je nedostatak loša vodljivost litij-željezo-fosfata. Brzina difuzije litijevih iona u elektrolitu važan je čimbenik koji utječe na brzinu pražnjenja baterije, a difuzija iona u bateriji usko je povezana sa strukturom baterije i koncentracijom elektrolita.
Stoga različite brzine pražnjenja dovode do različitog vremena pražnjenja i platformi napona pražnjenja baterija, što zauzvrat dovodi do različitih kapaciteta pražnjenja, što je posebno očito kod paralelnih baterija. Stoga je potrebno odabrati odgovarajuću brzinu pražnjenja. Upotrebljivi kapacitet baterije opada kako se struja pražnjenja povećava.
Jiang Cuina i sur. proučavao je učinak brzine pražnjenja na kapacitet litij-željezo-fosfatnih baterija koje se može osloboditi. Grupa pojedinačnih ćelija s dobrom početnom konzistencijom iste vrste napunjena je na 3,8 V pri 1C struji, a zatim napunjena na 0.1, 0.2, Brzine pražnjenja od {{7} }.5, 1, 2 i 3C su ispražnjeni na 2,5V, a krivulja odnosa između napona i ispražnjene snage je zabilježena, kao što je prikazano na slici 1. Eksperimentalni rezultati pokazuju da je oslobođeni kapacitet 1 i 2C 97,8 posto, odnosno 96,5 posto oslobođenog kapaciteta C/3, a oslobođena energija je 97,2 posto, odnosno 94,3 posto energije koju oslobađa C/3. Povećanjem, kapacitet i energija koju oslobađa litij{27}}ionska baterija značajno se smanjuju.
Kada se litij{0}}ionska baterija isprazni, općenito se koristi nacionalni standard 1C, a maksimalna struja pražnjenja obično je ograničena na 23C. Kada se isprazni velika struja, doći će do velikog porasta temperature i dovesti do gubitka energije. Stoga je potrebno pratiti temperaturu baterije u realnom vremenu kako bi se spriječilo oštećenje baterije zbog previsoke temperature i smanjio vijek trajanja baterije.
4. Temperaturni uvjeti
Temperatura značajno utječe na aktivnost i performanse elektrolita materijala elektrode unutar baterije. Previsoka i preniska temperatura imaju veći utjecaj na kapacitet baterije.
Pri niskim temperaturama značajno se smanjuje aktivnost baterije, smanjuje se sposobnost interkalacije i ekstrakcije litija, povećava se unutarnji otpor i polarizacijski napon baterije, smanjuje se stvarni iskoristivi kapacitet, smanjuje se kapacitet pražnjenja baterije , platforma za pražnjenje je niska i veća je vjerojatnost da će baterija dostići napon{0}}isključivanja pražnjenja. Kako se raspoloživi kapacitet baterije smanjuje, smanjuje se i učinkovitost korištenja energije baterije.
Kada temperatura poraste, ekstrakcija i umetanje litijevih iona između pozitivne i negativne elektrode postaju aktivni, tako da se unutarnji otpor baterije smanjuje, a vrijeme stabilnosti unutarnjeg otpora postaje duže, što povećava količinu mobilnosti elektrona u bateriji. vanjski krug i kapacitet je učinkovitiji. igra. Međutim, ako baterija dulje vrijeme radi u okruženju visoke temperature, stabilnost pozitivne rešetkaste strukture će se pogoršati, sigurnost baterije će biti smanjena, a životni vijek baterije će se značajno skratiti.
Li Zhe i sur. proučavao je utjecaj temperature na stvarni kapacitet pražnjenja baterije i bilježio omjer stvarnog kapaciteta pražnjenja baterije i standardnog kapaciteta pražnjenja (1C pražnjenje na 25 stupnjeva) pri različitim temperaturama. Prilagodite promjenu kapaciteta baterije s temperaturom i dobijete: U formuli: C je kapacitet baterije; T je temperatura; R2 je koeficijent korelacije uklapanja. Eksperimenti pokazuju da kapacitet baterije vrlo brzo opada pri niskoj temperaturi, dok kapacitet raste s porastom temperature pri približno normalnoj temperaturi. Kapacitet baterije pri -40 stupnju je samo 1/3 nominalne vrijednosti, dok se pri 0 stupnjeva do 60 stupnjeva kapacitet baterije povećava sa 80 posto nominalnog kapaciteta na 100 posto.
Analiza pokazuje da je brzina promjene omskog unutarnjeg otpora pri niskoj temperaturi veća od one pri visokoj, što ukazuje da niska temperatura očitije utječe na aktivnost baterije, čime utječe na snagu baterije koja se može isprazniti. Kako temperatura raste, omski unutarnji otpor i polarizacijski unutarnji otpor procesa punjenja i pražnjenja se smanjuju. Međutim, na višim temperaturama, ravnoteža kemijske reakcije u bateriji i stabilnost materijala bit će uništeni, što će rezultirati mogućim nuspojavama, koje će utjecati na kapacitet baterije i unutarnji otpor, što će rezultirati skraćenim životnim ciklusom, pa čak i smanjenom sigurnošću.
Stoga će i visoke i niske temperature utjecati na performanse i vijek trajanja litij-željezo-fosfatnih baterija. U stvarnom radnom procesu treba koristiti metode poput upravljanja toplinom nove baterije kako bi se osiguralo da baterija radi u prikladnim temperaturnim uvjetima. U testu paketa baterija može se uspostaviti prostorija za ispitivanje konstantne temperature od 25 stupnjeva.
