Kako poboljšati konzistenciju litij baterija
Vozila nove energije postaju sve popularnija. Kada se litij baterije koriste kao izvor napajanja električnih vozila, zbog zahtjeva velike snage i velikog kapaciteta, pojedinačne litij-ionske baterije ne mogu ispuniti zahtjeve, pa je litij-ionske baterije potrebno spojiti serijski i paralelno. Koristi se u kombinaciji.
Međutim, nedosljednost između pojedinačnih ćelija često uzrokuje probleme kao što su prekomjerni pad kapaciteta i kratak vijek trajanja baterije tijekom ciklusa. Odabir baterija što je moguće dosljednije izvedbe za grupiranje od velikog je značaja za promicanje i primjenu litij-ionskih baterija u energetskim baterijama. Sada napravite jednostavnu analizu iz nekoliko aspekata:
1 Analiza nedosljednosti
1.1 Definicija nedosljednosti Nedosljednost paketa litij-ionskih baterija odnosi se na određenu razliku u parametrima kao što su napon, kapacitet, unutarnji otpor, vijek trajanja, utjecaj temperature i brzina samopražnjenja nakon pojedinačnih ćelija iste specifikacije i oblika modela baterijski paket. Nakon što je pojedinačna baterija proizvedena, postoji određena razlika u samoj početnoj izvedbi. Uz korištenje baterija, te se razlike u performansama i dalje gomilaju. U isto vrijeme, budući da okruženje korištenja svake pojedine baterije u baterijskom paketu nije potpuno isto, to također uzrokuje postupno povećanje nedosljednosti jedne baterije, čime se ubrzava degradacija performansi baterije i konačno uzrokuje prerano propadne. 1.2 Učinkovitost nedosljednosti Nedosljednost litij-ionskih baterija uglavnom se očituje u dva aspekta: razlika u parametrima performansi baterije (kapacitet baterije, unutarnji otpor i brzina samopražnjenja, itd.) i razlika u stanju napunjenosti baterije (SOC ). Dai Haifeng i sur. otkrili da je distribucija razlike u kapacitetu između baterijskih ćelija bliska Weir raspodjeli, a disperzija unutarnjeg otpora je značajnija od one kapaciteta, a unutarnji otpor iste serije baterija općenito zadovoljava zakon normalne distribucije , samopražnjenje Brzina također predstavlja približno normalnu distribuciju. SOC karakterizira stanje napunjenosti baterije, što je omjer preostalog kapaciteta baterije i nazivnog kapaciteta. Jie Jing i sur. vjeruju da je zbog nedosljednosti baterije, stopa opadanja kapaciteta baterije različita, što rezultira razlikom u maksimalnom iskoristivom kapacitetu između baterija. Brzina promjene SOC-a baterije malog kapaciteta je brža od one kod baterije velikog kapaciteta, a napon prekida se postiže brže tijekom punjenja i pražnjenja.
1.3 Uzroci nedosljednosti Postoji mnogo razloga za nedosljednost litij-ionskih baterija, uglavnom u procesu proizvodnje i korištenja. Svaki aspekt proizvodnog procesa, kao što je ujednačenost kaše tijekom doziranja, kontrola površinske gustoće i površinske napetosti tijekom oblaganja, itd., prouzročit će razliku u izvedbi jedne ćelije. Luo Yu i sur. proučavao je utjecaj proizvodnje litij-ionskih baterija i proizvodnih procesa na konzistentnost baterije i usredotočio se na utjecaj procesa proizvodnje litij-ionskih baterija sustava veziva na bazi vode na konzistentnost baterije. Tijekom korištenja baterije, Xie Jiao i drugi vjeruju da će način povezivanja, strukturni dijelovi/uređaji, radni uvjeti i okoliš utjecati na konzistentnost baterije. Budući da je energija koju troši svaka spojna točka nedosljedna, performanse i stopa starenja svake komponente ili strukture također su nedosljedni, pa je i utjecaj na bateriju nedosljedan. Osim toga, zbog različitog položaja svake pojedinačne ćelije u bateriji, različite temperature i različite degradacije performansi, to će pojačati nedosljednost jedne ćelije.
2 načina za poboljšanje konzistentnosti baterije
2.1 Kontrola procesa proizvodnje Kontrola proizvodnog procesa uglavnom se provodi s dva aspekta: sirovina i proizvodnih procesa. Što se tiče sirovina, pokušajte odabrati istu seriju sirovina kako biste osigurali dosljednost veličine čestica i performansi sirovina. U proizvodnom procesu, cijeli proizvodni proces mora biti strogo kontroliran, kao što je osiguravanje da se kaša ravnomjerno miješa i ne stavlja dulje vrijeme, kontroliranje brzine stroja za premazivanje kako bi se osigurala debljina i ujednačenost premaza, izgled stupa, te vaganje i klasifikacija. , Kontrolirajte volumen ubrizgavanja, formiranje, odvajanje volumena, uvjete skladištenja itd. Luo Yu je odredio ključne procese koji imaju značajan utjecaj na konzistentnost litij-ionskih baterija kroz istraživanje tehnologije pripreme litij-ionskih baterija, uključujući šarže miješanje, premazivanje, valjanje, namatanje/laminiranje, ubrizgavanje tekućine i formiranje. Također se provode dubinsko istraživanje i analiza odnosa između ključnih parametara procesa i performansi baterije.
2.2 Kontrola procesa konfiguracije
Kontrola procesa montaže uglavnom se odnosi na sortiranje baterija. Paket baterija prihvaća baterije ujednačenih specifikacija i modela, a napon, kapacitet, unutarnji otpor itd. baterija moraju se izmjeriti kako bi se osigurala dosljednost početne izvedbe baterija. Kroz istraživanje, Xu Haitao i sur. otkrili su da kada je baterijski paket sastavljen, razlika napona pojedinačnih ćelija je važan čimbenik koji utječe na konzistentnost pojedinačnih ćelija na kraju punjenja i pražnjenja baterije. Razlika u unutarnjem otporu pojedinačnih ćelija uzrokuje punjenje baterije Tijekom procesa pražnjenja, naponska platforma svake pojedine baterije je prilično različita. Wang Linxia i drugi analizirali su nedosljednost pojedinačnih ćelija u litij-ionskim serijski paralelnim baterijama i analizirali glavne čimbenike koji utječu na paralelne baterije. Stupanj utjecaja baterijskog paketa daje potrebnu osnovu za sastavljeni baterijski paket. Chen Ping i sur. proučavao je utjecaj brzine pražnjenja na konzistentnost konfiguracije baterije i otkrio da se s povećanjem brzine pražnjenja pojačava nedosljednost baterije, čime se postiže učinak eliminacije loših baterija.
2.3 Kontrola procesa korištenja i održavanja za praćenje baterije u stvarnom vremenu. Konzistencija baterije se provjerava kada se baterija sastavlja, što može osigurati konzistentnost baterije u početnoj fazi korištenja. Baterija se prati u stvarnom vremenu tijekom korištenja, a problemi s dosljednošću tijekom korištenja mogu se promatrati u stvarnom vremenu. Međutim, kada je konzistencija loša, nadzorni krug će prekinuti krug za punjenje i pražnjenje, a performanse će biti smanjene. Mora se pronaći ravnoteža između to dvoje. Baterija s ekstremnim parametrima također se može prilagoditi ili zamijeniti na vrijeme kroz praćenje u stvarnom vremenu kako bi se osiguralo da se nedosljednost baterije neće proširiti tijekom vremena. Uvesti uravnotežen sustav upravljanja. Usvojite odgovarajuću strategiju ekvilizacije i ekvilizacijski krug za inteligentno upravljanje baterijom. Trenutne zajedničke strategije uravnoteženja uključuju strategiju uravnoteženja temeljenu na vanjskom naponu, strategiju uravnoteženja temeljenu na SOC-u i strategiju uravnoteženja temeljenu na kapacitetu. Krug za izjednačavanje se prema načinu potrošnje energije može podijeliti na pasivno i aktivno izravnanje. Među njima, aktivno izjednačavanje može ostvariti protok energije bez gubitaka između baterija, što je vruća tema istraživanja u zemlji i inozemstvu. Uobičajene metode u aktivnom balansiranju uključuju metodu premošćavanja baterije, metodu komutiranih kondenzatora, metodu komutirane induktivnosti i metodu DC/DC pretvorbe.
Upravljanje toplinom baterije. Osim održavanja radne temperature baterije unutar optimalnog raspona, upravljanje toplinom baterije također treba nastojati osigurati dosljednost temperaturnih uvjeta između baterija, kako bi se učinkovito osigurala dosljednost performansi između baterija. Koristite razumne strategije kontrole. Kada izlazna snaga dopušta, pokušajte smanjiti dubinu pražnjenja baterije, a istovremeno izbjegavajte prekomjerno punjenje baterije, što može produžiti životni vijek baterije. Ojačajte održavanje baterija. U redovitim intervalima obavljajte niskostrujno punjenje baterije za održavanje i pazite na čišćenje.
3 Način sastavljanja litij-ionske baterije
3.1 Metoda usklađivanja napona Metoda usklađivanja napona može se podijeliti na statičku metodu usklađivanja napona i metodu dinamičkog usklađivanja napona. Metoda statičkog usklađivanja napona naziva se i metoda usklađivanja bez opterećenja. Ne nosi opterećenje i uzima u obzir samo samu bateriju. Mjeri stopu samopražnjenja u potpuno napunjenom stanju odabrane pojedinačne baterije nakon nekoliko desetaka dana stajanja i različitih razdoblja skladištenja u potpuno napunjenom stanju. Napon otvorenog kruga unutarnje baterije, ova metoda je najjednostavnija operacija, ali nije točna. Metoda dinamičkog usklađivanja napona istražuje naponsku situaciju s opterećenjem, ali ne uzima u obzir čimbenike kao što su promjene opterećenja, pa nije točna.
3.2 Metoda statičkog usklađivanja kapaciteta puni i prazni bateriju pod zadanim uvjetima, izračunava kapacitet iz struje pražnjenja i vremena pražnjenja i usklađuje bateriju prema kapacitetu. Ova metoda je jednostavna i laka za implementaciju, ali može odražavati samo da baterija ima isti kapacitet pod određenim uvjetima, te ne može objasniti potpune radne karakteristike baterije, te ima određena ograničenja.
3.3 Metoda usklađivanja unutarnjeg otpora uglavnom uzima u obzir unutarnji otpor jedne baterije. Ova metoda može postići brzo mjerenje, ali budući da će se unutarnji otpor baterije mijenjati s postupkom pražnjenja, teško je točno odrediti unutarnji otpor.
3.4 Metoda uparivanja s više parametara istovremeno uzima u obzir kapacitet, unutarnji otpor, napon, brzinu samopražnjenja i druge vanjske uvjete kako bi sveobuhvatno procijenila bateriju i može bolje dosljedno razvrstati baterijski paket. Međutim, premisa ove metode je da sortiranje po jednom parametru mora biti točno i dugotrajno.
3.5 Metoda dinamičkog grupiranja karakteristika Metoda dinamičkog grupiranja karakteristika koristi karakterističnu krivulju punjenja i pražnjenja baterije za sortiranje baterija za grupiranje. Krivulja punjenja i pražnjenja može odražavati većinu karakteristika baterije, a korištenje metode usklađivanja dinamičkih karakteristika može osigurati dosljednost različitih pokazatelja performansi baterije. Mnogo je podataka u metodi usklađivanja dinamičkih karakteristika, koja se obično ostvaruje suradnjom računalnih programa. Osim toga, ova metoda smanjuje stopu iskorištenja baterije, što ne doprinosi smanjenju troškova sastava baterije. Određivanje standardne krivulje ili referentne krivulje također je teška točka u njezinoj provedbi. 4. Zaključak
Razlog nedosljednosti baterije je uglavnom u proizvodnji i korištenju baterije.
Mjere za poboljšanje konzistentnosti baterije uglavnom uključuju sljedeća tri aspekta:
1. Strogo kontrolirati proizvodni proces s dva aspekta sirovina i tehnologije proizvodnje;
2. Koristite znanstveniju metodu sortiranja i pokušajte odabrati baterije s istim početnim učinkom za grupiranje;
3. U procesu korištenja i održavanja baterije, nadgledajte bateriju u stvarnom vremenu, uvedite uravnotežen sustav upravljanja, usvojite razumnu strategiju kontrole, provodite toplinsko upravljanje baterijom i pojačajte održavanje baterijskog paketa.
