Kako poboljšati konzistentnost litijumskih baterija
Vozila nove energije postaju sve popularnija. Kada se litijumske baterije koriste kao izvor napajanja električnih vozila, zbog zahteva velike snage i velikog kapaciteta, pojedinačne litijum-jonske baterije ne mogu ispuniti zahteve, pa je litijum-jonske 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 tokom ciklusa. Odabir baterija sa što konzistentnijim performansama za grupisanje je od velikog značaja za promociju i primjenu litijum-jonskih baterija u energetskim baterijama. Sada napravite jednostavnu analizu iz nekoliko aspekata:
1 Analiza nedosljednosti
1.1 Definicija nedosljednosti Nedosljednost litijum-jonske baterije se odnosi na određenu razliku u parametrima kao što su napon, kapacitet, unutrašnji 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 samom početku rada. Uz korištenje baterija, ove razlike u performansama nastavljaju da se akumuliraju. U isto vrijeme, budući da okruženje korištenja svake pojedinačne baterije u baterijskom paketu nije potpuno isto, to također uzrokuje da se nepostojanost jedne baterije postepeno povećava, čime se ubrzava degradacija performansi baterije i konačno uzrokuje prerano propadne. 1.2 Performanse nedosljednosti Nedosljednost litijum-jonskih baterija se uglavnom manifestuje u dva aspekta: razlika u parametrima performansi baterije (kapacitet baterije, unutrašnji otpor i brzina samopražnjenja, itd.) i razlika u stanju napunjenosti baterije (SOC). ). Dai Haifeng i dr. otkrili da je distribucija razlike u kapacitetu između baterija baterija bliska Weir raspodjeli, a disperzija unutrašnjeg otpora je značajnija od one kapaciteta, a unutrašnji 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 dr. vjeruju da je zbog nekonzistentnosti baterije brzina opadanja kapaciteta baterije različita, što rezultira razlikom u maksimalnom upotrebljivom kapacitetu između baterija. Brzina promjene SOC baterije malog kapaciteta je brža od one kod baterije velikog kapaciteta, a napon prekida se postiže brže tokom punjenja i pražnjenja.
1.3 Uzroci nedosljednosti Postoji mnogo razloga za nedosljednost litijum-jonskih baterija, uglavnom u procesu proizvodnje i procesa upotrebe. Svaki aspekt proizvodnog procesa, kao što je ujednačenost suspenzije tokom doziranja, kontrola površinske gustine i površinske napetosti tokom oblaganja, itd., će uzrokovati razliku u performansama jedne ćelije. Luo Yu et al. proučavao je uticaj proizvodnje litijum-jonskih baterija i proizvodnih procesa na konzistentnost baterije i fokusirao se na uticaj procesa proizvodnje litijum-jonskih baterija na bazi vodenog vezivnog procesa na konzistentnost baterije. Tokom upotrebe baterije, Xie Jiao i drugi vjeruju da će način povezivanja, strukturni dijelovi/uređaji, radni uvjeti i okruženje utjecati na konzistentnost baterije. Budući da je energija koju troši svaka tačka veze nedosljedna, performanse i stopa starenja svake komponente ili strukture su također nedosljedni, tako da je i utjecaj na bateriju nedosljedan. Osim toga, zbog različite lokacije 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 se uglavnom provodi sa dva aspekta: sirovina i proizvodnih procesa. Što se tiče sirovina, pokušajte da odaberete istu seriju sirovina kako biste osigurali konzistentnost veličine čestica i performansi sirovina. U procesu proizvodnje, cijeli proizvodni proces mora biti strogo kontroliran, kao što je osiguravanje da se suspenzija ravnomjerno miješa i ne stavlja na duže vrijeme, kontroliranje brzine mašine za premazivanje kako bi se osigurala debljina i ujednačenost premaza, izgled stupa, te vaganje i klasifikacija. , Kontrolišite zapreminu ubrizgavanja, formiranje, odvajanje zapremine, uslove skladištenja, itd. Luo Yu je odredio ključne procese koji imaju značajan uticaj na konzistentnost litijum-jonskih baterija kroz istraživanje tehnologije pripreme litijum-jonskih baterija, uključujući doziranje miješanje, premazivanje, valjanje, namotavanje/laminiranje, ubrizgavanje tekućine i formiranje. Takođe se vrše 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 koristi baterije ujednačenih specifikacija i modela, a napon, kapacitet, unutrašnji otpor itd. baterija moraju se izmjeriti kako bi se osigurala konzistentnost početnih performansi baterija. Kroz istraživanje, Xu Haitao et al. otkrili su da kada je baterija sastavljena, razlika napona pojedinačnih ćelija je važan faktor koji utiče na konzistentnost pojedinačnih ćelija na kraju punjenja i pražnjenja baterije. Razlika u unutrašnjem otporu pojedinačnih ćelija uzrokuje punjenje baterije. Tokom procesa pražnjenja, naponska platforma svake pojedine baterije je prilično različita. Wang Linxia i drugi analizirali su nedosljednost pojedinačnih ćelija u litijum-jonskim serijski paralelnim baterijama i analizirali glavne faktore koji utiču na paralelne baterije. Stepen uticaja baterijskog paketa daje neophodnu osnovu za sastavljeni akumulator. Chen Ping et al. proučavao je utjecaj brzine pražnjenja na konzistentnost konfiguracije baterije i otkrio da se s povećanjem brzine pražnjenja pojačava nedosljednost baterije, čime se postiže efekat eliminacije loših baterija.
2.3 Upotreba i kontrola procesa održavanja za praćenje baterije u realnom vremenu. Konzistentnost baterije se provjerava kada se baterija sklopi, što može osigurati konzistentnost baterije u početnoj fazi korištenja. Baterija se prati u realnom vremenu tokom upotrebe, a problemi konzistentnosti tokom upotrebe mogu se posmatrati u realnom vremenu. Međutim, kada je konzistentnost loša, strujni krug će prekinuti krug za punjenje i pražnjenje, a performanse će biti smanjene. Mora se pronaći balans između to dvoje. Baterija ekstremnih parametara se također može prilagoditi ili zamijeniti na vrijeme kroz praćenje u realnom vremenu kako bi se osiguralo da se nedosljednost baterije neće proširiti tokom vremena. Uvesti uravnotežen sistem upravljanja. Usvojite odgovarajuću strategiju ekvilizacije i ekvilizacijski krug za inteligentno upravljanje baterijom. Trenutne zajedničke strategije balansiranja uključuju strategiju balansiranja zasnovanu na eksternom naponu, strategiju balansiranja zasnovanu na SOC-u i strategiju balansiranja zasnovanu na kapacitetu. Krug ekvilizacije se prema načinu potrošnje energije može podijeliti na pasivno i aktivno izjednačavanje. Među njima, aktivno izjednačavanje može ostvariti protok energije bez gubitaka između baterija, što je vruća tema istraživanja u zemlji i inostranstvu. Često korištene metode u aktivnom balansiranju uključuju metodu bajpasa baterije, metodu komutiranih kondenzatora, metodu komutirane induktivnosti i DC/DC metodu konverzije.
Termičko upravljanje baterijom. Pored održavanja radne temperature baterijskog paketa u optimalnom opsegu, termičko upravljanje baterijom takođe treba da pokuša da obezbedi konzistentnost temperaturnih uslova između baterija, kako bi se efikasno obezbedila konzistentnost performansi između baterija. Koristite razumne strategije kontrole. Kada izlazna snaga dozvoljava, pokušajte da smanjite dubinu pražnjenja baterije, a istovremeno izbegavajte prekomerno punjenje baterije, što može produžiti životni vek baterije. Ojačajte održavanje baterija. Redovno obavljajte punjenje baterije pri maloj struji za održavanje i pazite na čišćenje.
3 Način sastavljanja litijum-jonske baterije
3.1 Metoda usklađivanja napona Metoda usklađivanja napona može se podijeliti na metodu statičkog usklađivanja napona i metodu dinamičkog usklađivanja napona. Metoda usklađivanja statičkog napona naziva se i metoda usklađivanja bez opterećenja. Ne nosi opterećenje i uzima u obzir samo samu bateriju. Mjeri brzinu samopražnjenja u potpuno napunjenom stanju odabrane pojedinačne baterije nakon desetina dana stajanja i različitih perioda skladištenja u potpuno napunjenom stanju. Napon otvorenog kruga unutrašnje baterije, ova metoda je najjednostavnija operacija, ali nije tačna. Metoda dinamičkog usklađivanja napona istražuje naponsku situaciju sa opterećenjem, ali ne uzima u obzir faktore kao što su promjene opterećenja, tako da nije tačna.
3.2 Metoda statičkog usklađivanja kapaciteta puni i prazni bateriju pod zadanim uslovima, izračunava kapacitet iz struje pražnjenja i vremena pražnjenja i usklađuje bateriju prema kapacitetu. Ova metoda je jednostavna i laka za implementaciju, ali može samo odražavati da baterija ima isti kapacitet pod određenim uvjetima, i ne može objasniti kompletne radne karakteristike baterije, te ima određena ograničenja.
3.3 Metoda usklađivanja unutrašnjeg otpora uglavnom uzima u obzir unutrašnji otpor jedne baterije. Ovom metodom se može postići brzo mjerenje, ali budući da će se unutrašnji otpor baterije mijenjati s procesom pražnjenja, teško je precizno odrediti unutarnji otpor.
3.4 Metoda uparivanja više parametara istovremeno uzima u obzir kapacitet, unutrašnji otpor, napon, brzinu samopražnjenja i druge vanjske uslove kako bi sveobuhvatno procijenio bateriju i može bolje konzistentnije sortirati bateriju. Međutim, premisa ove metode je da sortiranje po jednom parametru mora biti precizno i dugotrajno.
3.5 Metoda dinamičkog grupisanja karakteristika Metoda dinamičkog grupisanja karakteristika koristi karakterističnu krivu punjenja i pražnjenja baterije za sortiranje baterija za grupisanje. Krivulja punjenja i pražnjenja može odražavati većinu karakteristika baterije, a korištenje metode usklađivanja dinamičkih karakteristika može osigurati konzistentnost različitih pokazatelja performansi baterije. Mnogo je podataka u metodi usklađivanja dinamičkih karakteristika, koja se obično ostvaruje kooperacijom računarskih programa. Osim toga, ova metoda smanjuje stopu iskorištenja baterije, što ne doprinosi smanjenju troškova sastava baterije. Određivanje standardne krive ili referentne krive je također teška tačka u njenoj implementaciji. 4 Zaključak
Razlog nedosljednosti baterije je uglavnom u proizvodnji i korištenju baterije.
Mjere za poboljšanje konzistentnosti baterije uglavnom uključuju sljedeća tri aspekta:
1. Strogo kontrolisati proizvodni proces sa dva aspekta sirovina i tehnologije proizvodnje;
2. Koristite naučniji metod sortiranja i pokušajte da izaberete baterije sa istim početnim performansama za grupisanje;
3. U procesu upotrebe i održavanja baterije, nadgledajte bateriju u realnom vremenu, uvedite uravnotežen sistem upravljanja, usvojite razumnu strategiju kontrole, provodite termalno upravljanje baterijom i pojačajte održavanje baterijskog paketa.
