Faktorer, der påvirker PACK-afladningskapaciteten for lithium-ion-batterier

lithium-ion-1

Lithium-ion batteri PACK er et vigtigt produkt, der udfører elektrisk ydeevnetest efter screening, gruppering, gruppering og samling af cellen, og afgør, om kapaciteten og trykforskellen er kvalificeret.

Batteri serie-parallel monomer er konsistensen mellem til særlige overvejelser i batteripakken, har kun god kapacitet, opladet tilstand, såsom intern modstand, selvafladningskonsistens kan opnås til at spille og frigive, batterikapacitet, hvis dårlig konsistens kan alvorligt påvirke hele batteriets ydeevne, selv årsag til opladning eller afladning, at de forårsager sikkert skjulte problemer.God sammensætningsmetode er en effektiv måde at forbedre konsistensen af ​​monomer på.

Lithium-ion-batteriet er begrænset af den omgivende temperatur, for høj eller for lav temperatur vil påvirke batterikapaciteten.Batteriets cykluslevetid kan blive påvirket, hvis batteriet arbejder ved høj temperatur i lang tid.Hvis temperaturen er for lav, vil kapaciteten være svær at spille.Afladningshastigheden afspejler batteriets kapacitet til at oplade og aflade ved høj strøm.Hvis afladningshastigheden er for lille, er opladnings- og afladningshastigheden langsom, hvilket påvirker testeffektiviteten.Hvis hastigheden er for stor, vil kapaciteten blive reduceret på grund af batteriets polarisationseffekt og termiske effekt, så det er nødvendigt at vælge den passende opladnings- og afladningshastighed.

1. Konsistens af konfiguration

Godt arrangement kan ikke kun forbedre cellens udnyttelsesgrad, men også kontrollere cellens konsistens, hvilket er grundlaget for at opnå god afladningskapacitet og cyklusstabilitet af batteripakken.Imidlertid vil spredningsgraden af ​​AC-impedans blive intensiveret i tilfælde af dårlig batterikapacitet, hvilket vil svække cyklusydelsen og den tilgængelige kapacitet af batteripakken.Der foreslås en metode til batterikonfiguration baseret på den karakteristiske vektor af batterier.Denne funktionsvektor afspejler ligheden mellem lade- og afladningsspændingsdataene for et enkelt batteri og for et standardbatteri.Jo tættere batteriets ladnings-afladningskurve er på standardkurven, jo større er ligheden, og jo tættere er korrelationskoefficienten på 1. Denne metode er hovedsageligt baseret på korrelationskoefficienten for monomerspænding, kombineret med andre parametre til opnå bedre resultater.Vanskeligheden ved denne fremgangsmåde er at levere en standard batterifunktionsvektor.På grund af produktionsniveaubegrænsninger er der bundet til forskelle mellem de celler, der produceres i hver batch, og det er meget vanskeligt at få en egenskabsvektor, der er egnet til hver batch.

Kvantitativ analyse blev brugt til at analysere forskelsevalueringsmetoden mellem enkelte celler.For det første blev de vigtigste punkter, der påvirker batteriets ydeevne, udtrukket ved matematisk metode, og derefter blev den matematiske abstraktion udført for at realisere den omfattende evaluering og sammenligning af batteriets ydeevne.Den kvalitative analyse af batteriets ydeevne blev omdannet til kvantitativ analyse, og en praktisk simpel metode til optimal allokering af batteriets ydeevne blev fremlagt.Er foreslået baseret på cellevalg sæt omfattende præstationsevalueringssystem, vil være subjektiv Delphi grad af grå korrelation grad og objektiv måling, batteri multi-parameter grå korrelation model er etableret, og overvinde ensidigheden af ​​enkelt indeks som evaluering standard, implementerer ydelsesevalueringen af ​​power type power lithium ion batteri, Korrelationsgraden opnået fra evalueringsresultaterne giver et pålideligt teoretisk grundlag for senere valg og allokering af batterier.

Vigtige dynamiske egenskaber med gruppemetoden er i henhold til batteriopladnings- og afladningskurven for at opnå funktionen med gruppe, dets konkrete implementeringstrin er at udtrække trækpunktet på kurven, først for at danne en trækvektor, i henhold til hver kurve mellem afstanden mellem funktionsvektoren for sættet af indikatorer, ved at vælge passende algoritmer til at realisere klassificeringen af ​​kurven, og derefter fuldføre batteriet i gruppeprocessen.Denne metode tager højde for ydelsesvariationen af ​​batteriet under drift.På baggrund af dette vælges andre passende parametre til at udføre batterikonfiguration, og batteriet med relativt ensartet ydeevne kan sorteres.

2. Opladningsmetode

Det korrekte opladningssystem har en vigtig effekt på batteriernes afladningskapacitet.Hvis ladedybden er lav, vil afladningskapaciteten falde tilsvarende.Hvis ladedybden er for lav, vil de kemiske aktive stoffer i batteriet blive påvirket, og der vil blive forårsaget uoprettelig skade, hvilket reducerer batteriets kapacitet og levetid.Derfor bør passende opladningshastighed, øvre grænsespænding og konstant spændingsafskæringsstrøm vælges for at sikre, at ladekapaciteten kan opnås, samtidig med at opladningseffektiviteten og sikkerheden og stabiliteten optimeres.På nuværende tidspunkt anvender power lithium-ion-batteriet for det meste konstant strøm - konstant spænding opladningstilstand.Ved at analysere konstantstrøms- og konstantspændingsopladningsresultaterne for lithiumjernfosfatsystem- og ternære systembatterier under forskellige ladestrømme og forskellige afskæringsspændinger, kan det ses, at:(1) når ladeafskæringsspændingen er til tiden, stiger ladestrømmen, konstantstrømforholdet falder, opladningstiden falder, men energiforbruget stiger;(2) Når ladestrømmen er til tiden, med faldet i ladeafskæringsspændingen, falder det konstante strømopladningsforhold, både ladekapacitet og energi falder.For at sikre batterikapaciteten bør ladespændingen for lithiumjernfosfatbatteri ikke være lavere end 3,4V.For at balancere opladningstid og energitab skal du vælge den passende ladestrøm og afbrydelsestid.

Konsistensen af ​​SOC for hver monomer bestemmer i vid udstrækning batteripakkens afladningskapacitet, og balanceret opladning giver mulighed for at realisere ligheden mellem den indledende SOC-platform for hver monomerudladning, hvilket kan forbedre afladningskapaciteten og afladningseffektiviteten (afladningskapacitet/konfigurationskapacitet) ).Balanceringstilstanden under opladning refererer til balanceringen af ​​det power-lithium-ion-batteri i opladningsprocessen.Den begynder generelt at balancere, når batteripakkens spænding når eller er højere end den indstillede spænding, og forhindrer overopladning ved at reducere ladestrømmen.

I henhold til de forskellige tilstande af individuelle celler i batteripakken blev der foreslået en balanceret opladningskontrolstrategi for at realisere hurtig opladning af batteripakken og eliminere indflydelsen af ​​inkonsekvente individuelle celler på batteripakkens cykluslevetid ved at finjustere opladningen strøm af individuelle celler gennem den balancerede opladningskontrolkredsløbsmodel af batteripakken.Helt konkret kan lithium-ion-batteripakkens samlede energi suppleres til det enkelte batteri ved at skifte signaler, eller energien fra det enkelte batteri kan konverteres til den samlede batteripakke.Under opladning af batteristrengen kontrollerer balanceringsmodulet spændingen på hvert batteri.Når spændingen når en vis værdi, begynder balanceringsmodulet at arbejde.Ladestrømmen i det enkelte batteri shuntes for at reducere ladespændingen, og energien føres tilbage til ladebussen gennem modulet til konvertering for at opnå balanceformålet.

Nogle mennesker foreslår en løsning med variationel ladningsudligning.Udligningstanken med denne metode er, at der kun tilføres ekstra energi til den enkelte celle med lav energi, hvilket forhindrer processen med at udtage energien fra den enkelte celle med høj energi, hvilket i høj grad forenkler topologien af ​​udligningskredsløbet.Det vil sige, at der bruges forskellige ladehastigheder til at oplade individuelle batterier med forskellige energitilstande for at opnå en god balanceeffekt.

3. Udledningshastighed

Afladningshastighed er et meget vigtigt indeks for strømtype lithium-ion-batterier.Batteriets store afladningshastighed er en test for positive og negative elektrodematerialer og elektrolyt.Hvad angår lithiumjernfosfat, har det en stabil struktur, lille belastning under opladning og afladning og har de grundlæggende betingelser for stor strømudledning, men den ugunstige faktor er den dårlige ledningsevne af lithiumjernfosfat.Diffusionshastigheden af ​​lithium-ion i elektrolyt er en vigtig faktor, der påvirker batteriets afladningshastighed, og spredningen af ​​ion i batteriet er tæt forbundet med batteriets struktur og elektrolytkoncentration.

Derfor fører forskellige afladningshastigheder til forskellige afladningstider og afladningsspændingsplatforme for batterier, hvilket fører til forskellige afladningskapaciteter, især for parallelle batterier.Derfor bør passende udledningshastighed vælges.Batteriets tilgængelige kapacitet falder med stigningen i afladningsstrømmen.

Jiang Cuina osv. at studere afladningshastigheden af ​​jernfosfat lithium-ion batteri monomer kan aflade kapacitet, indflydelsen af ​​et sæt af samme type indledende konsistens bedre monomer batteri er i 1 c nuværende ladning til 3,8 V, derefter henholdsvis med 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3 c afladningshastighed for afladning til 2,5 V, optag forholdet mellem spændingen og afladningseffektkurven, se figur 1. De eksperimentelle resultater viser, at den frigivne kapacitet på 1 og 2C er 97,8% og 96,5 % af den frigivne kapacitet af C/3, og den frigivne energi er henholdsvis 97,2 % og 94,3 % af den frigivne energi af C/3.Det kan ses, at med stigningen i afladningsstrømmen falder den frigivne kapacitet og den frigivne energi fra lithium-ion-batteriet betydeligt.

Ved afladning af lithium-ion-batterier vælges generelt den nationale standard 1C, og den maksimale afladningsstrøm er normalt begrænset til 2 ~ 3C.Ved afladning med høj strøm vil der være stor temperaturstigning og energitab.Overvåg derfor temperaturen på batteristrenge i realtid for at forhindre batteriskader og forkorte batteriets levetid.

4. Temperaturforhold

Temperaturen har en vigtig effekt på aktiviteten af ​​elektrodemateriale og elektrolyttens ydeevne i batteriet.Batterikapaciteten er meget påvirket af høj eller lav temperatur.

Ved lav temperatur reduceres batteriets aktivitet betydeligt, evnen til at indlejre og frigive lithium falder, batteriets indre modstand og polarisationsspændingen stiger, den faktiske tilgængelige kapacitet reduceres, batteriets afladningskapacitet reduceres, afladningsplatformen er lav, batteriet er lettere at nå afladningsafskæringsspændingen, hvilket kommer til udtryk ved, at batteriets tilgængelige kapacitet reduceres, batteriets energiudnyttelseseffektivitet falder.

Når temperaturen stiger, kommer lithium-ionerne frem og indlejres mellem de positive og negative poler bliver aktive, så batteriets indre modstand falder og gribetiden bliver længere, hvilket øger den elektroniske båndbevægelse i det eksterne kredsløb og gør kapaciteten mere effektiv.Men hvis batteriet arbejder ved høj temperatur i lang tid, vil stabiliteten af ​​den positive gitterstruktur blive dårligere, batteriets sikkerhed reduceres, og batteriets levetid vil blive væsentligt forkortet.

Zhe Li et al.undersøgte temperaturens indflydelse på batteriernes faktiske afladningskapacitet og registrerede forholdet mellem batteriernes faktiske afladningskapacitet og standardafladningskapaciteten (1C afladning ved 25℃) ved forskellige temperaturer.Passer batterikapacitetsændringen med temperaturen, kan vi få: hvor: C er batterikapaciteten;T er temperatur;R2 er korrelationskoefficienten for fittingen.Forsøgsresultaterne viser, at batterikapaciteten falder hurtigt ved lav temperatur, men stiger med temperaturstigningen ved stuetemperatur.Batteriets kapacitet ved -40 ℃ er kun en tredjedel af den nominelle værdi, mens batteriets kapacitet ved 0 ℃ til 60 ℃ stiger fra 80 procent af den nominelle kapacitet til 100 procent.

Analysen viser, at hastigheden for ændring af ohmsk modstand ved lav temperatur er større end ved høj temperatur, hvilket indikerer, at den lave temperatur har en væsentlig indflydelse på batteriets aktivitet, og dermed påvirker batteriet kan frigives.Med stigningen i temperaturen falder den ohmske modstand og polarisationsmodstanden for opladning og afladning.Men ved højere temperaturer vil den kemiske reaktionsbalance og materialestabiliteten i batteriet blive ødelagt, hvilket resulterer i mulige sidereaktioner, som vil påvirke batteriets kapacitet og indre modstand, hvilket resulterer i forkortet cykluslevetid og endda reduceret sikkerhed.

Derfor vil både høj temperatur og lav temperatur påvirke ydeevnen og levetiden for lithiumjernfosfatbatterier.I selve arbejdsprocessen bør nye metoder såsom batteri termisk styring vedtages for at sikre, at batteriet fungerer ved passende temperaturforhold.Et testrum med konstant temperatur på 25 ℃ kan etableres i batteri PACK-testlinket.

lithium-ion-2


Indlægstid: 21. februar 2022