Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas pengosongan PACK baterai lithium-ion

lithium-ion-1

PACK baterai lithium ion adalah produk penting yang melakukan uji kinerja listrik setelah penyaringan, pengelompokan, pengelompokan dan perakitan sel, dan menentukan apakah kapasitas dan perbedaan tekanan memenuhi syarat.

Baterai monomer seri-paralel adalah konsistensi antara pertimbangan khusus dalam PACK baterai, hanya memiliki kapasitas yang baik, status terisi, seperti resistansi internal, konsistensi self-discharge dapat dicapai untuk memutar dan melepaskan, kapasitas baterai jika konsistensi yang buruk dapat sangat mempengaruhi seluruh kinerja baterai, bahkan penyebab pengisian atau pengosongan yang menyebabkan masalah tersembunyi yang aman.Metode komposisi yang baik merupakan cara yang efektif untuk meningkatkan konsistensi monomer.

Baterai lithium ion dibatasi oleh suhu lingkungan, suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan mempengaruhi kapasitas baterai.Masa pakai baterai dapat terpengaruh jika baterai bekerja pada suhu tinggi untuk waktu yang lama.Jika suhu terlalu rendah, kapasitas akan sulit dimainkan.Laju pengosongan mencerminkan kapasitas pengisian dan pengosongan baterai pada arus tinggi.Jika laju pengosongan terlalu kecil, kecepatan pengisian dan pengosongan lambat, yang mempengaruhi efisiensi pengujian.Jika lajunya terlalu besar, kapasitasnya akan berkurang karena efek polarisasi dan efek termal baterai, jadi perlu untuk memilih laju pengisian dan pengosongan yang sesuai.

1. Konsistensi konfigurasi

Pengaturan yang baik tidak hanya dapat meningkatkan tingkat pemanfaatan sel, tetapi juga mengontrol konsistensi sel, yang merupakan dasar untuk mencapai kapasitas pengosongan yang baik dan stabilitas siklus paket baterai.Namun, tingkat dispersi impedansi AC akan diintensifkan dalam kasus kapasitas baterai yang buruk, yang akan melemahkan kinerja siklus dan kapasitas baterai yang tersedia.Sebuah metode konfigurasi baterai berdasarkan vektor karakteristik baterai diusulkan.Vektor fitur ini mencerminkan kesamaan antara data tegangan pengisian dan pengosongan baterai tunggal dan baterai standar.Semakin dekat kurva charge-discharge baterai dengan kurva standar, semakin tinggi kesamaannya, dan semakin dekat koefisien korelasinya dengan 1. Metode ini terutama didasarkan pada koefisien korelasi tegangan monomer, dikombinasikan dengan parameter lain untuk mencapai hasil yang lebih baik.Kesulitan dengan pendekatan ini adalah untuk menyediakan vektor fitur baterai standar.Karena kendala tingkat produksi, pasti ada perbedaan antara sel yang diproduksi di setiap batch, dan sangat sulit untuk mendapatkan vektor fitur yang cocok untuk setiap batch.

Analisis kuantitatif digunakan untuk menganalisis metode evaluasi perbedaan antar sel tunggal.Pertama, poin-poin penting yang mempengaruhi kinerja baterai diekstraksi dengan metode matematika, dan kemudian abstraksi matematika dilakukan untuk mewujudkan evaluasi dan perbandingan kinerja baterai yang komprehensif.Analisis kualitatif kinerja baterai diubah menjadi analisis kuantitatif, dan metode sederhana praktis untuk alokasi kinerja baterai yang optimal diajukan.Diusulkan berdasarkan set pemilihan sel dari sistem evaluasi kinerja yang komprehensif, akan menjadi nilai Delphi subjektif dari derajat korelasi abu-abu dan pengukuran objektif, model korelasi abu-abu multi-parameter baterai didirikan, dan mengatasi keberpihakan indeks tunggal sebagai standar evaluasi, mengimplementasikan evaluasi kinerja baterai lithium ion daya jenis daya, Tingkat korelasi yang diperoleh dari hasil evaluasi memberikan dasar teoretis yang dapat diandalkan untuk pemilihan dan alokasi baterai selanjutnya.

Karakteristik dinamis yang penting dengan metode grup adalah sesuai dengan kurva pengisian dan pengosongan baterai untuk mencapai fungsi dengan grup, langkah implementasi konkretnya adalah mengekstraksi titik fitur pada kurva, pertama-tama membentuk vektor fitur, sesuai dengan setiap kurva antara jarak antara vektor fitur untuk set indikator, dengan memilih algoritma yang sesuai untuk mewujudkan klasifikasi kurva, dan kemudian menyelesaikan baterai proses grup.Metode ini mempertimbangkan variasi kinerja baterai dalam pengoperasiannya.Atas dasar ini, parameter lain yang sesuai dipilih untuk melakukan konfigurasi baterai, dan baterai dengan kinerja yang relatif konsisten dapat disortir.

2. Metode pengisian daya

Sistem pengisian yang tepat memiliki efek penting pada kapasitas pengosongan baterai.Jika kedalaman pengisian rendah, kapasitas debit akan menurun.Jika kedalaman pengisian terlalu rendah, zat kimia aktif baterai akan terpengaruh dan kerusakan permanen akan terjadi, mengurangi kapasitas dan masa pakai baterai.Oleh karena itu, tingkat pengisian yang sesuai, tegangan batas atas dan arus pemutus tegangan konstan harus dipilih untuk memastikan bahwa kapasitas pengisian dapat dicapai, sambil mengoptimalkan efisiensi dan keamanan serta stabilitas pengisian.Saat ini, baterai lithium ion daya sebagian besar mengadopsi mode pengisian arus konstan – tegangan konstan.Dengan menganalisis hasil pengisian arus konstan dan tegangan konstan sistem lithium besi fosfat dan baterai sistem terner pada arus pengisian yang berbeda dan tegangan cutoff yang berbeda, dapat diketahui bahwa:(1) ketika tegangan cutoff pengisian tepat waktu, arus pengisian meningkat, rasio arus konstan berkurang, waktu pengisian berkurang, tetapi konsumsi energi meningkat;(2) Ketika arus pengisian tepat waktu, dengan penurunan tegangan cut-off pengisian, rasio pengisian arus konstan menurun, kapasitas pengisian dan energi keduanya menurun.Untuk memastikan kapasitas baterai, tegangan cut-off pengisian baterai lithium iron phosphate tidak boleh lebih rendah dari 3.4V.Untuk menyeimbangkan waktu pengisian dan kehilangan energi, pilih arus pengisian dan waktu henti yang sesuai.

Konsistensi SOC dari setiap monomer sangat menentukan kapasitas pelepasan baterai, dan pengisian yang seimbang memberikan kemungkinan untuk mewujudkan kesamaan platform SOC awal dari setiap pelepasan monomer, yang dapat meningkatkan kapasitas pelepasan dan efisiensi pengosongan (kapasitas pengosongan/kapasitas konfigurasi ).Modus penyeimbangan dalam pengisian mengacu pada penyeimbangan daya baterai lithium ion dalam proses pengisian.Biasanya mulai seimbang ketika tegangan paket baterai mencapai atau lebih tinggi dari tegangan yang disetel, dan mencegah pengisian yang berlebihan dengan mengurangi arus pengisian.

Menurut keadaan yang berbeda dari masing-masing sel dalam kemasan baterai, strategi kontrol pengisian yang seimbang diusulkan untuk mewujudkan pengisian cepat dari baterai dan menghilangkan pengaruh sel-sel individu yang tidak konsisten pada siklus hidup dari kemasan baterai dengan fine-tuning pengisian. arus sel individu melalui model rangkaian kontrol pengisian seimbang dari paket baterai.Secara khusus, energi keseluruhan dari paket baterai ion litium dapat ditambahkan ke masing-masing baterai dengan mengalihkan sinyal, atau energi dari masing-masing baterai dapat diubah menjadi keseluruhan paket baterai.Selama pengisian tali baterai, modul penyeimbang memeriksa tegangan setiap baterai.Ketika tegangan mencapai nilai tertentu, modul penyeimbang mulai bekerja.Arus pengisian dalam baterai tunggal dishunt untuk mengurangi tegangan pengisian, dan energi diumpankan kembali ke bus pengisian melalui modul untuk konversi, sehingga mencapai tujuan keseimbangan.

Beberapa orang mengajukan solusi pemerataan pengisian variasi.Ide pemerataan dari metode ini adalah bahwa hanya energi tambahan yang disuplai ke sel tunggal dengan energi rendah, yang mencegah proses pengambilan energi sel tunggal dengan energi tinggi, yang sangat menyederhanakan topologi rangkaian pemerataan.Artinya, tingkat pengisian yang berbeda digunakan untuk mengisi baterai individu dengan status energi yang berbeda untuk mencapai efek keseimbangan yang baik.

3. Tingkat debit

Laju pengosongan adalah indeks yang sangat penting untuk baterai lithium ion jenis daya.Besarnya debit baterai merupakan pengujian bahan elektroda positif dan negatif serta elektrolit.Adapun lithium besi fosfat, ia memiliki struktur yang stabil, regangan kecil selama pengisian dan pengosongan, dan memiliki kondisi dasar pelepasan arus yang besar, tetapi faktor yang tidak menguntungkan adalah konduktivitas yang buruk dari lithium besi fosfat.Laju difusi ion litium dalam elektrolit merupakan faktor penting yang mempengaruhi laju pengosongan baterai, dan difusi ion dalam baterai berkaitan erat dengan struktur dan konsentrasi elektrolit baterai.

Oleh karena itu, tingkat pelepasan yang berbeda menyebabkan waktu pelepasan dan platform tegangan pelepasan baterai yang berbeda, yang mengarah pada kapasitas pelepasan yang berbeda, terutama untuk baterai paralel.Oleh karena itu, tingkat debit yang sesuai harus dipilih.Kapasitas baterai yang tersedia berkurang dengan meningkatnya arus pelepasan.

Jiang Cuina dll untuk mempelajari tingkat pelepasan monomer baterai lithium-ion besi fosfat dapat mengeluarkan kapasitas, pengaruh dari satu set jenis yang sama dari konsistensi awal baterai monomer yang lebih baik berada dalam 1 c pengisian arus hingga 3,8 V, kemudian masing-masing sebesar 0,1, 0.2, 0.5, 1, 2, 3 c laju pelepasan debit menjadi 2,5 V, catat hubungan antara kurva tegangan dan daya pelepasan, Lihat Gambar 1. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa kapasitas yang dilepaskan 1 dan 2C adalah 97,8% dan 96,5 % dari kapasitas yang dilepaskan C/3, dan energi yang dilepaskan masing-masing adalah 97,2% dan 94,3% dari energi yang dilepaskan C/3.Terlihat bahwa dengan bertambahnya arus pelepasan, kapasitas yang dilepaskan dan energi yang dilepaskan baterai lithium ion berkurang secara signifikan.

Dalam pelepasan baterai lithium ion, standar nasional 1C umumnya dipilih, dan arus pelepasan maksimum biasanya dibatasi hingga 2 ~ 3C.Saat pemakaian dengan arus tinggi, akan ada kenaikan suhu yang besar dan kehilangan energi.Oleh karena itu, pantau suhu string baterai secara real time untuk mencegah kerusakan baterai dan memperpendek masa pakai baterai.

4. Kondisi suhu

Suhu memiliki pengaruh penting terhadap aktivitas bahan elektroda dan kinerja elektrolit dalam baterai.Kapasitas baterai sangat dipengaruhi oleh suhu tinggi atau rendah.

Pada suhu rendah, aktivitas baterai berkurang secara signifikan, kemampuan untuk menanamkan dan melepaskan lithium berkurang, resistansi internal baterai dan tegangan polarisasi meningkat, kapasitas aktual yang tersedia berkurang, kapasitas pelepasan baterai berkurang, platform debit rendah, baterai lebih mudah untuk mencapai tegangan cut-off debit, yang dimanifestasikan sebagai kapasitas baterai yang tersedia berkurang, efisiensi pemanfaatan energi baterai menurun.

Saat suhu naik, ion lithium muncul dan menempel di antara kutub positif dan negatif menjadi aktif, sehingga resistansi internal baterai berkurang dan waktu cengkeraman menjadi lebih lama, yang meningkatkan gerakan pita elektronik di sirkuit eksternal dan membuat kapasitas lebih efektif.Namun, jika baterai bekerja pada suhu tinggi untuk waktu yang lama, stabilitas struktur kisi positif akan menjadi lebih buruk, keamanan baterai akan berkurang, dan masa pakai baterai akan dipersingkat secara signifikan.

Zhe Li dkk.mempelajari pengaruh suhu pada kapasitas pengosongan baterai yang sebenarnya, dan mencatat rasio kapasitas pengosongan baterai yang sebenarnya terhadap kapasitas pengosongan standar (pengosongan 1C pada 25℃) pada suhu yang berbeda.Menyesuaikan perubahan kapasitas baterai dengan suhu, kita bisa mendapatkan: di mana: C adalah kapasitas baterai;T adalah suhu;R2 adalah koefisien korelasi fitting.Hasil eksperimen menunjukkan bahwa kapasitas baterai meluruh dengan cepat pada suhu rendah, tetapi meningkat dengan meningkatnya suhu pada suhu kamar.Kapasitas baterai pada -40℃ hanya sepertiga dari nilai nominal, sedangkan pada 0℃ hingga 60℃, kapasitas baterai naik dari 80 persen dari kapasitas nominal menjadi 100 persen.

Hasil analisis menunjukkan bahwa laju perubahan tahanan ohmik pada suhu rendah lebih besar dari pada suhu tinggi, yang menunjukkan bahwa suhu rendah berpengaruh signifikan terhadap aktivitas baterai, sehingga mempengaruhi baterai dapat dilepaskan.Dengan meningkatnya suhu, resistansi ohmik dan resistansi polarisasi dari proses pengisian dan pengosongan menurun.Namun, pada suhu yang lebih tinggi, keseimbangan reaksi kimia dan stabilitas material dalam baterai akan hancur, yang mengakibatkan kemungkinan reaksi samping, yang akan memengaruhi kapasitas dan resistansi internal baterai, yang mengakibatkan masa pakai siklus yang lebih pendek dan bahkan keselamatan yang berkurang.

Oleh karena itu, suhu tinggi dan suhu rendah akan mempengaruhi kinerja dan masa pakai baterai lithium besi fosfat.Dalam proses kerja yang sebenarnya, metode baru seperti manajemen termal baterai harus diadopsi untuk memastikan bahwa baterai bekerja pada kondisi suhu yang sesuai.Ruang pengujian suhu konstan 25℃ dapat dibuat di tautan uji PACK baterai.

lithium-ion-2


Waktu posting: 21 Februari-2022