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 da ispune zahteve, pa je litijum-jonske baterije potrebno spojiti serijski i paralelno. Koristi se u kombinaciji.
Međutim, nedoslednost između pojedinačnih ćelija često uzrokuje probleme kao što su prekomerni pad kapaciteta i kratak vek baterije tokom ciklusa. Odabir baterija sa što doslednijim performansama za grupisanje je od velikog značaja za promociju i primenu litijum-jonskih baterija u energetskim baterijama. Sada napravite jednostavnu analizu sa nekoliko aspekata:
1 Analiza nedoslednosti
1.1 Definicija nedoslednosti Nedoslednost litijum-jonske baterije se odnosi na određenu razliku u parametrima kao što su napon, kapacitet, unutrašnji otpor, životni vek, uticaj temperature i brzina samopražnjenja nakon pojedinačnih ćelija iste specifikacije i oblika modela komplet baterija. Nakon što je pojedinačna baterija proizvedena, postoji određena razlika u samom početnom učinku. Sa upotrebom baterija, ove razlike u performansama nastavljaju da se akumuliraju. U isto vreme, pošto okruženje upotrebe svake pojedinačne baterije u kompletu baterija nije potpuno isto, to takođe uzrokuje da se nedoslednost jedne baterije postepeno povećava, čime se ubrzava degradacija performansi baterije i na kraju izaziva prerano propadne. 1.2 Performanse nedoslednosti Nedoslednost litijum-jonskih baterija se uglavnom manifestuje u dva aspekta: razlika u parametrima performansi ćelije 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 baterijskih ćelija bliska Weir raspodeli, a disperzija unutrašnjeg otpora je značajnija od one kapaciteta, a unutrašnji otpor iste serije baterija generalno ispunjava zakon normalne distribucije , samopražnjenje Brzina takođe predstavlja približno normalnu distribuciju. SOC karakteriše stanje napunjenosti baterije, što je odnos preostalog kapaciteta baterije prema nazivnom kapacitetu. Jie Jing i dr. veruju da je zbog nedoslednosti baterije brzina opadanja kapaciteta baterije različita, što rezultira razlikom u maksimalnom upotrebljivom kapacitetu između baterija. Brzina promene SOC baterije sa malim kapacitetom je brža od one kod baterije velikog kapaciteta, a napon prekida se postiže brže tokom punjenja i pražnjenja.
1.3 Uzroci nedoslednosti Postoji mnogo razloga za nedoslednost 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 površinskog napona tokom oblaganja, itd., će uzrokovati razliku u performansama jedne ćelije. Luo Yu i dr. proučavao je uticaj proizvodnje litijum-jonskih baterija i proizvodnih procesa na konzistenciju baterije i fokusirao se na uticaj procesa proizvodnje litijum-jonskih baterija na bazi vodenog vezivnog sistema na konzistentnost baterije. Tokom upotrebe baterije, Xie Jiao i drugi veruju da će način povezivanja, strukturni delovi/uređaji, radni uslovi i okruženje uticati na konzistentnost baterije. Pošto je energija koju troši svaka tačka veze nedosledna, performanse i brzina starenja svake komponente ili strukture su takođe nedosledni, tako da je i uticaj na bateriju nedosledan. Pored toga, zbog različite lokacije svake pojedinačne ćelije u bateriji, različite temperature i različite degradacije performansi, to će pojačati nedoslednost jedne ćelije.
2 načina za poboljšanje konzistentnosti baterije
2.1 Kontrola procesa proizvodnje Kontrola proizvodnog procesa se uglavnom sprovodi sa dva aspekta: sirovina i proizvodnih procesa. Što se tiče sirovina, pokušajte da izaberete istu seriju sirovina kako biste osigurali konzistentnost veličine čestica i performansi sirovina. U procesu proizvodnje, ceo proizvodni proces mora biti strogo kontrolisan, kao što je obezbeđivanje da se suspenzija ravnomerno meša i da se ne postavlja dugo vremena, kontroliše brzinu mašine za premazivanje kako bi se osigurala debljina i ujednačenost premaza, izgled stuba, te merenje 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. mešanje, premazivanje, valjanje, namotavanje/laminiranje, ubrizgavanje tečnosti i formiranje. Takođe se vrše dubinsko istraživanje i analiza odnosa između ključnih parametara procesa i performansi baterije.
2.2 Kontrola procesa konfiguracije
Kontrola procesa sklapanja se uglavnom odnosi na sortiranje baterija. Paket baterija koristi baterije ujednačenih specifikacija i modela, a napon, kapacitet, unutrašnji otpor itd. baterija moraju se izmeriti da bi se obezbedila 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 pojedinačne baterije je prilično različita. Vang Linxia i drugi analizirali su nedoslednost pojedinačnih ćelija u litijum-jonskim serijski paralelnim baterijama i analizirali glavne faktore uticaja na paralelne baterije. Stepen uticaja baterijskog paketa obezbeđuje neophodnu osnovu za sastavljeni komplet baterija. Chen Ping i dr. proučavao je uticaj brzine pražnjenja na konzistentnost konfiguracije baterije i otkrio da se sa povećanjem brzine pražnjenja pojačava nedoslednost baterije, čime se postiže efekat eliminisanja loših baterija.
2.3 Korišćenje i kontrola procesa održavanja za praćenje baterije u realnom vremenu. Konzistentnost baterije se proverava kada se baterija sklopi, što može osigurati konzistentnost baterije u početnoj fazi upotrebe. Baterija se nadgleda u realnom vremenu tokom upotrebe, a problemi konzistentnosti tokom upotrebe mogu se posmatrati u realnom vremenu. Međutim, kada je konzistentnost loša, kolo za praćenje će prekinuti kolo za punjenje i pražnjenje, a performanse će biti smanjene. Mora se pronaći ravnoteža između to dvoje. Baterija ekstremnog parametra se takođe može podesiti ili zameniti na vreme kroz praćenje u realnom vremenu kako bi se osiguralo da se nedoslednost baterije neće proširiti tokom vremena. Uvesti uravnotežen sistem upravljanja. Usvojite odgovarajuću strategiju ekvilizacije i kolo za ekvilizaciju da biste inteligentno upravljali baterijom. Trenutne zajedničke strategije balansiranja uključuju strategiju balansiranja zasnovanu na eksternom naponu, strategiju balansiranja zasnovanu na SOC-u i strategiju balansiranja zasnovanu na kapacitetu. Kolo za izjednačavanje se prema načinu potrošnje energije može podeliti na pasivno i aktivno izjednačavanje. Među njima, aktivno izjednačavanje može da ostvari protok energije bez gubitaka između baterija, što je vruća tema istraživanja u zemlji i inostranstvu. Obično korišćene metode u aktivnom balansiranju uključuju metod bajpasa baterije, metod komutacionog kondenzatora, metod komutirane induktivnosti i metod DC/DC konverzije.
Termičko upravljanje baterijom. Pored održavanja radne temperature paketa baterija 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. Održavajte bateriju u redovnim intervalima sa niskom strujom i pazite na čišćenje.
3 Način sastavljanja litijum-jonske baterije
3.1 Metoda usklađivanja napona Metoda usklađivanja napona može se podeliti na metod statičkog usklađivanja napona i metod dinamičkog usklađivanja napona. Metoda usklađivanja statičkog napona se takođe naziva metodom usklađivanja bez opterećenja. Ne nosi opterećenje i uzima u obzir samo samu bateriju. Meri brzinu samopražnjenja u potpuno napunjenom stanju izabrane pojedinačne baterije nakon desetina dana stajanja i različitih perioda skladištenja u potpuno napunjenom stanju. Napon otvorenog kola unutrašnje baterije, ovaj metod je najjednostavniji rad, ali nije tačan. Metoda dinamičkog usklađivanja napona istražuje naponsku situaciju sa opterećenjem, ali ne uzima u obzir faktore kao što su promene opterećenja, tako da nije tačna.
3.2 Metoda usklađivanja statičkog kapaciteta puni i prazni bateriju pod zadatim uslovima, izračunava kapacitet na osnovu struje pražnjenja i vremena pražnjenja i usklađuje bateriju prema kapacitetu. Ova metoda je jednostavna i laka za implementaciju, ali može samo da odražava da baterija ima isti kapacitet pod određenim uslovima i ne može da objasni kompletne radne karakteristike baterije i ima određena ograničenja.
3.3 Metoda usklađivanja unutrašnjeg otpora uglavnom uzima u obzir unutrašnji otpor jedne baterije. Ovom metodom se može postići brzo merenje, ali pošto će se unutrašnji otpor baterije promeniti tokom procesa pražnjenja, teško je precizno odrediti unutrašnji otpor.
3.4 Metoda uparivanja više parametara istovremeno uzima u obzir kapacitet, unutrašnji otpor, napon, brzinu samopražnjenja i druge spoljne uslove da bi sveobuhvatno procenio bateriju i može da sortira bateriju sa boljom doslednošću. Međutim, premisa ove metode je da sortiranje po jednom parametru mora biti tačno i dugotrajno.
3.5 Metoda dinamičkog grupisanja karakteristika Metoda dinamičkog grupisanja karakteristika koristi karakterističnu krivu punjenja i pražnjenja baterije da sortira baterije za grupisanje. Kriva punjenja i pražnjenja može odražavati većinu karakteristika baterije, a upotreba metode usklađivanja dinamičkih karakteristika može osigurati konzistentnost različitih indikatora performansi baterije. Mnogo je podataka u metodi usklađivanja dinamičkih karakteristika, koja se obično ostvaruje saradnjom računarskih programa. Pored toga, ovaj metod smanjuje stopu iskorišćenja baterije, što ne doprinosi smanjenju troškova sastava baterije. Određivanje standardne krive ili referentne krive je takođe teška tačka u njenoj implementaciji. 4. Закључак
Razlog za nedoslednost baterije je uglavnom u proizvodnji i upotrebi baterije.
Mere za poboljšanje konzistentnosti baterije uglavnom uključuju sledeća tri aspekta:
1. Strogo kontrolisati proces proizvodnje 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 korišćenja i održavanja baterije, nadgledajte bateriju u realnom vremenu, uvedite uravnotežen sistem upravljanja, usvojite razumnu strategiju kontrole, sprovedite termalno upravljanje baterijom i pojačajte održavanje baterijskog paketa.
