العوامل التي تؤثر على سعة تفريغ بطارية ليثيوم أيون - PACK
يتم استخدام Li {0}} ion battery PACK بشكل أساسي لاختبار الأداء الكهربائي للخلايا بعد الفرز والتجميع والتعبئة والتجميع لتحديد ما إذا كانت السعة وفرق الضغط منتجات مؤهلة.
يعتبر الاتساق بين الخلايا المتسلسلة والمتوازية للبطارية اعتبارًا خاصًا في حزمة البطارية. فقط في حالة السعة الجيدة وحالة الشحن والمقاومة الداخلية واتساق التفريغ الذاتي - ، يمكن استخدام سعة حزمة البطارية وتحريرها. سيؤثر الأداء الضعيف بشكل خطير على الأداء العام لحزمة البطارية ، وقد يتسبب أيضًا في زيادة الشحن أو التفريغ الزائد ، مما يؤدي إلى مخاطر تتعلق بالسلامة. طريقة الجمع الجيدة هي طريقة فعالة لتحسين تناسق المونومرات.
بطاريات أيونات الليثيوم - مقيدة بتأثير درجة الحرارة المحيطة ، وسوف تتأثر سعة البطارية إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا. إذا كانت البطارية تعمل في ظروف درجات حرارة عالية لفترة طويلة ، فقد تتأثر دورة حياتها. إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا ، فسيكون من الصعب بذل السعة. يعكس معدل التفريغ القدرة العالية على الشحن والتفريغ الحالية للبطارية -. إذا كان المعدل صغيرًا جدًا ، فستكون سرعة الشحن والتفريغ بطيئة ، مما سيؤثر على كفاءة الاختبار ؛ إذا كان المعدل كبيرًا جدًا ، فسيتم تقليل السعة بسبب تأثير الاستقطاب والتأثير الحراري للبطارية. معدل الشحن والتفريغ.
1. تناسق المطابقة
لا يمكن للتكوين الجيد أن يحسن معدل استخدام الخلايا فحسب ، بل يتحكم أيضًا في تناسق الخلايا ، وهو الأساس لتحقيق سعة تفريغ جيدة واستقرار الدورة في تفريغ حزمة البطارية. ومع ذلك ، فإن تشتت مقاومة التيار المتردد لسعة خلية البطارية مع التكوين السيئ سيزداد ، مما يؤدي بدوره إلى إضعاف أداء الدورة والسعة القابلة للاستخدام لحزمة البطارية. اقترح شخص ما طريقة مطابقة البطارية وفقًا للمتجه المميز للبطارية. يعكس المتجه المميز درجة التشابه بين بيانات جهد الشحن والتفريغ للبطارية المفردة وبيانات الشحن والتفريغ للبطارية القياسية. كلما اقترب منحنى تفريغ شحن البطارية - من المنحنى القياسي ، زاد التشابه ، وكلما اقترب معامل الارتباط من 1. تعتمد طريقة المطابقة هذه بشكل أساسي على معامل الارتباط لجهد المونومر ، ثم يجمع بين المعلمات الأخرى لتنفيذ المطابقة ، والتي يمكن أن تحصل على تأثير مطابقة أفضل. تكمن الصعوبة في هذا النهج في توفير نواقل قياسية للبطارية. نظرًا لقيود مستوى الإنتاج ، يجب أن تكون هناك اختلافات بين كل دفعة من البطاريات ، ومن الصعب جدًا الحصول على مجموعة من ناقلات الميزات المناسبة لكل دفعة من البطاريات.
تم استخدام التحليل الكمي لتحليل طريقة تقييم الفرق بين الخلايا المفردة. أولاً ، يتم استخراج النقاط الرئيسية التي تؤثر على أداء البطارية بالطرق الرياضية ، ثم يتم إجراء التجريد الرياضي لتحقيق تقييم شامل ومقارنة لأداء البطارية ، ويتم تحويل التحليل النوعي لأداء البطارية إلى تحليل كمي ، وذلك لتحسين الأداء. الأداء العام لحزمة البطارية. يتم تقديم طريقة بسيطة يمكن تنفيذها عمليا. تم اقتراح نظام شامل لتقييم الأداء يعتمد على اختيار البطارية وتجميعها ، ويجمع بين درجات دلفي الذاتية وقياس درجة الارتباط الرمادي الموضوعي ، وإنشاء نموذج ارتباط رمادي متعدد - معلمات للبطاريات ، والذي يتغلب على النموذج - انحياز استخدام مؤشر واحد كمعيار للتقييم. تم تحقيق تقييم أداء بطارية أيون الليثيوم للطاقة - ، ويوفر الارتباط الذي تم الحصول عليه من نتائج التقييم أساسًا نظريًا موثوقًا لفحص البطارية ومطابقتها في المرحلة اللاحقة.
تتمثل طريقة مطابقة الخصائص الديناميكية بشكل أساسي في تحقيق وظيفة المطابقة وفقًا لمنحنى الشحن والتفريغ للبطارية. خطوات التنفيذ المحددة هي أولاً استخراج النقاط المميزة على المنحنى لتشكيل متجه مميز. وفقًا للمسافة بين المتجهات المميزة بين كل منحنى ، بالنسبة لفهرس المطابقة ، يتحقق تصنيف المنحنى عن طريق اختيار خوارزمية مناسبة ، ثم تكتمل عملية مطابقة البطارية. تأخذ طريقة المطابقة هذه في الاعتبار تغييرات أداء البطارية أثناء التشغيل. على هذا الأساس ، يتم تحديد معلمات أخرى مناسبة لمطابقة البطارية ، ويمكن فرز البطاريات ذات الأداء الأكثر اتساقًا.
2. طريقة الشحن
نظام الشحن المناسب له تأثير كبير على قدرة تفريغ البطارية. إذا كان عمق الشحن ضحلًا ، فسيتم تقليل سعة التفريغ وفقًا لذلك. في حالة الشحن الزائد ، سوف يؤثر ذلك على المواد الكيميائية النشطة للبطارية ويسبب ضررًا لا يمكن إصلاحه ، مما يقلل من قدرة البطارية وعمرها. لذلك ، من الضروري اختيار معدل الشحن المناسب ، والحد الأقصى للجهد والجهد الثابت لقطع التيار - لضمان تحسين كفاءة الشحن والأمان والاستقرار أثناء تحقيق سعة الشحن. في الوقت الحالي ، تستخدم بطاريات أيونات الليثيوم ذات القدرة - في الغالب وضع شحن بجهد ثابت للتيار الثابت -. من خلال تحليل نتائج شحن التيار المستمر والجهد الثابت لنظام فوسفات الحديد الليثيوم وبطارية النظام الثلاثي في ظل تيارات شحن مختلفة وفترات قطع مختلفة - للجهود ، يمكن معرفة ما يلي: (1) عند قطع الشحن {{5) }} يتم الضغط على إيقاف الجهد ، ويزداد تيار الشحن وتقل نسبة التيار الثابت ، ويتم تقصير وقت الشحن ، ولكن يتم زيادة استهلاك الطاقة ؛ (2) عند الضغط على تيار الشحن ، حيث ينخفض جهد قطع الشحن - ، تنخفض نسبة الشحن الحالية الثابتة ، ويتم تقليل كل من سعة الشحن والطاقة. من أجل ضمان سعة البطارية ، فوسفات الحديد لا يمكن أن يكون جهد قطع الشحن - لبطاريات أيونات الليثيوم - أقل من 3.4 فولت. لتحقيق التوازن بين وقت الشحن وفقدان الطاقة ، اختر تيار الشحن المناسب وقطع وقت التوقف -.
يحدد تناسق SOC لكل خلية إلى حد كبير سعة تفريغ حزمة البطارية ، ويوفر الشحن المتوازن إمكانية تحقيق منصة SOC أولية مماثلة لكل تفريغ خلية ، والتي يمكن أن تحسن قدرة التفريغ وكفاءة التفريغ (سعة التفريغ / سعة المطابقة) . تشير طريقة المعادلة في الشحن إلى معادلة طاقة بطارية أيون الليثيوم - أثناء عملية الشحن. بشكل عام ، تبدأ المعادلة عندما يصل جهد حزمة البطارية إلى الجهد المحدد أو يتجاوزه ، ويتم منع الشحن الزائد عن طريق تقليل تيار الشحن.
وفقًا للحالات المختلفة للخلايا المفردة في حزمة البطارية ، من خلال نموذج دائرة التحكم في الشحن المتوازن لحزمة البطارية ودائرة المعادلة - لضبط تيار الشحن للخلايا المفردة ، تم اقتراح طريقة من أجل ذلك لا يمكن فقط إدراك الشحن السريع لحزمة البطارية ، ولكن أيضًا القضاء على عدم تناسق الخلايا المفردة. معادلة إستراتيجية التحكم في الشحن لتأثيرات دورة حياة حزمة البطارية. على وجه التحديد ، من خلال إشارة التبديل ، يتم استكمال الطاقة الإجمالية لحزمة بطارية أيون الليثيوم - للبطارية المفردة ، أو يتم تحويل طاقة البطارية المفردة إلى حزمة البطارية الإجمالية. أثناء عملية شحن حزمة البطارية ، من خلال الكشف عن قيمة الجهد لكل خلية مفردة ، عندما يصل جهد الخلية المفردة إلى قيمة معينة ، تبدأ وحدة الموازنة في العمل. يتم تقسيم تيار الشحن في البطارية المفردة لتقليل جهد الشحن ، ويتم تحويل التيار المقسم بواسطة الوحدة لإعادة الطاقة إلى ناقل الشحن لتحقيق الغرض من التوازن.
اقترح شخص ما حل معادلة الشحن بمعدل متغير. تتمثل فكرة التكافؤ في هذه الطريقة في توفير طاقة إضافية للبطارية الفردية بطاقة منخفضة فقط ، مما يمنع عملية استخراج طاقة البطارية المفردة بمزيد من الطاقة ، مما يبسط العملية إلى حد كبير. طوبولوجيا دائرة المعادلة. بمعنى ، يتم استخدام معدلات شحن مختلفة لشحن الخلايا المفردة لحالات طاقة مختلفة ، وذلك لتحقيق تأثير توازن جيد.
3. معدل التفريغ
يعد معدل التفريغ مؤشرًا مهمًا لبطاريات أيونات الليثيوم -. معدل التفريغ المرتفع للبطارية هو اختبار لمواد الإلكترود الإيجابية والسلبية والإلكتروليتات. بالنسبة لمواد الإلكترود الإيجابية ، فوسفات الحديد الليثيوم ، هيكلها مستقر ، والضغط أثناء الشحن والتفريغ صغير ، وله الشروط الأساسية لتصريف التيار العالي ، ولكن العيب هو أن موصلية فوسفات حديد الليثيوم ضعيفة. يعد معدل انتشار أيونات الليثيوم في الإلكتروليت عاملاً مهمًا يؤثر على معدل تفريغ البطارية ، ويرتبط انتشار الأيونات في البطارية ارتباطًا وثيقًا بهيكل البطارية وتركيز الإلكتروليت.
لذلك ، تؤدي معدلات التفريغ المختلفة إلى اختلاف وقت التفريغ ومنصات جهد التفريغ للبطاريات ، مما يؤدي بدوره إلى سعات تفريغ مختلفة ، والتي تكون واضحة بشكل خاص لحزم البطاريات المتوازية. لذلك ، من الضروري اختيار معدل التفريغ المناسب. تقل سعة البطارية القابلة للاستخدام مع زيادة تيار التفريغ.
جيانغ كوينا وآخرون. درس تأثير معدل التفريغ على قدرة إطلاق خلايا بطارية فوسفات الحديد الليثيوم. تم شحن مجموعة من الخلايا المفردة ذات الاتساق الأولي الجيد من نفس النوع إلى 3.8 فولت عند تيار 1 درجة مئوية ، ثم تم شحنها عند 0. 1 ، 0. 2 ، معدلات تفريغ {{7} } .5 و 1 و 2 و 3 ج إلى 2.5 فولت ، وتم تسجيل منحنى العلاقة بين الجهد والقوة المفرغة ، كما هو موضح في الشكل 1. وأظهرت النتائج التجريبية أن السعة المحررة لـ 1 و 2 ج هي 97.8 في المائة و 96.5 في المائة من السعة المحررة لـ C / 3 ، على التوالي ، والطاقة المحررة هي 97.2 في المائة و 94.3 في المائة من الطاقة المنبعثة من C / 3 ، على التوالي. يتم تقليل السعة والطاقة الصادرة عن بطارية أيونات الليثيوم - بشكل ملحوظ.
عند تفريغ بطارية أيونات الليثيوم - ، يتم استخدام المعيار الوطني 1C بشكل عام ، ويقتصر الحد الأقصى لتيار التفريغ عادةً على 23 درجة مئوية. عندما يتم تفريغ تيار كبير ، سيحدث ارتفاع كبير في درجة الحرارة ويؤدي إلى فقدان الطاقة. لذلك ، من الضروري مراقبة درجة حرارة حزمة البطارية في الوقت الفعلي لمنع تلف البطارية بسبب درجة الحرارة الزائدة وتقليل عمر خدمة البطارية.
4. ظروف درجة الحرارة
تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على نشاط وأداء مادة القطب الكهربي داخل البطارية. درجات الحرارة العالية جدًا والمنخفضة جدًا لها تأثير أكبر على سعة البطارية.
عند درجة حرارة منخفضة ، يتم تقليل نشاط البطارية بشكل كبير ، ويتم تقليل قدرة إقحام واستخراج الليثيوم ، وزيادة المقاومة الداخلية والجهد الاستقطاب للبطارية ، وتقليل السعة الفعلية القابلة للاستخدام ، وتقليل قدرة تفريغ البطارية ، منصة التفريغ منخفضة ، ومن المرجح أن تصل البطارية إلى قطع التفريغ - من الجهد. مع انخفاض السعة المتاحة للبطارية ، تنخفض كفاءة استخدام الطاقة للبطارية.
عندما ترتفع درجة الحرارة ، يصبح استخراج وإدخال أيونات الليثيوم بين الأقطاب الموجبة والسالبة نشطًا ، بحيث تقل المقاومة الداخلية للبطارية ، ويصبح وقت استقرار المقاومة الداخلية أطول ، مما يزيد من كمية حركة الإلكترون في الدائرة الخارجية والقدرة أكثر فعالية. لعب. ومع ذلك ، إذا كانت البطارية تعمل في بيئة ذات درجة حرارة عالية لفترة طويلة ، فسوف يتدهور استقرار الهيكل الشبكي الإيجابي ، وسيتم تقليل سلامة البطارية ، وسيتم تقصير عمر البطارية بشكل كبير.
لي زهي وآخرون. درس تأثير درجة الحرارة على سعة التفريغ الفعلية للبطارية ، وسجل نسبة سعة التفريغ الفعلي للبطارية إلى سعة التفريغ القياسية (تفريغ 1 درجة مئوية عند 25 درجة) عند درجات حرارة مختلفة. قم بملاءمة تغيير سعة البطارية مع درجة الحرارة ، واحصل على: في الصيغة: C هي سعة البطارية ؛ T هي درجة الحرارة R2 هو معامل الارتباط للتركيب. تظهر التجارب أن سعة البطارية تتحلل بسرعة كبيرة عند درجات الحرارة المنخفضة ، بينما تزداد السعة مع زيادة درجة الحرارة عند درجة حرارة عادية تقريبًا. سعة البطارية عند -4 0 درجة هي 1/3 فقط من القيمة الاسمية ، بينما عند 0 درجة إلى 60 درجة ، تزداد سعة البطارية من 80 بالمائة من السعة الاسمية إلى 100 بالمائة.
يوضح التحليل أن معدل تغير المقاومة الداخلية الأومية عند درجة حرارة منخفضة أكبر من معدل تغيرها في درجات الحرارة المرتفعة ، مما يشير إلى أن درجة الحرارة المنخفضة لها تأثير أكثر وضوحًا على نشاط البطارية ، مما يؤثر على طاقة البطارية القابلة لإعادة الشحن. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تنخفض المقاومة الداخلية الأومية والمقاومة الداخلية للاستقطاب لعملية الشحن والتفريغ. ومع ذلك ، في درجات الحرارة المرتفعة ، سيتم تدمير توازن التفاعل الكيميائي في البطارية واستقرار المادة ، مما يؤدي إلى تفاعلات جانبية محتملة ، والتي ستؤثر على سعة البطارية والمقاومة الداخلية ، مما يؤدي إلى تقصير دورة الحياة وحتى تقليل الأمان.
لذلك ، ستؤثر درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة على أداء وعمر خدمة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم. في عملية العمل الفعلية ، يجب استخدام طرق مثل الإدارة الحرارية للبطارية الجديدة لضمان عمل البطارية في ظل ظروف درجة حرارة مناسبة. في اختبار حزمة البطارية PACK ، يمكن إنشاء غرفة اختبار درجة حرارة ثابتة تبلغ 25 درجة.
