كيفية تحسين اتساق بطاريات الليثيوم
أصبحت سيارات الطاقة الجديدة أكثر شيوعًا. عند استخدام بطاريات الليثيوم كمصدر للطاقة للمركبات الكهربائية ، نظرًا لمتطلبات الطاقة العالية والسعة الكبيرة ، لا يمكن لبطاريات الليثيوم أيون المفردة تلبية المتطلبات ، لذلك يجب توصيل بطاريات الليثيوم أيون في سلسلة ومتوازية. تستخدم في تركيبة.
ومع ذلك ، غالبًا ما يتسبب عدم الاتساق بين الخلايا المفردة في حدوث مشكلات مثل تدهور السعة المفرطة وقصر عمر حزمة البطارية أثناء الدورة. يعد اختيار البطاريات ذات الأداء المتسق قدر الإمكان للتجميع ذا أهمية كبيرة للترويج لبطاريات الليثيوم أيون وتطبيقها في بطاريات الطاقة. الآن قم بإجراء تحليل بسيط من عدة جوانب:
1 تحليل التناقض
1.1 تعريف عدم الاتساق يشير عدم الاتساق في حزمة بطارية ليثيوم أيون إلى اختلاف معين في المعلمات مثل الجهد والسعة والمقاومة الداخلية والعمر وتأثير درجة الحرارة ومعدل التفريغ الذاتي بعد الخلايا المفردة من نفس المواصفات وشكل النموذج حزمة بطارية. بعد تصنيع البطارية المفردة ، هناك اختلاف معين في الأداء الأولي نفسه. مع استخدام البطاريات ، تستمر اختلافات الأداء هذه في التراكم. في الوقت نفسه ، نظرًا لأن بيئة استخدام كل بطارية مفردة في حزمة البطارية ليست متطابقة تمامًا ، فإنها تتسبب أيضًا في عدم تناسق البطارية المفردة لتتضخم تدريجيًا ، وبالتالي تسريع تدهور أداء البطارية ، وتسبب في النهاية في ظهور حزمة البطارية فشل قبل الأوان. 1.2 أداء عدم الاتساق يتجلى عدم تناسق بطاريات الليثيوم أيون بشكل أساسي في جانبين: الاختلاف في معلمات أداء خلية البطارية (سعة البطارية ، والمقاومة الداخلية ومعدل التفريغ الذاتي ، وما إلى ذلك) والاختلاف في حالة شحن البطارية (SOC) ). داي هايفنغ وآخرون. وجد أن توزيع الفرق في السعة بين خلايا البطارية قريب من توزيع Weir ، وتشتت المقاومة الداخلية أكثر أهمية من السعة ، والمقاومة الداخلية لنفس دفعة البطاريات تتوافق عمومًا مع قانون التوزيع الطبيعي ، التفريغ الذاتي يعرض المعدل أيضًا توزيعًا طبيعيًا تقريبًا. تميز SOC حالة شحن البطارية ، وهي نسبة السعة المتبقية للبطارية إلى السعة المقدرة. جي جينغ وآخرون. نعتقد أنه نظرًا لعدم تناسق البطارية ، يختلف معدل تضاؤل سعة البطارية ، مما يؤدي إلى اختلاف في السعة القصوى القابلة للاستخدام بين البطاريات. يكون معدل تغيير SOC للبطارية ذات السعة الصغيرة أسرع من البطارية ذات السعة الكبيرة ، ويتم الوصول إلى جهد القطع بشكل أسرع أثناء الشحن والتفريغ.
1.3 أسباب عدم الاتساق هناك العديد من الأسباب لعدم تناسق بطاريات الليثيوم أيون ، ولا سيما في عملية التصنيع وعملية الاستخدام. كل جانب من جوانب عملية التصنيع ، مثل توحيد الملاط أثناء الخلط ، والتحكم في كثافة المساحة والتوتر السطحي أثناء الطلاء ، وما إلى ذلك ، سيؤدي إلى اختلاف في أداء الخلية المفردة. لو يو وآخرون. درس تأثير عمليات إنتاج وتصنيع بطاريات الليثيوم أيون على اتساق البطارية ، وركز على تأثير عملية إنتاج بطاريات الليثيوم أيون في نظام الربط المائي على اتساق البطارية. أثناء استخدام البطارية ، يعتقد Xie Jiao وآخرون أن طريقة الاتصال والأجزاء الهيكلية / الأجهزة وظروف التشغيل والبيئة ستؤثر جميعها على اتساق حزمة البطارية. نظرًا لأن الطاقة التي تستهلكها كل نقطة اتصال غير متسقة ، فإن الأداء ومعدل التقادم لكل مكون أو هيكل غير متسقين أيضًا ، وبالتالي فإن التأثير على البطارية غير متسق أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لاختلاف موقع كل خلية مفردة في البطارية ، ودرجة الحرارة المختلفة ، وتدهور الأداء المختلف ، ستؤدي هذه العوامل إلى تضخيم عدم تناسق الخلية المفردة.
طريقتان لتحسين تناسق البطارية
2.1 التحكم في عملية الإنتاج يتم التحكم في عملية الإنتاج بشكل أساسي من جانبين: المواد الخام وعمليات الإنتاج. فيما يتعلق بالمواد الخام ، حاول اختيار نفس دفعة المواد الخام لضمان اتساق حجم الجسيمات وأداء المواد الخام. في عملية الإنتاج ، يجب التحكم بدقة في عملية الإنتاج بأكملها ، مثل ضمان تقليب الملاط بشكل متساوٍ وعدم وضعه لفترة طويلة ، والتحكم في سرعة آلة الطلاء لضمان سماكة وتوحيد الطلاء ، والمظهر قطعة العمود ووزنها وتصنيفها. ، التحكم في حجم الحقن ، والتكوين ، وفصل الحجم ، وظروف التخزين ، وما إلى ذلك ، حدد Luo Yu العمليات الرئيسية التي لها تأثير كبير على اتساق بطاريات الليثيوم أيون من خلال البحث في تكنولوجيا تحضير بطاريات الليثيوم أيون ، بما في ذلك التجميع الخلط ، الطلاء ، الدرفلة ، اللف / التصفيح ، حقن السوائل والتشكيل. يتم أيضًا إجراء بحث وتحليل متعمق للعلاقة بين معلمات العملية الرئيسية وأداء البطارية.
2.2 التحكم في عملية التكوين
يشير التحكم في عملية التجميع بشكل أساسي إلى فرز البطاريات. تعتمد حزمة البطارية بطاريات ذات مواصفات ونماذج موحدة ، ويجب قياس الجهد والسعة والمقاومة الداخلية وما إلى ذلك للبطاريات لضمان اتساق الأداء الأولي للبطاريات. من خلال البحث ، Xu Haitao et al. وجد أنه عند تجميع حزمة البطارية ، يعد فرق الجهد للخلايا المفردة عاملاً مهمًا يؤثر على اتساق الخلايا المفردة في نهاية شحن حزمة البطارية وتفريغها. يؤدي الاختلاف في المقاومة الداخلية للخلايا المفردة إلى شحن حزمة البطارية أثناء عملية التفريغ ، تختلف منصة الجهد لكل بطارية مفردة تمامًا. قام وانج لينشيا وآخرون بتحليل عدم تناسق الخلايا المفردة في حزم بطاريات الليثيوم أيون المتوازية ، وحللوا العوامل الرئيسية المؤثرة في حزم البطاريات المتوازية. توفر درجة تأثير حزمة البطارية الأساس الضروري لحزمة البطارية المجمعة. Chen Ping et al. درس تأثير معدل التفريغ على اتساق تكوين البطارية ووجد أنه مع زيادة معدل التفريغ ، يتم تضخيم عدم تناسق البطارية ، مما يحقق تأثير التخلص من البطاريات السيئة.
2.3 التحكم في عملية الاستخدام والصيانة لمراقبة البطارية في الوقت الفعلي. يتم فحص اتساق البطارية عند تجميع البطارية ، مما يضمن اتساق البطارية في المرحلة الأولية من الاستخدام. تتم مراقبة البطارية في الوقت الفعلي أثناء الاستخدام ، ويمكن ملاحظة مشاكل الاتساق أثناء الاستخدام في الوقت الفعلي. ومع ذلك ، عندما يكون الاتساق ضعيفًا ، ستقطع دائرة المراقبة دائرة الشحن والتفريغ ، وسيتم تقليل الأداء. يجب إيجاد توازن بين الاثنين. يمكن أيضًا ضبط بطارية المعلمة القصوى أو استبدالها في الوقت المناسب من خلال المراقبة في الوقت الفعلي لضمان عدم اتساع عدم تناسق حزمة البطارية بمرور الوقت. استحداث نظام إدارة متوازن. اعتماد استراتيجية معادلة مناسبة ودائرة معادلة لإدارة البطارية بذكاء. تتضمن إستراتيجيات الموازنة المشتركة الحالية إستراتيجية الموازنة القائمة على الجهد الخارجي ، واستراتيجية الموازنة القائمة على SOC واستراتيجية الموازنة القائمة على السعة. يمكن تقسيم دائرة المعادلة إلى معادلة سلبية ومعادلة نشطة وفقًا لطريقة استهلاك الطاقة. من بينها ، يمكن للمعادلة النشطة أن تدرك تدفق الطاقة بلا خسارة بين البطاريات ، وهو موضوع بحث ساخن في الداخل والخارج. تتضمن الطرق الشائعة الاستخدام في الموازنة النشطة طريقة تجاوز البطارية ، وطريقة المكثف المحول ، وطريقة الحث التبديل ، وطريقة التحويل DC / DC.
الإدارة الحرارية للبطارية. بالإضافة إلى الحفاظ على درجة حرارة تشغيل حزمة البطارية ضمن النطاق الأمثل ، يجب أن تحاول الإدارة الحرارية للبطارية أيضًا ضمان اتساق ظروف درجة الحرارة بين البطاريات ، وذلك لضمان تناسق الأداء بين البطاريات بشكل فعال. استخدم استراتيجيات تحكم معقولة. عندما تسمح طاقة الإخراج ، حاول تقليل عمق تفريغ البطارية ، وفي الوقت نفسه ، تجنب الشحن الزائد للبطارية ، مما قد يؤدي إلى إطالة عمر دورة حزمة البطارية. تعزيز صيانة حزم البطاريات. قم بإجراء شحن صيانة منخفض التيار على حزمة البطارية على فترات منتظمة ، وانتبه للتنظيف.
3 طريقة تجميع بطارية ليثيوم أيون السلطة
3.1 طريقة مطابقة الجهد يمكن تقسيم طريقة مطابقة الجهد إلى طريقة مطابقة الجهد الساكن وطريقة مطابقة الجهد الديناميكي. تسمى طريقة مطابقة الجهد الساكن أيضًا طريقة مطابقة عدم التحميل. إنه لا يحمل حمولة وينظر فقط إلى البطارية نفسها. يقيس معدل التفريغ الذاتي لحالة الشحن الكامل للبطارية الفردية المحددة بعد عشرات الأيام من الوقوف وفترات التخزين المختلفة في حالة الشحن الكامل. جهد الدائرة المفتوحة للبطارية الداخلية ، هذه الطريقة هي أبسط عملية ، لكنها ليست دقيقة. تبحث طريقة مطابقة الجهد الديناميكي في حالة الجهد مع الحمل ، ولكنها لا تأخذ في الاعتبار عوامل مثل تغيرات الحمل ، لذا فهي ليست دقيقة.
3.2 طريقة مطابقة السعة الثابتة تقوم بشحن البطارية وتفريغها في ظل الظروف المحددة ، وتحسب السعة من تيار التفريغ ووقت التفريغ ، وتطابق البطارية وفقًا للسعة. هذه الطريقة بسيطة وسهلة التنفيذ ، ولكنها تعكس فقط أن البطارية لها نفس السعة في ظل ظروف معينة ، ولا يمكنها شرح خصائص العمل الكاملة للبطارية ، ولها قيود معينة.
3.3 تعتبر طريقة مطابقة المقاومة الداخلية بشكل أساسي المقاومة الداخلية للبطارية المفردة. يمكن أن تحقق هذه الطريقة قياسًا سريعًا ، ولكن نظرًا لأن المقاومة الداخلية للبطارية ستتغير مع عملية التفريغ ، فمن الصعب تحديد المقاومة الداخلية بدقة.
3.4 تراعي طريقة المطابقة متعددة المعلمات في نفس الوقت السعة والمقاومة الداخلية والجهد ومعدل التفريغ الذاتي والظروف الخارجية الأخرى لتقييم البطارية بشكل شامل ، ويمكنها فرز حزمة البطارية بتناسق أفضل. ومع ذلك ، فإن فرضية هذه الطريقة هي أن الفرز أحادي المعلمة يجب أن يكون دقيقًا ويستغرق وقتًا طويلاً.
3.5 طريقة تجميع الخصائص الديناميكية تستخدم طريقة التجميع المميزة الديناميكية منحنى خصائص الشحن والتفريغ للبطارية لفرز البطاريات للتجميع. يمكن أن يعكس منحنى الشحن والتفريغ معظم خصائص البطارية ، ويمكن أن يضمن استخدام طريقة مطابقة الخصائص الديناميكية اتساق مؤشرات الأداء المختلفة للبطارية. هناك العديد من البيانات في طريقة مطابقة الخصائص الديناميكية ، والتي تتحقق عادة من خلال تعاون برامج الكمبيوتر. بالإضافة إلى ذلك ، تقلل هذه الطريقة من معدل استخدام حزمة البطارية ، الأمر الذي لا يؤدي إلى تقليل تكلفة تكوين البطارية. يعد تحديد المنحنى القياسي أو المنحنى المرجعي أيضًا نقطة صعبة في تنفيذه. 4. الخلاصة
يعود سبب عدم تناسق البطارية بشكل أساسي إلى تصنيع البطارية واستخدامها.
تشمل تدابير تحسين اتساق البطارية بشكل أساسي الجوانب الثلاثة التالية:
1. التحكم الصارم في عملية الإنتاج من جانبين للمواد الخام وتكنولوجيا الإنتاج ؛
2. استخدم طريقة فرز أكثر علمية ، وحاول اختيار بطاريات بنفس الأداء الأولي للتجميع ؛
3. في عملية استخدام البطارية وصيانتها ، قم بمراقبة البطارية في الوقت الفعلي ، وإدخال نظام إدارة متوازن ، واعتماد استراتيجية تحكم معقولة ، وإجراء إدارة حرارية للبطارية ، وتعزيز صيانة حزمة البطارية.
