عوامل موثر بر ظرفیت تخلیه باتری لیتیوم{0} یون PACK
بسته باتری لیتیوم یونی عمدتاً برای آزمایش عملکرد الکتریکی سلولها پس از غربالگری، گروهبندی، بستهبندی و مونتاژ است تا مشخص شود که آیا ظرفیت و اختلاف فشار محصولات واجد شرایط هستند یا خیر.
سازگاری بین سلولهای سری و موازی باتری در بسته باتری مورد توجه ویژه است. فقط با ظرفیت خوب، وضعیت شارژ، مقاومت داخلی، و سازگاری{0}}خود تخلیه میتوان ظرفیت بسته باتری را اعمال و آزاد کرد. عملکرد ضعیف به طور جدی بر عملکرد کلی بسته باتری تأثیر می گذارد و حتی ممکن است باعث شارژ یا تخلیه بیش از حد شود و در نتیجه خطرات ایمنی را به همراه داشته باشد. یک روش ترکیبی خوب یک روش موثر برای بهبود قوام مونومرها است.
باتریهای لیتیوم{0}یون تحت تأثیر دمای محیط محدود میشوند و اگر دما خیلی بالا یا خیلی پایین باشد، ظرفیت باتری تحت تأثیر قرار میگیرد. اگر باتری برای مدت طولانی در شرایط دمای بالا کار کند، ممکن است عمر چرخه آن تحت تأثیر قرار گیرد. اگر دما خیلی پایین باشد، اعمال ظرفیت دشوار خواهد بود. نرخ دشارژ منعکس کننده-قابلیت شارژ و دشارژ جریان بالای باتری است. اگر سرعت خیلی کم باشد، سرعت شارژ و دشارژ آهسته خواهد بود، که بر راندمان آزمایش تأثیر می گذارد. اگر نرخ خیلی زیاد باشد، ظرفیت به دلیل اثر قطبش و اثر حرارتی باتری کاهش می یابد. نرخ شارژ و دشارژ.
1. تطبیق سازگاری
یک پیکربندی خوب نه تنها می تواند میزان استفاده از سلول ها را بهبود بخشد، بلکه قوام سلول ها را نیز کنترل می کند، که مبنایی برای دستیابی به ظرفیت تخلیه خوب و ثبات چرخه در تخلیه بسته باتری است. با این حال، پراکندگی امپدانس AC ظرفیت سلول باتری با پیکربندی ضعیف افزایش می یابد، که به نوبه خود عملکرد چرخه و ظرفیت قابل استفاده بسته باتری را ضعیف می کند. شخصی روشی برای تطبیق باتری با توجه به بردار مشخصه باتری پیشنهاد کرد. بردار مشخصه درجه شباهت بین داده های ولتاژ شارژ و دشارژ باتری تک و داده های شارژ و دشارژ باتری استاندارد را منعکس می کند. هرچه منحنی شارژ-شارژ باتری به منحنی استاندارد نزدیکتر باشد، شباهت بیشتر است و ضریب همبستگی به 1 نزدیکتر است. این روش تطبیق عمدتاً بر اساس ضریب همبستگی ولتاژ مونومر است. و سپس پارامترهای دیگر را برای انجام تطبیق ترکیب می کند، که می تواند اثر تطبیق بهتری به دست آورد. مشکل این رویکرد تامین بردارهای مشخصه باتری استاندارد است. به دلیل محدودیت های سطح تولید، باید بین هر دسته از باتری ها تفاوت هایی وجود داشته باشد و به دست آوردن مجموعه ای از بردارهای ویژگی مناسب برای هر دسته از باتری ها بسیار دشوار است.
برای تجزیه و تحلیل روش ارزیابی تفاوت بین تک سلولی از آنالیز کمی استفاده شد. ابتدا نکات کلیدی موثر بر عملکرد باتری با روش های ریاضی استخراج می شود و سپس انتزاع ریاضی برای دستیابی به ارزیابی و مقایسه جامع عملکرد باتری انجام می شود و تجزیه و تحلیل کیفی عملکرد باتری به تجزیه و تحلیل کمی تبدیل می شود تا بهینه سازی شود. عملکرد کلی بسته باتری یک روش ساده که می تواند به صورت عملی اجرا شود ارائه شده است. یک سیستم ارزیابی عملکرد جامع بر اساس انتخاب و گروهبندی باتری پیشنهاد شده است که امتیازدهی دلفی ذهنی و اندازهگیری درجه همبستگی خاکستری هدف را ترکیب میکند، و یک مدل همبستگی خاکستری چند پارامتری برای باتریها ایجاد میکند که بر یک غلبه میکند- جانبداری استفاده از یک شاخص واحد به عنوان استاندارد ارزیابی ارزیابی عملکرد باتری لیتیوم{2} یون قدرت محقق می شود، و همبستگی به دست آمده از نتایج ارزیابی، مبنای نظری قابل اعتمادی برای غربالگری و تطبیق باتری در مرحله بعدی فراهم می کند.
روش تطبیق مشخصه پویا عمدتاً برای تحقق عملکرد تطبیق با توجه به منحنی شارژ و تخلیه باتری است. مراحل اجرای خاص عبارت است از استخراج نقاط مشخصه روی منحنی برای تشکیل یک بردار مشخصه. با توجه به فاصله بین بردارهای مشخصه بین هر منحنی، برای شاخص تطبیق، طبقه بندی منحنی با انتخاب الگوریتم مناسب محقق می شود و سپس فرآیند تطبیق باتری به پایان می رسد. این روش تطبیق تغییرات عملکرد باتری را در حین کار در نظر می گیرد. بر این اساس، پارامترهای مناسب دیگری برای تطبیق باتری انتخاب میشوند و باتریهایی با عملکرد سازگارتر قابل دستهبندی هستند.
2. روش شارژ
رژیم شارژ مناسب تاثیر بسزایی بر ظرفیت تخلیه باتری دارد. اگر عمق شارژ کم باشد، ظرفیت تخلیه به همان نسبت کاهش می یابد. در صورت شارژ بیش از حد، بر روی مواد شیمیایی فعال باتری تأثیر می گذارد و آسیب های جبران ناپذیری ایجاد می کند و ظرفیت و عمر باتری را کاهش می دهد. بنابراین، لازم است نرخ شارژ مناسب، ولتاژ حد بالایی و جریان قطع{0} ولتاژ ثابت انتخاب شود تا اطمینان حاصل شود که راندمان شارژ و ایمنی و پایداری همزمان با تحقق ظرفیت شارژ بهینه میشود. در حال حاضر، باتریهای لیتیوم{1}}یون قدرت بیشتر از حالت شارژ جریان ثابت- با ولتاژ ثابت استفاده میکنند. با تجزیه و تحلیل نتایج شارژ جریان ثابت و ولتاژ ثابت سیستم فسفات آهن لیتیوم و باتری سیستم سه تایی تحت جریانهای شارژ مختلف و ولتاژهای قطع{3} مختلف، میتوان دریافت که: (1) هنگام قطع شارژ{{5} }}ولتاژ خاموش فشار داده می شود، جریان شارژ افزایش می یابد و نسبت جریان ثابت کاهش می یابد، زمان شارژ کوتاه می شود، اما مصرف انرژی افزایش می یابد. (2) هنگامی که جریان شارژ فشار داده می شود، با کاهش ولتاژ قطع{7} شارژ، نسبت شارژ جریان ثابت کاهش می یابد و ظرفیت شارژ و انرژی هر دو کاهش می یابد. به منظور اطمینان از ظرفیت باتری، فسفات آهن ولتاژ قطع شارژ باتریهای لیتیوم- یونی نمیتواند کمتر از 3.4 ولت باشد. برای متعادل کردن زمان شارژ و اتلاف انرژی، یک جریان شارژ مناسب و زمان قطع{12} را انتخاب کنید.
سازگاری SOC هر سلول تا حد زیادی ظرفیت تخلیه بسته باتری را تعیین می کند، و شارژ متعادل امکان دستیابی به یک پلت فرم اولیه SOC مشابه برای هر تخلیه سلول را فراهم می کند، که می تواند ظرفیت تخلیه و کارایی تخلیه (ظرفیت تخلیه / ظرفیت تطبیق) را بهبود بخشد. . روش یکسان سازی در شارژ به یکسان سازی باتری لیتیوم{0} یونی قدرت در طول فرآیند شارژ اشاره دارد. به طور کلی، یکسان سازی زمانی شروع می شود که ولتاژ بسته باتری به ولتاژ تعیین شده برسد یا از آن بیشتر شود و با کاهش جریان شارژ از شارژ بیش از حد جلوگیری می شود.
با توجه به حالات مختلف تک سلولی در بسته باتری، از طریق مدل مدار کنترل شارژ متعادل بسته باتری و مدار یکسان سازی برای تنظیم دقیق جریان شارژ تک سلولی، روشی پیشنهاد شده است که می تواند نه تنها متوجه شارژ سریع بسته باتری شود، بلکه ناهماهنگی سلول های تک را نیز از بین ببرد. یکسان کردن استراتژی کنترل شارژ برای اثرات چرخه عمر بسته باتری. به طور خاص، از طریق سیگنال سوئیچ، انرژی کلی بسته باتری لیتیوم- یونی به باتری تک تکمیل می شود، یا انرژی باتری تک به بسته باتری کلی تبدیل می شود. در طی فرآیند شارژ بسته باتری، با تشخیص مقدار ولتاژ هر سلول، زمانی که ولتاژ تک سلولی به مقدار مشخصی رسید، ماژول متعادل کننده شروع به کار می کند. جریان شارژ در باتری تک تقسیم می شود تا ولتاژ شارژ کاهش یابد و جریان تقسیم شده توسط ماژول برای بازگرداندن انرژی به اتوبوس شارژ برای رسیدن به هدف تعادل تبدیل می شود.
شخصی راه حل یکسان سازی نرخ شارژ متغیر را پیشنهاد کرد. ایده یکسان سازی این روش این است که فقط انرژی اضافی را به باتری تک با انرژی کم تامین کند که از فرآیند استخراج انرژی باتری تک با انرژی بیشتر جلوگیری می کند که این فرآیند را بسیار ساده می کند. توپولوژی مدار یکسان سازی. به این معنا که نرخ های شارژ متفاوتی برای شارژ سلول های تک حالت های انرژی مختلف استفاده می شود تا به یک اثر تعادل خوب دست یابیم.
3. میزان تخلیه
میزان دشارژ یک شاخص حیاتی برای برق باتریهای لیتیوم{0} یون است. سرعت بالای تخلیه باتری آزمایشی برای مواد و الکترولیت های الکترود مثبت و منفی است. برای مواد الکترود مثبت لیتیوم آهن فسفات، ساختار آن پایدار است، کرنش در هنگام شارژ و تخلیه کم است و شرایط اولیه تخلیه جریان بالا را دارد، اما نقطه ضعف آن این است که هدایت فسفات آهن لیتیوم ضعیف است. سرعت انتشار یونهای لیتیوم در الکترولیت عامل مهمی است که بر سرعت تخلیه باتری تأثیر میگذارد و انتشار یونها در باتری ارتباط نزدیکی با ساختار باتری و غلظت الکترولیت دارد.
بنابراین، نرخ های دشارژ متفاوت منجر به زمان دشارژ و پلت فرم های ولتاژ تخلیه باتری ها می شود که به نوبه خود منجر به ظرفیت های دشارژ متفاوت می شود که به ویژه برای بسته های باتری موازی مشهود است. بنابراین انتخاب میزان دبی مناسب ضروری است. ظرفیت قابل استفاده باتری با افزایش جریان تخلیه کاهش می یابد.
جیانگ کوینا و همکاران اثر نرخ دشارژ بر ظرفیت آزادسازی سلولهای باتری لیتیوم آهن فسفات را مورد مطالعه قرار داد. گروهی از سلولهای تک با قوام اولیه خوب از همان نوع به 3.8 ولت در جریان 1C شارژ شدند و سپس در 0.1، 0.2، نرخهای تخلیه {{7} شارژ شدند. }.5، 1، 2 و 3C به 2.5 ولت تخلیه شدند و منحنی رابطه بین ولتاژ و توان تخلیه شده ثبت شد، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. نتایج تجربی نشان می دهد که ظرفیت آزاد شده 1 و 2C 97.8 است. درصد و 96.5 درصد از ظرفیت آزاد شده C/3 به ترتیب و انرژی آزاد شده به ترتیب 97.2 درصد و 94.3 درصد از انرژی آزاد شده توسط C/3 است. با افزایش، ظرفیت و انرژی آزاد شده توسط باتری لیتیوم{27} یون به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
وقتی باتری لیتیوم-یونی تخلیه میشود، معمولاً از استاندارد ملی 1C استفاده میشود و حداکثر جریان تخلیه معمولاً به 23 درجه سانتیگراد محدود میشود. هنگامی که یک جریان بزرگ تخلیه می شود، افزایش دما زیاد اتفاق می افتد و منجر به اتلاف انرژی می شود. بنابراین لازم است دمای بسته باتری به صورت لحظه ای کنترل شود تا از آسیب دیدن باتری در اثر دمای بیش از حد جلوگیری شود و طول عمر باتری کاهش یابد.
4. شرایط دما
دما به طور قابل توجهی بر فعالیت و عملکرد الکترولیت مواد الکترود داخل باتری تأثیر می گذارد. دمای خیلی زیاد و خیلی پایین تاثیر بیشتری روی ظرفیت باتری دارد.
در دمای پایین، فعالیت باتری به طور قابل توجهی کاهش می یابد، توانایی درون یابی و استخراج لیتیوم کاهش می یابد، مقاومت داخلی و ولتاژ قطبش باتری افزایش می یابد، ظرفیت واقعی قابل استفاده کاهش می یابد، ظرفیت تخلیه باتری کاهش می یابد. ، سکوی تخلیه کم است و احتمال اینکه باتری به ولتاژ قطع{0}دشارژ برسد بیشتر است. با کاهش ظرفیت موجود باتری، بازده مصرف انرژی باتری کاهش می یابد.
هنگامی که دما افزایش می یابد، استخراج و قرار دادن یون های لیتیوم بین الکترودهای مثبت و منفی فعال می شود، به طوری که مقاومت داخلی باتری کاهش می یابد و زمان پایداری مقاومت داخلی طولانی تر می شود، که باعث افزایش تحرک الکترون در باتری می شود. مدار خارجی و ظرفیت موثرتر است. بازی. با این حال، اگر باتری برای مدت طولانی در یک محیط با دمای بالا کار کند، پایداری ساختار شبکه مثبت بدتر می شود، ایمنی باتری کاهش می یابد و عمر باتری به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
لی ژ و همکاران تأثیر دما بر ظرفیت تخلیه واقعی باتری را بررسی کرد و نسبت ظرفیت تخلیه واقعی باتری به ظرفیت تخلیه استاندارد (دشارژ 1 درجه سانتیگراد در 25 درجه) را در دماهای مختلف ثبت کرد. تغییر ظرفیت باتری را با دما مطابقت دهید و به دست آورید: در فرمول: C ظرفیت باتری است. T دما است. R2 ضریب همبستگی اتصالات است. آزمایشها نشان میدهند که ظرفیت باتری در دمای پایین خیلی سریع تحلیل میرود، در حالی که ظرفیت با افزایش دما در دمای تقریباً معمولی افزایش مییابد. ظرفیت باتری در -40 درجه تنها 1/3 مقدار اسمی است، در حالی که در 0 درجه تا 60 درجه، ظرفیت باتری از 80 درصد ظرفیت اسمی به 100 درصد افزایش می یابد.
تجزیه و تحلیل نشان می دهد که نرخ تغییر مقاومت داخلی اهمی در دمای پایین بیشتر از دمای بالا است، که نشان می دهد دمای پایین تأثیر واضح تری بر فعالیت باتری دارد و در نتیجه بر قدرت تخلیه باتری تأثیر می گذارد. با افزایش دما، مقاومت داخلی اهمی و مقاومت داخلی پلاریزاسیون فرآیند شارژ و دشارژ کاهش می یابد. اما در دماهای بالاتر، تعادل واکنش شیمیایی در باتری و پایداری مواد از بین میرود و در نتیجه واکنشهای جانبی احتمالی ایجاد میشود که بر ظرفیت باتری و مقاومت داخلی تأثیر میگذارد و در نتیجه عمر چرخه آن کاهش مییابد و حتی ایمنی کاهش مییابد.
بنابراین، دماهای بالا و پایین بر عملکرد و عمر باتری های لیتیوم فسفات آهن تأثیر می گذارد. در فرآیند کار واقعی، روش هایی مانند مدیریت حرارتی باتری جدید باید استفاده شود تا اطمینان حاصل شود که باتری در شرایط دمایی مناسب کار می کند. در تست بسته باتری PACK، یک اتاق آزمایش دمای ثابت 25 درجه را می توان ایجاد کرد.
