Bagaimana untuk meningkatkan konsistensi bateri litium
Kenderaan tenaga baharu semakin popular. Apabila bateri litium digunakan sebagai sumber kuasa kenderaan elektrik, disebabkan keperluan kuasa tinggi dan kapasiti besar, bateri ion litium tunggal tidak dapat memenuhi keperluan, jadi bateri litium ion perlu disambung secara bersiri dan selari. Digunakan dalam kombinasi.
Walau bagaimanapun, ketidakkonsistenan antara sel tunggal sering menyebabkan masalah seperti pereputan kapasiti yang berlebihan dan hayat pek bateri yang singkat semasa kitaran. Memilih bateri dengan prestasi yang konsisten mungkin untuk pengelompokan adalah sangat penting untuk promosi dan penggunaan bateri litium-ion dalam bateri kuasa. Sekarang buat analisis ringkas dari beberapa aspek:
1 Analisis ketidakkonsistenan
1.1 Definisi ketidakkonsistenan Ketidakkonsistenan pek bateri lithium-ion merujuk kepada perbezaan tertentu dalam parameter seperti voltan, kapasiti, rintangan dalaman, hayat, pengaruh suhu dan kadar nyahcas diri selepas sel tunggal spesifikasi dan bentuk model yang sama pek bateri. Selepas bateri tunggal dihasilkan, terdapat perbezaan tertentu dalam prestasi awal itu sendiri. Dengan penggunaan bateri, perbezaan prestasi ini terus terkumpul. Pada masa yang sama, kerana persekitaran penggunaan setiap bateri tunggal dalam pek bateri tidak betul-betul sama, ia juga menyebabkan ketidakkonsistenan bateri tunggal secara beransur-ansur membesar, dengan itu mempercepatkan kemerosotan prestasi bateri, dan akhirnya menyebabkan pek bateri gagal sebelum waktunya. 1.2 Prestasi ketidakkonsistenan Ketidakkonsistenan bateri litium-ion terutamanya ditunjukkan dalam dua aspek: perbezaan dalam parameter prestasi sel bateri (kapasiti bateri, rintangan dalaman dan kadar nyahcas sendiri, dsb.) dan perbezaan dalam keadaan pengecasan bateri (SOC). ). Dai Haifeng et al. mendapati bahawa taburan perbezaan kapasiti antara sel bateri adalah hampir dengan taburan Weir, dan serakan rintangan dalaman adalah lebih ketara daripada kapasiti, dan rintangan dalaman kumpulan bateri yang sama secara amnya memenuhi undang-undang taburan normal. , pelepasan diri Kadar ini juga menunjukkan taburan kira-kira normal. SOC mencirikan keadaan cas bateri, iaitu nisbah baki kapasiti bateri kepada kapasiti undian. Jie Jing et al. percaya bahawa disebabkan oleh ketidakkonsistenan bateri, kadar pereputan kapasiti bateri adalah berbeza, mengakibatkan perbezaan dalam kapasiti boleh guna maksimum antara bateri. Kadar perubahan SOC bateri dengan kapasiti kecil adalah lebih cepat daripada bateri dengan kapasiti besar, dan voltan pemotongan dicapai lebih cepat semasa mengecas dan menyahcas.
1.3 Punca ketidakkonsistenan Terdapat banyak sebab untuk ketidakkonsistenan bateri litium-ion, terutamanya dalam proses pembuatan dan proses penggunaan. Setiap aspek proses pembuatan, seperti keseragaman buburan semasa batching, kawalan ketumpatan kawasan dan ketegangan permukaan semasa salutan, dan lain-lain, akan menyebabkan perbezaan dalam prestasi sel tunggal. Luo Yu et al. mengkaji kesan proses pengeluaran dan pembuatan bateri litium-ion terhadap ketekalan bateri, dan memberi tumpuan kepada kesan proses pengeluaran bateri litium-ion sistem pengikat berasaskan air terhadap ketekalan bateri. Semasa penggunaan bateri, Xie Jiao dan yang lain percaya bahawa kaedah sambungan, bahagian/peranti struktur, keadaan operasi dan persekitaran semuanya akan menjejaskan konsistensi pek bateri. Oleh kerana tenaga yang digunakan oleh setiap titik sambungan adalah tidak konsisten, prestasi dan kadar penuaan setiap komponen atau struktur juga tidak konsisten, jadi kesan pada bateri juga tidak konsisten. Di samping itu, disebabkan oleh lokasi yang berbeza bagi setiap sel tunggal dalam bateri, suhu yang berbeza, dan kemerosotan prestasi yang berbeza, ini akan menguatkan ketidakkonsistenan sel tunggal.
2 Cara untuk meningkatkan konsistensi bateri
2.1 Kawalan proses pengeluaran Kawalan proses pengeluaran terutamanya dijalankan dari dua aspek: bahan mentah dan proses pengeluaran. Dari segi bahan mentah, cuba pilih kumpulan bahan mentah yang sama untuk memastikan ketekalan saiz zarah dan prestasi bahan mentah. Dalam proses pengeluaran, keseluruhan proses pengeluaran mesti dikawal dengan ketat, seperti memastikan buburan dikacau sama rata dan tidak diletakkan untuk masa yang lama, mengawal kelajuan mesin salutan untuk memastikan ketebalan dan keseragaman salutan, penampilan bahagian tiang, dan penimbangan dan pengelasan. , Kawal isipadu suntikan, pembentukan, pemisahan volum, keadaan penyimpanan, dan lain-lain. Luo Yu telah menentukan proses utama yang mempunyai kesan ketara ke atas konsistensi bateri litium-ion melalui penyelidikan mengenai teknologi penyediaan bateri lithium-ion, termasuk batching pencampuran, salutan, penggulungan, penggulungan/laminasi, suntikan dan pembentukan cecair. Penyelidikan dan analisis mendalam tentang hubungan antara parameter proses utama dan prestasi bateri juga dilakukan.
2.2 Kawalan proses konfigurasi
Kawalan proses pemasangan terutamanya merujuk kepada pengasingan bateri. Pek bateri menggunakan bateri dengan spesifikasi dan model seragam, dan voltan, kapasiti, rintangan dalaman, dll. bateri mesti diukur untuk memastikan ketekalan prestasi awal bateri. Melalui penyelidikan, Xu Haitao et al. mendapati bahawa apabila pek bateri dipasang, perbezaan voltan sel tunggal merupakan faktor penting yang mempengaruhi ketekalan sel tunggal pada penghujung pengecasan dan nyahcas pek bateri. Perbezaan dalam rintangan dalaman sel tunggal menyebabkan pek bateri dicas Semasa proses nyahcas, platform voltan setiap bateri tunggal agak berbeza. Wang Linxia dan yang lain menganalisis ketidakkonsistenan sel tunggal dalam pek bateri selari siri litium-ion, dan menganalisis faktor yang mempengaruhi utama dalam pek bateri selari. Tahap pengaruh pek bateri menyediakan asas yang diperlukan untuk pek bateri yang dipasang. Chen Ping et al. mengkaji pengaruh kadar nyahcas pada ketekalan konfigurasi bateri dan mendapati bahawa dengan peningkatan kadar nyahcas, ketidakkonsistenan bateri telah diperkuatkan, mencapai kesan menghapuskan bateri yang buruk.
2.3 Penggunaan dan kawalan proses penyelenggaraan untuk memantau bateri dalam masa nyata. Konsistensi bateri disaring apabila bateri dipasang, yang boleh memastikan konsistensi bateri pada peringkat awal penggunaan. Bateri dipantau dalam masa nyata semasa penggunaan, dan masalah konsistensi semasa penggunaan boleh diperhatikan dalam masa nyata. Walau bagaimanapun, apabila konsistensinya lemah, litar pemantauan akan memotong litar pengecasan dan nyahcas, dan prestasi akan berkurangan. Keseimbangan antara keduanya mesti dicari. Bateri parameter ekstrem juga boleh dilaraskan atau diganti dalam masa melalui pemantauan masa nyata untuk memastikan ketidakkonsistenan pek bateri tidak akan berkembang dari semasa ke semasa. Memperkenalkan sistem pengurusan yang seimbang. Gunakan strategi penyamaan dan litar penyamaan yang sesuai untuk menguruskan bateri dengan bijak. Strategi pengimbangan biasa semasa termasuk strategi pengimbangan berdasarkan voltan luaran, strategi pengimbangan berdasarkan SOC dan strategi pengimbangan berdasarkan kapasiti. Litar penyamaan boleh dibahagikan kepada penyamaan pasif dan penyamaan aktif mengikut cara penggunaan tenaga. Antaranya, penyamaan aktif dapat merealisasikan aliran tenaga tanpa kehilangan antara bateri, yang menjadi topik penyelidikan hangat di dalam dan luar negara. Kaedah yang biasa digunakan dalam pengimbangan aktif termasuk kaedah pintasan bateri, kaedah kapasitor tersuis, kaedah aruhan tersuis dan kaedah penukaran DC/DC.
Pengurusan haba bateri. Selain mengekalkan suhu operasi pek bateri dalam julat optimum, pengurusan haba bateri juga harus cuba memastikan ketekalan keadaan suhu antara bateri, supaya dapat memastikan konsistensi prestasi antara bateri dengan berkesan. Gunakan strategi kawalan yang munasabah. Apabila kuasa output membenarkan, cuba kurangkan kedalaman nyahcas bateri, dan pada masa yang sama, elakkan pengecasan berlebihan bateri, yang boleh memanjangkan hayat kitaran pek bateri. Memperkukuh penyelenggaraan pek bateri. Lakukan pengecasan penyelenggaraan arus rendah pada pek bateri pada selang masa yang tetap, dan perhatikan pembersihan.
3 Kaedah pemasangan bateri litium-ion kuasa
3.1 Kaedah padanan voltan Kaedah padanan voltan boleh dibahagikan kepada kaedah padanan voltan statik dan kaedah padanan voltan dinamik. Kaedah pemadanan voltan statik juga dipanggil kaedah pemadanan tanpa beban. Ia tidak membawa beban dan hanya mempertimbangkan bateri itu sendiri. Ia mengukur kadar nyahcas sendiri bagi keadaan dicas penuh bagi bateri tunggal yang dipilih selepas berpuluh-puluh hari berdiri dan tempoh penyimpanan yang berbeza dalam keadaan dicas penuh. Voltan litar terbuka bateri dalaman, kaedah ini adalah operasi yang paling mudah, tetapi ia tidak tepat. Kaedah pemadanan voltan dinamik menyiasat keadaan voltan dengan beban, tetapi ia tidak mengambil kira faktor seperti perubahan beban, jadi ia tidak tepat.
3.2 Kaedah pemadanan kapasiti statik mengecas dan menyahcas bateri di bawah keadaan yang ditetapkan, mengira kapasiti daripada arus nyahcas dan masa nyahcas, dan memadankan bateri mengikut kapasiti. Kaedah ini mudah dan mudah untuk dilaksanakan, tetapi ia hanya dapat menggambarkan bahawa bateri mempunyai kapasiti yang sama dalam keadaan tertentu, dan tidak dapat menjelaskan ciri-ciri kerja lengkap bateri, dan mempunyai batasan tertentu.
3.3 Kaedah pemadanan rintangan dalaman terutamanya mempertimbangkan rintangan dalaman bateri tunggal. Kaedah ini boleh mencapai pengukuran pantas, tetapi kerana rintangan dalaman bateri akan berubah dengan proses pelepasan, sukar untuk menentukan rintangan dalaman dengan tepat.
3.4 Kaedah padanan berbilang parameter secara serentak mempertimbangkan kapasiti, rintangan dalaman, voltan, kadar nyahcas diri dan keadaan luaran lain untuk menilai bateri secara menyeluruh, dan boleh menyusun pek bateri dengan ketekalan yang lebih baik. Walau bagaimanapun, premis kaedah ini ialah pengisihan parameter tunggal mestilah tepat dan memakan masa.
3.5 Kaedah pengelompokan ciri dinamik Kaedah pengelompokan ciri dinamik menggunakan lengkung ciri cas dan nyahcas bateri untuk mengisih bateri untuk dikumpulkan. Keluk cas-nyahcas boleh mencerminkan kebanyakan ciri bateri, dan penggunaan kaedah pemadanan ciri dinamik boleh memastikan ketekalan pelbagai penunjuk prestasi bateri. Terdapat banyak data dalam kaedah pemadanan ciri dinamik, yang biasanya direalisasikan dengan kerjasama program komputer. Di samping itu, kaedah ini mengurangkan kadar penggunaan pek bateri, yang tidak kondusif untuk pengurangan kos komposisi bateri. Penentuan keluk piawai atau keluk rujukan juga merupakan titik sukar dalam pelaksanaannya. 4. Kesimpulan
Sebab ketidakkonsistenan bateri adalah terutamanya dalam pembuatan dan penggunaan bateri.
Langkah-langkah untuk meningkatkan ketekalan bateri terutamanya termasuk tiga aspek berikut:
1. Kawal ketat proses pengeluaran dari dua aspek bahan mentah dan teknologi pengeluaran;
2. Gunakan kaedah pengisihan yang lebih saintifik, dan cuba pilih bateri dengan prestasi awal yang sama untuk pengelompokan;
3. Dalam proses penggunaan dan penyelenggaraan bateri, pantau bateri dalam masa nyata, perkenalkan sistem pengurusan yang seimbang, pakai strategi kawalan yang munasabah, jalankan pengurusan haba bateri, dan kuatkan penyelenggaraan pek bateri.
