גורמים המשפיעים על קיבולת הפריקה של -סוללת ליתיום PACK
Li-ion battery PACK מיועדת בעיקר לבדיקת הביצועים החשמליים של התאים לאחר סינון, קיבוץ, אריזה והרכבה כדי לקבוע אם הקיבולת והפרשי הלחץ הם מוצרים מתאימים.
העקביות בין התאים הסדרתיים והמקבילים של הסוללה היא שיקול מיוחד בחבילת הסוללות. רק עם קיבולת טובה, מצב טעינה, התנגדות פנימית ועקביות-פריקה עצמית ניתן להפעיל ולשחרר את קיבולת ערכת הסוללה. ביצועים גרועים ישפיעו באופן רציני על הביצועים הכוללים של ערכת הסוללות, ואף עלולים לגרום לטעינת יתר או לפריקת יתר, וכתוצאה מכך לסכנות בטיחותיות. שיטת שילוב טובה היא דרך יעילה לשפר את העקביות של מונומרים.
סוללות ליתיום- מוגבלות על ידי השפעת טמפרטורת הסביבה, וקיבולת הסוללה תושפע אם הטמפרטורה גבוהה מדי או נמוכה מדי. אם הסוללה פועלת בתנאי טמפרטורה גבוהים במשך זמן רב, חיי המחזור שלה עלולים להיפגע. אם הטמפרטורה נמוכה מדי, הקיבולת תהיה קשה למימוש. קצב הפריקה משקף את יכולת הטעינה והפריקה הנוכחית- הגבוהה של הסוללה. אם הקצב קטן מדי, מהירות הטעינה והפריקה תהיה איטית, מה שישפיע על יעילות הבדיקה; אם הקצב גדול מדי, הקיבולת תופחת עקב אפקט הקיטוב וההשפעה התרמית של הסוללה. קצב טעינה ופריקה.
1. עקביות התאמה
תצורה טובה יכולה לא רק לשפר את קצב הניצול של התאים, אלא גם לשלוט בעקביות התאים, שהיא הבסיס להשגת יכולת פריקה טובה ויציבות מחזורית בפריקה של ערכת הסוללות. עם זאת, פיזור עכבת ה-AC של קיבולת תא הסוללה עם תצורה גרועה יגדל, מה שבתורו יחליש את ביצועי המחזור ואת הקיבולת השמישה של ערכת הסוללות. מישהו הציע שיטה להתאמת סוללות לפי הווקטור האופייני של הסוללה. הווקטור האופייני משקף את מידת הדמיון בין נתוני מתח הטעינה והפריקה של הסוללה הבודדת לבין נתוני הטעינה והפריקה של הסוללה הרגילה. ככל שעקומת הפריקה-של הסוללה קרובה יותר לעקומה הסטנדרטית, כך הדמיון גבוה יותר, וככל שמקדם המתאם קרוב יותר ל-1. שיטת התאמה זו מבוססת בעיקר על מקדם המתאם של מתח המונומר, ולאחר מכן משלב פרמטרים אחרים כדי לבצע את ההתאמה, מה שיכול להשיג אפקט התאמה טוב יותר. הקושי בגישה זו הוא לספק וקטורים אופייניים לסוללה סטנדרטיים. בשל אילוצי רמת הייצור, חייבים להיות הבדלים בין כל אצווה של סוללות, וקשה מאוד להשיג קבוצה של וקטורי תכונה המתאימים לכל אצווה של סוללות.
ניתוח כמותי שימש לניתוח שיטת הערכת ההבדל בין תאים בודדים. ראשית, נקודות המפתח המשפיעות על ביצועי הסוללה מופקות בשיטות מתמטיות, ולאחר מכן מתבצעת הפשטה מתמטית כדי להשיג הערכה והשוואה מקיפה של ביצועי הסוללה, והניתוח האיכותני של ביצועי הסוללה מומר לניתוח כמותי, כדי לייעל את ביצועים כלליים של ערכת הסוללות. מוצגת שיטה פשוטה שניתן ליישם באופן מעשי. מוצעת מערכת להערכת ביצועים מקיפה המבוססת על בחירת סוללה וקיבוץ, המשלבת ניקוד סובייקטיבי של Delphi ומדידה אובייקטיבית של דרגת מתאם אפור, והקמת מודל מתאם אפור רב-פרמטרי לסוללות, שמתגבר על האחד- צדדיות של שימוש במדד בודד כסטנדרט הערכה. הערכת הביצועים של סוללת ליתיום- הספק מתממשת, והקורלציה המתקבלת מתוצאות ההערכה מספקת בסיס תיאורטי אמין לסינון והתאמה של הסוללה בשלב מאוחר יותר.
שיטת ההתאמה האופיינית הדינמית היא בעיקר לממש את פונקציית ההתאמה לפי עקומת הטעינה והפריקה של הסוללה. שלבי היישום הספציפיים הם תחילה לחלץ את הנקודות האופייניות על העקומה כדי ליצור וקטור אופייני. לפי המרחק בין הוקטורים האופייניים בין כל עקומה, עבור אינדקס ההתאמה, סיווג העקומה מתממש על ידי בחירת אלגוריתם מתאים, ולאחר מכן מסתיים תהליך התאמת הסוללה. שיטת התאמה זו לוקחת בחשבון את השינויים בביצועים של הסוללה במהלך הפעולה. על בסיס זה, נבחרים פרמטרים מתאימים אחרים להתאמת סוללות, וניתן למיין סוללות בעלות ביצועים עקביים יותר.
2. שיטת טעינה
למשטר הטעינה המתאים יש השפעה משמעותית על יכולת הפריקה של הסוללה. אם עומק הטעינה רדוד, כושר הפריקה תקטן בהתאם. אם נטענת יתר על המידה, היא תשפיע על החומרים הפעילים הכימיים של הסוללה ויגרום לנזק בלתי הפיך, ויקטין את הקיבולת וחיי הסוללה. לכן, יש צורך לבחור את קצב הטעינה המתאים, את המתח הגבול העליון ואת זרם החיתוך המתח הקבוע- כדי להבטיח שיעילות הטעינה, הבטיחות והיציבות יהיו אופטימלית תוך מימוש קיבולת הטעינה. נכון לעכשיו, סוללות ליתיום-מתוספות לרוב משתמשות במצב טעינת מתח קבוע-עם זרם קבוע. על ידי ניתוח תוצאות הטעינה של הזרם הקבוע והמתח הקבוע של מערכת ליתיום ברזל פוספט וסוללת מערכת משולשת תחת זרמי טעינה שונים ומתחי חיתוך שונים, ניתן לדעת כי: (1) כאשר הטעינה ניתקה{{5 }}מתח כבוי נלחץ, זרם הטעינה עולה ויחס הזרם הקבוע יורד, זמן הטעינה מתקצר, אך צריכת האנרגיה גדלה; (2) כאשר לוחצים על זרם הטעינה, ככל שמתח החיתוך-הטעינה יורד, יחס הטעינה של הזרם הקבוע יורד, ויכולת הטעינה והאנרגיה מופחתות שניהם. על מנת להבטיח את קיבולת הסוללה, ברזל פוספט. כדי לאזן בין זמן הטעינה לבין אובדן האנרגיה, בחר זרם טעינה מתאים-מועד הפסקה.
עקביות ה-SOC של כל תא קובעת במידה רבה את קיבולת הפריקה של ערכת הסוללות, וטעינה מאוזנת מספקת את האפשרות להשיג פלטפורמת SOC ראשונית דומה לכל פריקת תא, מה שיכול לשפר את יכולת הפריקה ויעילות הפריקה (יכולת פריקה/יכולת התאמה) . שיטת ההשוואה בטעינה מתייחסת להשוואה של סוללת הליתיום-הכוח במהלך תהליך הטעינה. בדרך כלל, ההשוואה מתחילה כאשר המתח של ערכת הסוללות מגיע או עולה על המתח שנקבע, וטעינת היתר נמנעת על ידי הפחתת זרם הטעינה.
על פי המצבים השונים של התאים הבודדים בחבילת הסוללה, באמצעות מודל מעגל בקרת הטעינה המאוזנת של ערכת הסוללות ומעגל ההשוואה כדי לכוונן- עדין את זרם הטעינה של התאים הבודדים, מוצעת שיטה ש יכול לא רק להבין את הטעינה המהירה של ערכת הסוללות, אלא גם לחסל את חוסר העקביות של התאים הבודדים. אסטרטגיית בקרת טעינה שוויונית עבור השפעות מחזור חיי סוללה. באופן ספציפי, באמצעות אות המתג, האנרגיה הכוללת של ערכת סוללת הליתיום- מתווספת לסוללה הבודדת, או שהאנרגיה של הסוללה הבודדת מומרת לחבילת הסוללות הכוללת. במהלך תהליך הטעינה של ערכת הסוללות, על ידי זיהוי ערך המתח של כל תא בודד, כאשר המתח של התא הבודד מגיע לערך מסוים, מודול האיזון מתחיל לעבוד. זרם הטעינה בסוללה הבודדת מחולק כדי להפחית את מתח הטעינה, והזרם המחולק מומר על ידי המודול כדי להחזיר את האנרגיה לאפיק הטעינה כדי להשיג את מטרת האיזון.
מישהו הציע פתרון השוואת טעינה בתעריף משתנה. רעיון ההשוואה של שיטה זו הוא לספק רק אנרגיה נוספת לסוללה הבודדת באנרגיה נמוכה, מה שמונע את תהליך הפקת האנרגיה של הסוללה הבודדת עם יותר אנרגיה, מה שמפשט מאוד את התהליך. הטופולוגיה של מעגל ההשוואה. כלומר, קצבי טעינה שונים משמשים לטעינת התאים הבודדים של מצבי אנרגיה שונים, כדי להשיג אפקט איזון טוב.
3. קצב פריקה
קצב הפריקה הוא אינדיקטור מכריע עבור סוללות ליתיום- עוצמתיות. פריקת הסוללה בקצב גבוה היא מבחן לחומרי האלקטרודה והאלקטרוליטים החיוביים והשליליים. עבור חומר האלקטרודה החיובית ליתיום ברזל פוספט, המבנה שלו יציב, המתח במהלך טעינה ופריקה קטן, ויש לו את התנאים הבסיסיים לפריקת זרם גבוהה, אך החיסרון הוא שהמוליכות של פוספט ליתיום ברזל ירודה. קצב הדיפוזיה של יוני הליתיום באלקטרוליט הוא גורם חשוב המשפיע על קצב הפריקה של הסוללה, ופיזור היונים בסוללה קשור קשר הדוק למבנה הסוללה ולריכוז האלקטרוליט.
לכן, קצבי פריקה שונים מובילים לפלטפורמות שונות של זמן פריקה ומתח פריקה של הסוללות, אשר בתורן מובילות ליכולות פריקה שונות, אשר ברורות במיוחד עבור ערכות סוללות מקבילות. לכן, יש צורך לבחור את קצב הפריקה המתאים. הקיבולת השימושית של הסוללה פוחתת ככל שזרם הפריקה עולה.
Jiang Cuina et al. חקר את השפעת קצב הפריקה על יכולת השחרור של תאי סוללת ליתיום ברזל פוספט. קבוצה של תאים בודדים בעלי עקביות ראשונית טובה מאותו סוג נטענו ל-3.8V בזרם 1C, ולאחר מכן נטענו ב-0.1, 0.2, קצבי הפריקה של {{7} }.5, 1, 2 ו-3C פורקו ל-2.5V, ונרשמה עקומת הקשר בין המתח להספק הפרוק, כפי שמוצג באיור 1. תוצאות הניסוי מראות שהקיבולת המשוחררת של 1 ו-2C היא 97.8 אחוז ו-96.5 אחוז מהיכולת המשוחררת של C/3, בהתאמה, והאנרגיה המשוחררת היא 97.2 אחוז ו-94.3 אחוז מהאנרגיה המשתחררת על ידי C/3, בהתאמה. הגדל, הקיבולת והאנרגיה שמשחררת סוללת הליתיום-יונים מופחתים באופן משמעותי.
כאשר סוללת הליתיום-יון מתרוקנת, בדרך כלל נעשה שימוש בתקן הלאומי 1C, וזרם הפריקה המרבי מוגבל בדרך כלל ל-23C. כאשר נפרק זרם גדול, תתרחש עליית טמפרטורה גדולה ותוביל לאובדן אנרגיה. לכן, יש צורך לנטר את הטמפרטורה של ערכת הסוללות בזמן אמת כדי למנוע נזק לסוללה עקב טמפרטורה מופרזת ולהפחית את חיי השירות של הסוללה.
4. תנאי טמפרטורה
הטמפרטורה משפיעה באופן משמעותי על הפעילות וביצועי האלקטרוליטים של חומר האלקטרודה בתוך הסוללה. לטמפרטורה גבוהה מדי ונמוכה מדי יש השפעה גדולה יותר על קיבולת הסוללה.
בטמפרטורה נמוכה, פעילות הסוללה מופחתת באופן משמעותי, יכולת האינטרקלציה והחילוץ של ליתיום מופחתת, ההתנגדות הפנימית ומתח הקיטוב של הסוללה גדלים, הקיבולת השימושית בפועל מצטמצמת, קיבולת הפריקה של הסוללה מופחתת. , פלטפורמת הפריקה נמוכה, ויש סיכוי גבוה יותר שהסוללה תגיע למתח הפריקה-. ככל שהקיבולת הזמינה של הסוללה פוחתת, יעילות ניצול האנרגיה של הסוללה פוחתת.
כאשר הטמפרטורה עולה, המיצוי והחדרה של יוני ליתיום בין האלקטרודות החיוביות והשליליות הופכות לפעולה, כך שההתנגדות הפנימית של הסוללה מצטמצמת, וזמן יציבות ההתנגדות הפנימית מתארך, מה שמגדיל את כמות ניידות האלקטרונים בסוללה. מעגל חיצוני והקיבולת יעילה יותר. לְשַׂחֵק. עם זאת, אם הסוללה עובדת בסביבה של טמפרטורה גבוהה במשך זמן רב, היציבות של מבנה הסריג החיובי תתדרדר, בטיחות הסוללה תפחת, וחיי הסוללה יתקצרו משמעותית.
Li Zhe et al. חקר את השפעת הטמפרטורה על כושר הפריקה בפועל של הסוללה, ורשם את היחס בין כושר הפריקה בפועל של הסוללה ליכולת הפריקה הסטנדרטית (1C פריקה ב-25 מעלות) בטמפרטורות שונות. התאם את שינוי הקיבולת של הסוללה עם הטמפרטורה, והשיג: בנוסחה: C הוא קיבולת הסוללה; T היא הטמפרטורה; R2 הוא מקדם המתאם של ההתאמה. ניסויים מראים כי קיבולת הסוללה דועכת מהר מאוד בטמפרטורה נמוכה, בעוד שהקיבולת גדלה עם עליית הטמפרטורה בטמפרטורה רגילה בערך. הקיבולת של הסוללה ב-40 מעלות היא רק 1/3 מהערך הנומינלי, בעוד שב-0 מעלות עד 60 מעלות, קיבולת הסוללה עולה מ-80 אחוז מהקיבולת הנומינלית ל-100 אחוז.
הניתוח מראה שקצב השינוי של ההתנגדות הפנימית האוהמית בטמפרטורה נמוכה גדול יותר מזה שבטמפרטורה גבוהה, מה שמעיד שלטמפרטורה נמוכה יש השפעה ברורה יותר על פעילות הסוללה, ובכך משפיעה על הספק הנפרק של הסוללה. ככל שהטמפרטורה עולה, ההתנגדות הפנימית האוהמית וההתנגדות הפנימית של הקיטוב של תהליך הטעינה והפריקה יורדים. עם זאת, בטמפרטורות גבוהות יותר, מאזן התגובה הכימית בסוללה ויציבות החומר ייהרס, וכתוצאה מכך יתכנו תגובות לוואי, שישפיעו על קיבולת הסוללה וההתנגדות הפנימית, וכתוצאה מכך תקצר חיי המחזור ואף ירידה בבטיחות.
לכן, טמפרטורות גבוהות ונמוכות כאחד ישפיעו על הביצועים וחיי השירות של סוללות ליתיום ברזל פוספט. בתהליך העבודה בפועל, יש להשתמש בשיטות כגון ניהול תרמי חדש של סוללה כדי להבטיח שהסוללה תעבוד בתנאי טמפרטורה מתאימים. במבחן PACK של חבילת הסוללות, ניתן להקים חדר בדיקה בטמפרטורה קבועה של 25 מעלות.
