Faktorer som påverkar urladdningskapaciteten för litium-jonbatteri PACK
Li-ion battery PACK är främst till för att testa cellernas elektriska prestanda efter screening, gruppering, förpackning och montering för att avgöra om kapaciteten och tryckskillnaden är kvalificerade produkter.
Överensstämmelsen mellan batteriernas serie- och parallella celler är ett speciellt övervägande i batteripaketet. Endast med bra kapacitet, laddningstillstånd, internt motstånd och själv{0}}urladdningskonsistens kan batteripaketets kapacitet utnyttjas och frigöras. Dålig prestanda kommer allvarligt att påverka batteripaketets totala prestanda och kan till och med orsaka överladdning eller överurladdning, vilket leder till säkerhetsrisker. En bra kombinationsmetod är ett effektivt sätt att förbättra konsistensen av monomerer.
Litium-jonbatterier begränsas av påverkan av omgivningstemperaturen, och batterikapaciteten påverkas om temperaturen är för hög eller för låg. Om batteriet arbetar under höga temperaturer under lång tid kan dess livslängd påverkas. Om temperaturen är för låg blir kapaciteten svår att utöva. Urladdningshastigheten återspeglar den-höga laddnings- och urladdningskapaciteten hos batteriet. Om hastigheten är för liten kommer laddnings- och urladdningshastigheten att vara långsam, vilket kommer att påverka testeffektiviteten; om hastigheten är för stor kommer kapaciteten att minska på grund av polarisationseffekten och termisk effekt av batteriet. Laddnings- och urladdningshastighet.
1. Matchande konsistens
En bra konfiguration kan inte bara förbättra utnyttjandegraden av cellerna, utan även kontrollera cellernas konsistens, vilket är grunden för att uppnå god urladdningskapacitet och cykelstabilitet vid urladdningen av batteripaketet. Emellertid kommer spridningen av AC-impedansen för battericellkapaciteten med dålig konfiguration att öka, vilket i sin tur kommer att försvaga cykelprestanda och användbar kapacitet för batteripaketet. Någon föreslog en metod för batterimatchning enligt batteriets karakteristiska vektor. Den karakteristiska vektorn återspeglar likhetsgraden mellan laddnings- och urladdningsspänningsdata för det enskilda batteriet och laddnings- och urladdningsdata för standardbatteriet. Ju närmare laddnings-urladdningskurvan för batteriet är standardkurvan, desto högre likhet, och desto närmare är korrelationskoefficienten 1. Denna matchningsmetod är huvudsakligen baserad på korrelationskoefficienten för monomerspänningen, och kombinerar sedan andra parametrar för att utföra matchningen, vilket kan få en bättre matchningseffekt. Svårigheten med detta tillvägagångssätt är att tillhandahålla standardbatterikarakteristiska vektorer. På grund av produktionsnivåbegränsningar måste det finnas skillnader mellan varje batch av batterier, och det är mycket svårt att få fram en uppsättning funktionsvektorer som är lämpliga för varje batch av batterier.
Kvantitativ analys användes för att analysera skillnadsutvärderingsmetoden mellan enstaka celler. Först extraheras nyckelpunkterna som påverkar batteriets prestanda med matematiska metoder, och sedan utförs matematisk abstraktion för att uppnå en omfattande utvärdering och jämförelse av batteriprestanda, och den kvalitativa analysen av batteriprestanda omvandlas till kvantitativ analys, för att optimera batteriets prestanda. batteripaketets totala prestanda. En enkel metod som kan implementeras praktiskt presenteras. Ett omfattande prestandautvärderingssystem baserat på batterival och gruppering föreslås, som kombinerar subjektiv Delphi-poäng och objektiv gråkorrelationsgradsmätning, och etablerar en gråkorrelationsmodell med flera -parameter för batterier, som övervinner den ena- ensidighet av att använda ett enda index som utvärderingsstandard. Prestandautvärderingen av kraftlitium-jonbatteriet realiseras, och korrelationen som erhålls från utvärderingsresultaten ger en tillförlitlig teoretisk grund för screening och matchning av batteriet i ett senare skede.
Den dynamiska karakteristiska matchningsmetoden är främst att realisera matchningsfunktionen enligt batteriets laddnings- och urladdningskurva. De specifika implementeringsstegen är att först extrahera de karakteristiska punkterna på kurvan för att bilda en karakteristisk vektor. Enligt avståndet mellan de karakteristiska vektorerna mellan varje kurva, För matchningsindex realiseras klassificeringen av kurvan genom att välja en lämplig algoritm, och sedan är batterimatchningsprocessen slutförd. Denna matchningsmetod tar hänsyn till prestandaförändringarna hos batteriet under drift. På grundval av detta väljs andra lämpliga parametrar för batterimatchning, och batterier med mer konsekvent prestanda kan sorteras.
2. Laddningsmetod
Den lämpliga laddningsregimen har en betydande inverkan på batteriets urladdningskapacitet. Om laddningsdjupet är grunt kommer urladdningskapaciteten att minska i motsvarande grad. Om det överladdas kommer det att påverka de kemiskt aktiva ämnena i batteriet och orsaka oåterkalleliga skador, vilket minskar batteriets kapacitet och livslängd. Därför är det nödvändigt att välja lämplig laddningshastighet, övre gränsspänning och konstant spänningsavbrott-ström för att säkerställa att laddningseffektiviteten och säkerheten och stabiliteten optimeras samtidigt som laddningskapaciteten förverkligas. För närvarande använder kraftlitium-jonbatterier för det mesta laddningsläge för konstant ström-konstant spänning. Genom att analysera laddningsresultaten för konstant ström och konstant spänning för litiumjärnfosfatsystemet och det ternära systemets batteri under olika laddningsströmmar och olika avstängningsspänningar, kan man veta att: (1) när laddningen avbröts{{5 }}avspänningen trycks ned, laddningsströmmen ökar och det konstanta strömförhållandet minskar, Laddningstiden förkortas, men energiförbrukningen ökas; (2) När laddningsströmmen trycks ned, när laddningsavstängningsspänningen- minskar, minskar konstantströmladdningsförhållandet, och laddningskapaciteten och energin minskar båda. För att säkerställa batterikapaciteten, järnfosfat Laddningsavbrottsspänningen- för litium-jonbatterier får inte vara lägre än 3,4V. För att balansera laddningstid och energiförlust, välj en lämplig laddningsström och avstängningstid-.
SOC-konsistensen för varje cell avgör till stor del batteripaketets urladdningskapacitet, och balanserad laddning ger möjlighet att uppnå en liknande initial SOC-plattform för varje cellurladdning, vilket kan förbättra urladdningskapaciteten och urladdningseffektiviteten (urladdningskapacitet/matchningskapacitet) . Utjämningsmetoden vid laddning avser utjämningen av kraftlitium-jonbatteriet under laddningsprocessen. I allmänhet startar utjämningen när spänningen i batteripaketet når eller överstiger den inställda spänningen, och överladdningen förhindras genom att minska laddningsströmmen.
Enligt de olika tillstånden för de enstaka cellerna i batteripaketet, genom den balanserade laddningskontrollkretsmodellen av batteripaketet och utjämningskretsen för att finjustera-laddningsströmmen för de enskilda cellerna, föreslås en metod som kan inte bara realisera den snabba laddningen av batteripaketet, utan också eliminera inkonsekvensen hos de enskilda cellerna. Utjämnande laddningskontrollstrategi för effekter på batteripaketets livslängd. Närmare bestämt, genom omkopplarsignalen, kompletteras den totala energin för litium-jonbatteripaketet till det enda batteriet, eller så omvandlas energin från det enstaka batteriet till det totala batteripaketet. Under laddningsprocessen av batteripaketet, genom att detektera spänningsvärdet för varje enskild cell, när spänningen för den enstaka cellen når ett visst värde, börjar balanseringsmodulen att fungera. Laddningsströmmen i det enda batteriet delas för att minska laddningsspänningen, och den delade strömmen omvandlas av modulen för att återkoppla energin till laddningsbussen för att uppnå balansens syfte.
Någon föreslog en lösning för utjämning av avgifter med rörlig avgift. Utjämningsidén med denna metod är att endast tillföra ytterligare energi till det enda batteriet med låg energi, vilket förhindrar processen att extrahera energin från det enstaka batteriet med mer energi, vilket avsevärt förenklar processen. Utjämningskretsens topologi. Det vill säga, olika laddningshastigheter används för att ladda de enskilda cellerna i olika energitillstånd, för att uppnå en bra balanseffekt.
3. Utsläppshastighet
Urladdningshastigheten är en avgörande indikator för kraftfulla litium-jonbatterier. Den höga urladdningen av batteriet är ett test för de positiva och negativa elektrodmaterialen och elektrolyterna. För det positiva elektrodmaterialet litiumjärnfosfat är dess struktur stabil, belastningen under laddning och urladdning är liten och den har de grundläggande förutsättningarna för hög strömurladdning, men nackdelen är att konduktiviteten hos litiumjärnfosfat är dålig. Diffusionshastigheten för litiumjoner i elektrolyten är en viktig faktor som påverkar batteriets urladdningshastighet, och diffusionen av joner i batteriet är nära relaterad till batteriets struktur och koncentrationen av elektrolyten.
Därför leder olika urladdningshastigheter till olika urladdningstid och urladdningsspänningsplattformar för batterierna, vilket i sin tur leder till olika urladdningskapaciteter, vilket är särskilt uppenbart för parallella batteripaket. Därför är det nödvändigt att välja lämplig utsläppshastighet. Batteriets användbara kapacitet minskar när urladdningsströmmen ökar.
Jiang Cuina et al. studerade effekten av urladdningshastighet på den frigörbara kapaciteten hos litiumjärnfosfatbattericeller. En grupp enstaka celler med god initial konsistens av samma typ laddades till 3,8V vid 1C-ström och laddades sedan med 0.1, 0.2, Urladdningshastigheterna för {{7} }.5, 1, 2 och 3C urladdades till 2,5V, och förhållandeskurvan mellan spänningen och den urladdade effekten registrerades, som visas i figur 1. Experimentresultaten visar att den frigjorda kapaciteten för 1 och 2C är 97,8 procent respektive 96,5 procent av den frigjorda kapaciteten av C/3, och den frigjorda energin är 97,2 procent respektive 94,3 procent av den energi som frigörs av C/3. Öka, kapaciteten och energin som frigörs av litium-jonbatteriet reduceras avsevärt.
När litium-jonbatteriet är urladdat används i allmänhet den nationella standarden 1C, och den maximala urladdningsströmmen är vanligtvis begränsad till 23C. När en stor ström urladdas kommer en stor temperaturhöjning att ske och leda till energiförlust. Därför är det nödvändigt att övervaka batteriets temperatur i realtid för att förhindra skador på batteriet på grund av för hög temperatur och minska batteriets livslängd.
4. Temperaturförhållanden
Temperaturen påverkar avsevärt aktiviteten och elektrolytprestanda hos elektrodmaterialet inuti batteriet. För hög och för låg temperatur har större inverkan på batteriets kapacitet.
Vid låg temperatur reduceras batteriets aktivitet avsevärt, förmågan till litiuminterkalering och extraktion reduceras, batteriets interna motstånd och polarisationsspänning ökar, den faktiska användbara kapaciteten minskas, batteriets urladdningskapacitet minskas , urladdningsplattformen är låg och det är mer sannolikt att batteriet når urladdningsavbrottsspänningen-. När den tillgängliga kapaciteten hos batteriet minskar, minskar batteriets energiutnyttjandeeffektivitet.
När temperaturen stiger blir utvinningen och införandet av litiumjoner mellan de positiva och negativa elektroderna aktiva, så att batteriets inre resistans reduceras och stabilitetstiden för den inre resistansen blir längre, vilket ökar mängden elektronrörlighet i extern krets och kapaciteten är effektivare. spela. Men om batteriet fungerar i en miljö med hög temperatur under lång tid, kommer stabiliteten hos den positiva gitterstrukturen att försämras, batteriets säkerhet kommer att minska och batteriets livslängd kommer att förkortas avsevärt.
Li Zhe et al. studerade temperaturens effekt på batteriets faktiska urladdningskapacitet och registrerade förhållandet mellan batteriets faktiska urladdningskapacitet och standardurladdningskapaciteten (1C urladdning vid 25 grader) vid olika temperaturer. Anpassa batteriets kapacitetsförändring med temperaturen och få: I formeln: C är batterikapaciteten; T är temperaturen; R2 är kopplingens korrelationskoefficient. Experiment visar att batterikapaciteten avtar mycket snabbt vid låg temperatur, medan kapaciteten ökar med temperaturökningen vid ungefär normal temperatur. Batterikapaciteten vid -40 grader är bara 1/3 av det nominella värdet, medan vid 0 grader till 60 grader ökar batterikapaciteten från 80 procent av den nominella kapaciteten till 100 procent.
Analysen visar att förändringshastigheten för ohmskt inre motstånd vid låg temperatur är större än vid hög temperatur, vilket indikerar att låg temperatur har en mer uppenbar effekt på batteriets aktivitet och därmed påverkar batteriets urladdningsbara effekt. När temperaturen stiger, minskar både det ohmska interna motståndet och polarisationsresistansen i laddnings- och urladdningsprocessen. Men vid högre temperaturer kommer den kemiska reaktionsbalansen i batteriet och materialets stabilitet att förstöras, vilket resulterar i möjliga sidoreaktioner, vilket kommer att påverka batteriets kapacitet och inre motstånd, vilket resulterar i förkortad cykellivslängd och till och med minskad säkerhet.
Därför kommer både höga och låga temperaturer att påverka prestanda och livslängd för litiumjärnfosfatbatterier. I själva arbetsprocessen bör metoder som ny batterivärmehantering användas för att säkerställa att batteriet fungerar under lämpliga temperaturförhållanden. I batteripaketets PACK-test kan ett konstanttemperaturtestrum på 25 grader etableras.
