Faktorer som påverkar PACK-urladdningskapaciteten hos litiumjonbatterier

lithium-ion-1

Litiumjonbatteri PACK är en viktig produkt som genomför elektriska prestandatest efter screening, gruppering, gruppering och montering av cellen, och avgör om kapaciteten och tryckskillnaden är kvalificerad.

Batteriserie-parallell monomer är överensstämmelsen mellan till speciella överväganden i batteripaketet, har bara bra kapacitet, laddat tillstånd, såsom internt motstånd, självurladdningskonsistens kan uppnås för att spela och släppa, batterikapacitet om dålig konsistens kan påverka allvarligt hela batteriets prestanda, även orsaken till laddning eller urladdning att de orsakar säkert dolda problem.Bra sammansättningsmetod är ett effektivt sätt att förbättra konsistensen av monomer.

Litiumjonbatteriet begränsas av omgivningstemperaturen, för hög eller för låg temperatur påverkar batterikapaciteten.Batteriets livslängd kan påverkas om batteriet arbetar vid hög temperatur under en längre tid.Om temperaturen är för låg blir kapaciteten svår att spela.Urladdningshastigheten återspeglar batteriets kapacitet för laddning och urladdning vid hög ström.Om urladdningshastigheten är för liten är laddnings- och urladdningshastigheten långsam, vilket påverkar testeffektiviteten.Om hastigheten är för stor kommer kapaciteten att minska på grund av batteriets polarisationseffekt och termiska effekt, så det är nödvändigt att välja lämplig laddnings- och urladdningshastighet.

1. Konfigurationskonsistens

Bra arrangemang kan inte bara förbättra utnyttjandegraden av cellen, utan också kontrollera cellens konsistens, vilket är grunden för att uppnå god urladdningskapacitet och cykelstabilitet för batteripaketet.Emellertid kommer spridningsgraden för AC-impedansen att intensifieras vid dålig batterikapacitet, vilket kommer att försvaga cykelprestanda och tillgänglig kapacitet för batteripaketet.En metod för batterikonfiguration baserad på den karakteristiska vektorn för batterier föreslås.Denna funktionsvektor återspeglar likheten mellan laddnings- och urladdningsspänningsdata för ett enskilt batteri och det för ett standardbatteri.Ju närmare laddnings-urladdningskurvan för batteriet är standardkurvan, desto högre är dess likhet, och desto närmare är korrelationskoefficienten 1. Denna metod är huvudsakligen baserad på korrelationskoefficienten för monomerspänning, kombinerat med andra parametrar för att uppnå bättre resultat.Svårigheten med detta tillvägagångssätt är att tillhandahålla en standardbatterifunktionsvektor.På grund av produktionsnivåbegränsningar finns det absolut skillnader mellan cellerna som produceras i varje batch, och det är mycket svårt att få en funktionsvektor som är lämplig för varje batch.

Kvantitativ analys användes för att analysera skillnadsutvärderingsmetoden mellan enstaka celler.Först extraherades nyckelpunkterna som påverkar batteriets prestanda med matematisk metod, och sedan utfördes den matematiska abstraktionen för att förverkliga den omfattande utvärderingen och jämförelsen av batteriprestanda.Den kvalitativa analysen av batteriprestanda förvandlades till kvantitativ analys, och en praktisk enkel metod för optimal allokering av batteriprestanda lades fram.Föreslås baserat på cellval uppsättning omfattande prestanda utvärderingssystem, kommer att vara subjektiv Delphi grad av grå korrelation grad och objektiv mätning, är batteri multi-parameter grå korrelation modell etablerat, och övervinna ensidigheten av enda index som utvärdering standard, implementerar prestandautvärderingen av krafttyp litiumjonbatteri. Korrelationsgraden som erhålls från utvärderingsresultaten ger en tillförlitlig teoretisk grund för senare val och tilldelning av batterier.

Viktiga dynamiska egenskaper med gruppmetoden är enligt batteriladdnings- och urladdningskurvan för att uppnå funktionen med grupp, dess konkreta implementeringssteg är att extrahera funktionspunkten på kurvan, först för att bilda en funktionsvektor, enligt varje kurva mellan avståndet mellan funktionsvektorn för uppsättningen av indikatorer, genom att välja lämpliga algoritmer för att realisera klassificeringen av kurvan, och sedan slutföra batteriet i gruppprocessen.Denna metod tar hänsyn till prestandavariationen för batteriet under drift.På basis av detta väljs andra lämpliga parametrar för att utföra batterikonfiguration, och batteriet med relativt konsekvent prestanda kan sorteras.

2. Laddningsmetod

Rätt laddningssystem har en viktig effekt på batteriernas urladdningskapacitet.Om laddningsdjupet är lågt kommer urladdningskapaciteten att minska i motsvarande grad.Om laddningsdjupet är för lågt kommer de kemiskt aktiva ämnena i batteriet att påverkas och oåterkalleliga skador orsakas, vilket minskar batteriets kapacitet och livslängd.Därför bör lämplig laddningshastighet, övre gränsspänning och konstant spänningsavbrottsström väljas för att säkerställa att laddningskapaciteten kan uppnås, samtidigt som laddningseffektiviteten och säkerheten och stabiliteten optimeras.För närvarande använder kraftlitiumjonbatteriet mestadels konstantström - konstant spänningsladdningsläge.Genom att analysera konstantströms- och konstantspänningsladdningsresultaten för litiumjärnfosfatsystem- och ternära systembatterier under olika laddningsströmmar och olika brytspänningar, kan man se att:(1) när laddningsavbrottsspänningen är i tid, ökar laddningsströmmen, konstantströmförhållandet minskar, laddningstiden minskar, men energiförbrukningen ökar;(2) När laddningsströmmen är i tid, med minskningen av laddningsgränsspänningen, minskar den konstanta strömladdningsförhållandet, laddningskapacitet och energi minskar båda.För att säkerställa batterikapaciteten bör laddningsgränsspänningen för litiumjärnfosfatbatteri inte vara lägre än 3,4V.För att balansera laddningstid och energiförlust, välj lämplig laddningsström och avstängningstid.

Konsistensen av SOC för varje monomer bestämmer till stor del batteripaketets urladdningskapacitet, och balanserad laddning ger möjlighet att realisera likheten mellan den initiala SOC-plattformen för varje monomerurladdning, vilket kan förbättra urladdningskapaciteten och urladdningseffektiviteten (urladdningskapacitet/konfigurationskapacitet) ).Balanseringsläget vid laddning hänvisar till balanseringen av kraftlitiumjonbatteriet under laddningsprocessen.Den börjar vanligtvis balansera när spänningen i batteripaketet når eller är högre än den inställda spänningen, och förhindrar överladdning genom att minska laddningsströmmen.

Enligt de olika tillstånden för individuella celler i batteripaketet föreslogs en balanserad laddningskontrollstrategi för att realisera snabbladdning av batteripaketet och eliminera påverkan av inkonsekventa enskilda celler på batteripaketets cykellivslängd genom att finjustera laddningen ström av enskilda celler genom den balanserade laddningskontrollkretsmodellen av batteripaketet.Specifikt kan den totala energin hos litiumjonbatteripaketet kompletteras med det individuella batteriet genom omkopplingssignaler, eller så kan energin hos det individuella batteriet omvandlas till det totala batteripaketet.Under batteristrängladdning kontrollerar balanseringsmodulen spänningen för varje batteri.När spänningen når ett visst värde börjar balanseringsmodulen att fungera.Laddningsströmmen i det enskilda batteriet shunts för att minska laddningsspänningen, och energin matas tillbaka till laddningsbussen genom modulen för omvandling, för att uppnå balansens syfte.

Vissa har lagt fram en lösning med varierande laddningsutjämning.Utjämningsidén med denna metod är att endast ytterligare energi tillförs den enskilda cellen med låg energi, vilket förhindrar processen att ta ut energin från den enstaka cellen med hög energi, vilket avsevärt förenklar utjämningskretsens topologi.Det vill säga att olika laddningshastigheter används för att ladda enskilda batterier med olika energitillstånd för att uppnå en bra balanseffekt.

3. Utsläppshastighet

Urladdningshastighet är ett mycket viktigt index för litiumjonbatterier av krafttyp.Batteriets stora urladdningshastighet är ett test för positiva och negativa elektrodmaterial och elektrolyt.När det gäller litiumjärnfosfat har det en stabil struktur, liten belastning under laddning och urladdning och har de grundläggande förhållandena för stor strömurladdning, men den ogynnsamma faktorn är den dåliga ledningsförmågan hos litiumjärnfosfat.Diffusionshastigheten för litiumjon i elektrolyten är en viktig faktor som påverkar batteriets urladdningshastighet, och diffusionen av jon i batteriet är nära relaterad till batteriets struktur och elektrolytkoncentration.

Därför leder olika urladdningshastigheter till olika urladdningstid och urladdningsspänningsplattformar för batterier, vilket leder till olika urladdningskapacitet, särskilt för parallella batterier.Därför bör lämplig utsläppshastighet väljas.Batteriets tillgängliga kapacitet minskar med ökningen av urladdningsströmmen.

Jiang Cuina etc för att studera urladdningshastigheten av järnfosfat litium-jon batteri monomer kan ladda kapacitet, påverkan av en uppsättning av samma typ av initial konsistens bättre monomer batteri är i 1 c nuvarande laddning till 3,8 V, sedan med 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3 c urladdningshastighet för urladdning till 2,5 V, registrera förhållandet mellan spänningen och urladdningskurvan, se figur 1. De experimentella resultaten visar att den frigjorda kapaciteten för 1 och 2C är 97,8 % och 96,5 % av den frigjorda kapaciteten av C/3, och den frigjorda energin är 97,2% respektive 94,3% av den frigjorda energin för C/3.Det kan ses att med ökningen av urladdningsströmmen minskar den frigjorda kapaciteten och den frigjorda energin av litiumjonbatterier avsevärt.

Vid urladdning av litiumjonbatterier väljs i allmänhet den nationella standarden 1C, och den maximala urladdningsströmmen är vanligtvis begränsad till 2 ~ 3C.Vid urladdning med hög ström blir det en stor temperaturökning och energiförlust.Övervaka därför temperaturen på batteristrängarna i realtid för att förhindra batteriskador och förkorta batteriets livslängd.

4. Temperaturförhållanden

Temperaturen har en viktig effekt på aktiviteten hos elektrodmaterial och elektrolytprestanda i batteriet.Batterikapaciteten påverkas kraftigt av hög eller låg temperatur.

Vid låg temperatur reduceras batteriets aktivitet avsevärt, förmågan att bädda in och släppa ut litium minskar, batteriets inre motstånd och polarisationsspänningen ökar, den faktiska tillgängliga kapaciteten minskas, batteriets urladdningskapacitet minskar, urladdningsplattformen är låg, batteriet är lättare att nå urladdningsavstängningsspänningen, vilket visar sig när batteriets tillgängliga kapacitet minskar, batteriets energianvändningseffektivitet minskar.

När temperaturen stiger kommer litiumjonerna fram och bäddas in mellan de positiva och negativa polerna blir aktiva, så batteriets inre motstånd minskar och grepptiden blir längre, vilket ökar den elektroniska bandrörelsen i den externa kretsen och gör kapaciteten mer effektiv.Men om batteriet arbetar vid hög temperatur under lång tid, kommer stabiliteten hos den positiva gitterstrukturen att bli sämre, batteriets säkerhet kommer att minska och batteriets livslängd kommer att förkortas avsevärt.

Zhe Li et al.studerade temperaturens inverkan på batteriernas faktiska urladdningskapacitet och registrerade förhållandet mellan batteriernas faktiska urladdningskapacitet och standardurladdningskapaciteten (1C urladdning vid 25 ℃) vid olika temperaturer.Om vi ​​anpassar batterikapacitetens förändring med temperaturen kan vi få: där: C är batterikapaciteten;T är temperatur;R2 är kopplingens korrelationskoefficient.Experimentresultaten visar att batterikapaciteten avtar snabbt vid låg temperatur, men ökar med temperaturökningen vid rumstemperatur.Batteriets kapacitet vid -40 ℃ är bara en tredjedel av det nominella värdet, medan vid 0 ℃ till 60 ℃ stiger batteriets kapacitet från 80 procent av den nominella kapaciteten till 100 procent.

Analysen visar att förändringshastigheten för ohmskt motstånd vid låg temperatur är större än vid hög temperatur, vilket indikerar att den låga temperaturen har en betydande inverkan på batteriets aktivitet, vilket påverkar batteriet kan frigöras.Med ökningen av temperaturen minskar det ohmska motståndet och polarisationsmotståndet för laddnings- och urladdningsprocessen.Men vid högre temperaturer kommer den kemiska reaktionsbalansen och materialstabiliteten i batteriet 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 hög temperatur och låg temperatur att påverka prestanda och livslängd för litiumjärnfosfatbatterier.I själva arbetsprocessen bör nya metoder som batterivärmehantering användas för att säkerställa att batteriet fungerar vid lämpliga temperaturförhållanden.Ett testrum med konstant temperatur på 25 ℃ kan upprättas i batteripaketets testlänk.

lithium-ion-2


Posttid: 2022-21-2