Litium{0}}ioni-akun purkauskapasiteettiin vaikuttavat tekijät
Li-ion-akkupakkaus on tarkoitettu pääasiassa kennojen sähköisen suorituskyvyn testaamiseen seulonnan, ryhmittelyn, pakkaamisen ja kokoonpanon jälkeen sen määrittämiseksi, ovatko kapasiteetti ja paine-ero hyväksyttyjä tuotteita.
Akun sarja- ja rinnakkaiskennojen välinen johdonmukaisuus on erityinen huomioitava akkupakkauksessa. Akun kapasiteettia voidaan käyttää ja vapauttaa vain, jos kapasiteetti, lataustila, sisäinen vastus ja itsepurkautumiskyky ovat hyvät. Huono suorituskyky heikentää vakavasti akun yleistä suorituskykyä ja voi jopa aiheuttaa ylilatausta tai purkautumista, mikä voi aiheuttaa turvallisuusriskejä. Hyvä yhdistelmämenetelmä on tehokas tapa parantaa monomeerien sakeutta.
Litium{0}}ioni-akkuja rajoittaa ympäristön lämpötila, ja akun kapasiteetti heikkenee, jos lämpötila on liian korkea tai liian matala. Jos akku toimii pitkään korkeissa lämpötiloissa, se voi vaikuttaa sen käyttöikään. Jos lämpötila on liian alhainen, kapasiteettia on vaikea käyttää. Purkausnopeus kuvastaa akun korkeaa-virtalataus- ja purkauskykyä. Jos nopeus on liian pieni, lataus- ja purkunopeus on hidas, mikä vaikuttaa testin tehokkuuteen; jos nopeus on liian suuri, kapasiteetti pienenee akun polarisaatiovaikutuksen ja lämpövaikutuksen vuoksi. Lataus- ja purkunopeus.
1. Yhteensopivuus
Hyvällä konfiguraatiolla voidaan paitsi parantaa kennojen käyttöastetta, myös ohjata kennojen konsistenssia, mikä on perusta hyvän purkauskapasiteetin ja syklin stabiiliuden saavuttamiselle akun purkauksessa. Huonosti konfiguroidun akkukennokapasiteetin AC-impedanssin hajonta kuitenkin kasvaa, mikä puolestaan heikentää akun syklin suorituskykyä ja käyttökapasiteettia. Joku ehdotti menetelmää akun sovittamiseksi akun ominaisvektorin mukaan. Ominaisuusvektori heijastaa samankaltaisuusastetta yksittäisen akun lataus- ja purkausjännitetietojen ja vakioakun lataus- ja purkaustietojen välillä. Mitä lähempänä akun varaus-purkauskäyrä on standardikäyrää, sitä suurempi on samankaltaisuus ja sitä lähempänä korrelaatiokerroin on 1. Tämä sovitusmenetelmä perustuu pääasiassa monomeerijännitteen korrelaatiokertoimeen, ja yhdistää sitten muut parametrit sovituksen suorittamiseksi, mikä voi saada paremman sovitusvaikutuksen. Tämän lähestymistavan vaikeus on toimittaa standardinmukaiset akun ominaiskäyrät. Tuotantotason rajoituksista johtuen jokaisen akkuerän välillä on oltava eroja, ja on erittäin vaikeaa saada jokaiselle akkuerälle sopivia piirrevektoreita.
Yksittäisten solujen välisen eron arviointimenetelmän analysointiin käytettiin kvantitatiivista analyysiä. Ensin akun suorituskykyyn vaikuttavat avainkohdat erotetaan matemaattisilla menetelmillä, ja sitten suoritetaan matemaattinen abstraktio akun suorituskyvyn kattavan arvioinnin ja vertailun saavuttamiseksi, ja akun suorituskyvyn laadullinen analyysi muunnetaan kvantitatiiviseksi analyysiksi, jotta akun suorituskyky voidaan optimoida. akun yleistä suorituskykyä. Esitetään yksinkertainen menetelmä, joka voidaan toteuttaa käytännössä. Ehdotetaan kattavaa akkujen valintaan ja ryhmittelyyn perustuvaa suorituskyvyn arviointijärjestelmää, jossa yhdistyvät subjektiivinen Delphi-pisteytys ja objektiivinen harmaakorrelaatioastemittaus ja luodaan moni-parametrinen harmaakorrelaatiomalli akuille, joka voittaa yhden- yhden indeksin käyttäminen arviointistandardina. Tehollisen litium-ioni-akun suorituskyvyn arviointi on toteutettu, ja arviointituloksista saatu korrelaatio tarjoaa luotettavan teoreettisen perustan akun seulomiselle ja sovittamiselle myöhemmässä vaiheessa.
Dynaaminen ominaisuuksien sovitusmenetelmä on pääasiassa toteuttaa sovitustoiminto akun lataus- ja purkukäyrän mukaan. Erityiset toteutusvaiheet ovat ensin ominaisten pisteiden erottaminen käyrältä ominaisvektorin muodostamiseksi. Kunkin käyrän välisen ominaisvektoreiden välisen etäisyyden mukaan. Sovitusindeksiä varten käyrän luokittelu toteutetaan valitsemalla sopiva algoritmi, ja sitten paristosovitusprosessi on valmis. Tämä sovitusmenetelmä ottaa huomioon akun suorituskyvyn muutokset käytön aikana. Tältä pohjalta valitaan muut sopivat parametrit akkusovitusta varten, ja tasaisemman suorituskyvyn akut voidaan lajitella.
2. Lataustapa
Asianmukaisella latausjärjestelmällä on merkittävä vaikutus akun purkauskapasiteettiin. Jos lataussyvyys on matala, purkauskapasiteetti pienenee vastaavasti. Ylilatauksessa se vaikuttaa akun kemiallisiin aktiivisiin aineisiin ja aiheuttaa peruuttamattomia vahinkoja, mikä vähentää akun kapasiteettia ja käyttöikää. Siksi on tarpeen valita sopiva latausnopeus, ylärajajännite ja vakiojännitteen katkaisuvirta-, jotta latauksen tehokkuus sekä turvallisuus ja vakaus optimoidaan samalla, kun latauskapasiteetti toteutuu. Tällä hetkellä litium-ioni-akut käyttävät enimmäkseen vakiovirtaa-vakiojännitelataustilaa. Analysoimalla litiumrautafosfaattijärjestelmän ja kolmijärjestelmän akun vakiovirran ja jännitteen lataustuloksia eri latausvirroilla ja eri katkaisujännitteillä voidaan tietää, että: (1) kun lataus katkeaa{{5} }}off-jännitettä painetaan, latausvirta kasvaa ja vakiovirtasuhde pienenee, Latausaika lyhenee, mutta energiankulutus kasvaa; (2) Kun latausvirtaa painetaan, latauksen katkaisujännitteen -laskeessa vakiovirran lataussuhde pienenee ja latauskapasiteetti sekä energia vähenevät. Akun kapasiteetin varmistamiseksi rautafosfaatti Litium-latauksen katkaisujännite ei saa olla pienempi kuin 3,4 V. Tasapainottaa latausaika ja energiahävikki valitsemalla sopiva latausvirta ja katkaisuaika-.
Kunkin kennon SOC-yhteensopivuus määrää suurelta osin akun purkautumiskapasiteetin, ja tasapainotettu lataus tarjoaa mahdollisuuden saavuttaa samanlainen alkuperäinen SOC-alusta jokaiselle kennon purkaukselle, mikä voi parantaa purkauskapasiteettia ja purkaustehokkuutta (purkauskapasiteetti/sovituskapasiteetti) . Tasoitusmenetelmä latauksessa tarkoittaa litiumioniakun tehon tasaamista latausprosessin aikana. Yleensä tasaus käynnistyy, kun akun jännite saavuttaa tai ylittää asetetun jännitteen, ja ylilatautuminen estetään alentamalla latausvirtaa.
Akun yksittäisten kennojen eri tilojen mukaan ehdotetaan menetelmää akun tasapainotetun latauksen ohjauspiirimallin ja tasauspiirin avulla yksittäisten kennojen latausvirran hienosäätämiseksi-. ei vain pysty toteuttamaan akun nopeaa lataamista, vaan myös poistamaan yksittäisten kennojen epäjohdonmukaisuudet. Tasaava latauksen ohjausstrategia akun käyttöiän vaikutuksille. Tarkemmin sanottuna kytkinsignaalin kautta litium--ioni-akun kokonaisenergia täydennetään yksittäiseen akkuun tai yksittäisen akun energia muunnetaan kokonaisakkuun. Akun latausprosessin aikana, tunnistamalla kunkin yksittäisen kennon jännitearvon, kun yksittäisen kennon jännite saavuttaa tietyn arvon, tasapainotusmoduuli alkaa toimia. Yhden akun latausvirta jaetaan latausjännitteen vähentämiseksi, ja moduuli muuntaa jaetun virran syöttämään energiaa takaisin latausväylään tasapainon saavuttamiseksi.
Joku ehdotti vaihtuvakorkoista veloituksen tasoitusratkaisua. Tämän menetelmän tasausideana on syöttää lisäenergiaa vain yhdelle akulle alhaisella energialla, mikä estää yksittäisen akun energian poistamisen suuremmalla energialla, mikä yksinkertaistaa prosessia suuresti. Tasoituspiirin topologia. Toisin sanoen eri energiatilojen yksittäisten kennojen lataamiseen käytetään erilaisia latausnopeuksia hyvän tasapainovaikutuksen saavuttamiseksi.
3. Purkausnopeus
Purkausnopeus on tärkeä indikaattori tehon litium{0}}ioniakkuille. Akun nopea purkautuminen on testi positiivisten ja negatiivisten elektrodien materiaalien ja elektrolyyttien varalta. Positiivisen elektrodimateriaalin litiumrautafosfaatin rakenne on vakaa, jännitys latauksen ja purkamisen aikana on pieni ja sillä on perusedellytykset suurelle virranpurkaukselle, mutta haittana on, että litiumrautafosfaatin johtavuus on huono. Litium-ionien diffuusionopeus elektrolyytissä on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa akun purkausnopeuteen, ja ionien diffuusio akussa liittyy läheisesti akun rakenteeseen ja elektrolyytin pitoisuuteen.
Tästä syystä erilaiset purkausnopeudet johtavat akkujen erilaisiin purkausaikaan ja purkausjännitealustaan, mikä puolestaan johtaa erilaisiin purkauskapasiteeteihin, mikä on erityisen ilmeistä rinnakkaisten akkujen kohdalla. Siksi on tarpeen valita sopiva poistonopeus. Akun käyttökapasiteetti pienenee purkausvirran kasvaessa.
Jiang Cuina et ai. tutki purkausnopeuden vaikutusta litiumrautafosfaattiakkukennojen vapautettavaan kapasiteettiin. Ryhmä samantyyppisiä yksittäisiä kennoja, joilla oli hyvä alkukonsistenssi, ladattiin 3,8 V:iin 1 C:n virralla ja sitten 0,1, 0,2, Purkausnopeudet {{7} }.5, 1, 2 ja 3C purettiin 2,5 V:iin, ja jännitteen ja purkautuneen tehon välinen suhdekäyrä kirjattiin kuvan 1 mukaisesti. Kokeet osoittavat, että 1 ja 2C vapautuva kapasiteetti on 97,8 prosenttia ja 96,5 prosenttia C/3:n vapautuneesta kapasiteetista, ja vapautunut energia on 97,2 prosenttia ja 94,3 prosenttia C/3:n vapauttamasta energiasta. Lisää, litium-ioni-akun kapasiteetti ja vapauttama energia vähenevät merkittävästi.
Kun litium-ioni-akku on tyhjä, käytetään yleensä kansallista standardia 1C, ja suurin purkausvirta on yleensä rajoitettu 23 asteeseen. Kun suuri virta purkautuu, tapahtuu suuri lämpötilan nousu ja johtaa energiahäviöön. Siksi akun lämpötilaa on seurattava reaaliajassa, jotta vältetään akun vaurioituminen liiallisesta lämpötilasta ja lyhennetään akun käyttöikää.
4. Lämpötilaolosuhteet
Lämpötila vaikuttaa merkittävästi akun sisällä olevan elektrodimateriaalin aktiivisuuteen ja elektrolyytin suorituskykyyn. Liian korkea ja liian matala lämpötila vaikuttavat enemmän akun kapasiteettiin.
Alhaisessa lämpötilassa akun aktiivisuus vähenee merkittävästi, litiumin interkalaatio- ja uuttokyky vähenee, akun sisäinen vastus ja polarisaatiojännite lisääntyvät, todellinen käyttökapasiteetti pienenee, akun purkauskapasiteetti pienenee. , purkausalusta on alhainen ja akku saavuttaa todennäköisemmin purkauskatkos-katkaisujännitteen. Kun akun käytettävissä oleva kapasiteetti pienenee, akun energiankäyttötehokkuus laskee.
Lämpötilan noustessa litiumionien poisto ja lisääminen positiivisten ja negatiivisten elektrodien väliin aktivoituu, jolloin akun sisäinen vastus pienenee ja sisäisen resistanssin stabiilisuusaika pitenee, mikä lisää elektronien liikkuvuutta ulkoinen piiri ja kapasiteetti on tehokkaampi. pelata. Jos akku kuitenkin toimii korkeassa lämpötilassa pitkään, positiivisen hilarakenteen vakaus heikkenee, akun turvallisuus heikkenee ja akun käyttöikä lyhenee merkittävästi.
Li Zhe et ai. tutki lämpötilan vaikutusta akun todelliseen purkauskapasiteettiin ja kirjasi akun todellisen purkauskapasiteetin suhteen vakiopurkauskapasiteettiin (1C purkaus 25 asteessa) eri lämpötiloissa. Sovita akun kapasiteetin muutos lämpötilaan ja saa: Kaavassa: C on akun kapasiteetti; T on lämpötila; R2 on sovituksen korrelaatiokerroin. Kokeet osoittavat, että akun kapasiteetti heikkenee erittäin nopeasti alhaisessa lämpötilassa, kun taas kapasiteetti kasvaa lämpötilan noustessa noin normaalilämpötilassa. Akun kapasiteetti -40 asteessa on vain 1/3 nimellisarvosta, kun taas 0 asteessa 60 asteeseen akun kapasiteetti kasvaa 80 prosentista nimelliskapasiteetista 100 prosenttiin.
Analyysi osoittaa, että ohmisen sisäisen resistanssin muutosnopeus alhaisessa lämpötilassa on suurempi kuin korkeassa lämpötilassa, mikä osoittaa, että matalalla lämpötilalla on selvempi vaikutus akun toimintaan, mikä vaikuttaa akun purkautumistehoon. Lämpötilan noustessa lataus- ja purkausprosessin ohminen sisäinen vastus ja polarisaatiovastus pienenevät. Korkeammissa lämpötiloissa akun kemiallinen reaktiotasapaino ja materiaalin stabiilisuus kuitenkin tuhoutuvat, mikä johtaa mahdollisiin sivureaktioihin, jotka vaikuttavat akun kapasiteettiin ja sisäiseen vastukseen, mikä lyhentää käyttöikää ja jopa heikentää turvallisuutta.
Siksi sekä korkeat että alhaiset lämpötilat vaikuttavat litiumrautafosfaattiakkujen suorituskykyyn ja käyttöikään. Varsinaisessa työprosessissa tulisi käyttää menetelmiä, kuten uuden akun lämmönhallintaa, jotta varmistetaan, että akku toimii sopivissa lämpötilaolosuhteissa. Akkupakkaus PACK -testissä voidaan muodostaa 25 asteen vakiolämpötilainen testihuone.
