Facteurs affectant la capacité de décharge du PACK batterie lithium-ion
La batterie Li-ion PACK consiste principalement à tester les performances électriques des cellules après le criblage, le regroupement, l'emballage et l'assemblage afin de déterminer si la capacité et la différence de pression sont des produits qualifiés.
La cohérence entre les cellules en série et en parallèle de la batterie est une considération particulière dans le bloc-batterie. Ce n'est qu'avec une bonne capacité, un état de charge, une résistance interne et une cohérence d'auto-décharge que la capacité de la batterie peut être exercée et libérée. De mauvaises performances affecteront sérieusement les performances globales de la batterie et peuvent même provoquer une surcharge ou une décharge excessive, entraînant des risques pour la sécurité. Une bonne méthode de combinaison est un moyen efficace d'améliorer la consistance des monomères.
Les batteries lithium-ion sont limitées par l'influence de la température ambiante, et la capacité de la batterie sera affectée si la température est trop élevée ou trop basse. Si la batterie fonctionne dans des conditions de température élevée pendant une longue période, sa durée de vie peut être affectée. Si la température est trop basse, la capacité sera difficile à exercer. Le taux de décharge reflète la-capacité de charge et de décharge à courant élevé de la batterie. Si le débit est trop faible, la vitesse de charge et de décharge sera lente, ce qui affectera l'efficacité du test ; si le débit est trop important, la capacité sera réduite en raison de l'effet de polarisation et de l'effet thermique de la batterie. Taux de charge et de décharge.
1. Cohérence de correspondance
Une bonne configuration peut non seulement améliorer le taux d'utilisation des cellules, mais également contrôler la cohérence des cellules, qui est la base pour obtenir une bonne capacité de décharge et une stabilité de cycle dans la décharge de la batterie. Cependant, la dispersion de l'impédance CA de la capacité des cellules de batterie avec une mauvaise configuration augmentera, ce qui affaiblira à son tour les performances du cycle et la capacité utilisable du bloc-batterie. Quelqu'un a proposé une méthode d'adaptation de batterie en fonction du vecteur caractéristique de la batterie. Le vecteur caractéristique reflète le degré de similitude entre les données de tension de charge et de décharge de la batterie unique et les données de charge et de décharge de la batterie standard. Plus la courbe de charge-de la batterie est proche de la courbe standard, plus la similarité est élevée et plus le coefficient de corrélation est proche de 1. Cette méthode d'appariement est principalement basée sur le coefficient de corrélation de la tension du monomère, puis combine d'autres paramètres pour effectuer l'appariement, ce qui peut obtenir un meilleur effet d'appariement. La difficulté de cette approche est de fournir des vecteurs caractéristiques de batterie standards. En raison des contraintes de niveau de production, il doit y avoir des différences entre chaque lot de batteries, et il est très difficile d'obtenir un ensemble de vecteurs de caractéristiques adaptés à chaque lot de batteries.
L'analyse quantitative a été utilisée pour analyser la méthode d'évaluation de la différence entre les cellules individuelles. Tout d'abord, les points clés affectant les performances de la batterie sont extraits par des méthodes mathématiques, puis une abstraction mathématique est effectuée pour obtenir une évaluation et une comparaison complètes des performances de la batterie, et l'analyse qualitative des performances de la batterie est convertie en analyse quantitative, afin d'optimiser le performances globales de la batterie. Une méthode simple et réalisable en pratique est présentée. Un système complet d'évaluation des performances basé sur la sélection et le regroupement des batteries est proposé, combinant un score Delphi subjectif et une mesure objective du degré de corrélation des gris, et établissant un modèle de corrélation des gris multi-paramètres pour les batteries, qui surmonte celui- latéralité de l'utilisation d'un seul indice comme norme d'évaluation. L'évaluation des performances de la batterie lithium-ion - de puissance est réalisée, et la corrélation obtenue à partir des résultats de l'évaluation fournit une base théorique fiable pour le dépistage et l'appariement de la batterie à l'étape ultérieure.
La méthode d'adaptation des caractéristiques dynamiques consiste principalement à réaliser la fonction d'adaptation en fonction de la courbe de charge et de décharge de la batterie. Les étapes de mise en œuvre spécifiques consistent d'abord à extraire les points caractéristiques de la courbe pour former un vecteur caractéristique. Selon la distance entre les vecteurs caractéristiques entre chaque courbe, Pour l'indice d'appariement, la classification de la courbe est réalisée en sélectionnant un algorithme approprié, puis le processus d'appariement de la batterie est terminé. Cette méthode d'adaptation prend en compte les changements de performances de la batterie pendant le fonctionnement. Sur cette base, d'autres paramètres appropriés sont sélectionnés pour l'adaptation de la batterie, et les batteries avec des performances plus cohérentes peuvent être triées.
2. Méthode de charge
Le régime de charge approprié a un impact significatif sur la capacité de décharge de la batterie. Si la profondeur de charge est faible, la capacité de décharge sera réduite en conséquence. En cas de surcharge, cela affectera les substances chimiques actives de la batterie et causera des dommages irréversibles, réduisant la capacité et la durée de vie de la batterie. Par conséquent, il est nécessaire de choisir le taux de charge approprié, la tension limite supérieure et le courant de coupure à tension constante-pour s'assurer que l'efficacité de charge, la sécurité et la stabilité sont optimisées tout en réalisant la capacité de charge. À l'heure actuelle, les batteries lithium-électriques utilisent principalement le mode de charge à courant constant-tension constante. En analysant les résultats de charge à courant constant et à tension constante du système de phosphate de fer au lithium et de la batterie du système ternaire sous différents courants de charge et différentes tensions de coupure-, on peut savoir que : (1) lorsque la coupure de charge{{5 }} hors tension est enfoncé, le courant de charge augmente et le rapport de courant constant diminue, le temps de charge est raccourci, mais la consommation d'énergie est augmentée ; (2) Lorsque le courant de charge est enfoncé, à mesure que la tension de coupure de charge- diminue, le rapport de charge à courant constant diminue et la capacité de charge et l'énergie sont toutes deux réduites. Afin de garantir la capacité de la batterie, phosphate de fer La tension de coupure de charge-des batteries lithium-ion ne peut pas être inférieure à 3,4 V. Pour équilibrer le temps de charge et la perte d'énergie, choisissez un courant de charge et un temps de coupure-appropriés.
La cohérence SOC de chaque cellule détermine en grande partie la capacité de décharge de la batterie, et une charge équilibrée offre la possibilité d'obtenir une plate-forme SOC initiale similaire pour chaque décharge de cellule, ce qui peut améliorer la capacité de décharge et l'efficacité de décharge (capacité de décharge/capacité d'adaptation) . La méthode d'égalisation lors de la charge fait référence à l'égalisation de la puissance de la batterie lithium-ion pendant le processus de charge. En règle générale, l'égalisation démarre lorsque la tension de la batterie atteint ou dépasse la tension définie, et la surcharge est évitée en réduisant le courant de charge.
Selon les différents états des cellules individuelles du bloc-batterie, grâce au modèle de circuit de contrôle de charge équilibré du bloc-batterie et au circuit d'égalisation pour affiner -le courant de charge des cellules individuelles, une méthode est proposée qui peut non seulement réaliser la charge rapide de la batterie, mais également éliminer l'incohérence des cellules individuelles. Stratégie de contrôle de charge d'égalisation pour les effets de durée de vie du bloc-batterie. Plus précisément, grâce au signal de commutation, l'énergie globale du bloc-batterie au lithium-ion est ajoutée à la batterie unique, ou l'énergie de la batterie unique est convertie en bloc-batterie global. Pendant le processus de charge de la batterie, en détectant la valeur de tension de chaque cellule, lorsque la tension de la cellule atteint une certaine valeur, le module d'équilibrage commence à fonctionner. Le courant de charge dans la batterie unique est divisé pour réduire la tension de charge, et le courant divisé est converti par le module pour renvoyer l'énergie au bus de charge afin d'atteindre l'objectif d'équilibre.
Quelqu'un a proposé une solution d'égalisation de charge à taux variable. L'idée d'égalisation de cette méthode est de ne fournir de l'énergie supplémentaire qu'à la seule batterie à faible énergie, ce qui empêche le processus d'extraction de l'énergie de la seule batterie avec plus d'énergie, ce qui simplifie grandement le processus. La topologie du circuit d'égalisation. C'est-à-dire que différents taux de charge sont utilisés pour charger les cellules individuelles de différents états d'énergie, de manière à obtenir un bon effet d'équilibre.
3. Taux de décharge
Le taux de décharge est un indicateur crucial pour la puissance des batteries lithium-ion. La décharge à haut débit de la batterie est un test pour les matériaux et les électrolytes des électrodes positives et négatives. Pour le matériau d'électrode positive lithium fer phosphate, sa structure est stable, la contrainte pendant la charge et la décharge est faible et il a les conditions de base pour une décharge à courant élevé, mais l'inconvénient est que la conductivité du lithium fer phosphate est faible. Le taux de diffusion des ions lithium dans l'électrolyte est un facteur important affectant le taux de décharge de la batterie, et la diffusion des ions dans la batterie est étroitement liée à la structure de la batterie et à la concentration de l'électrolyte.
Par conséquent, différents taux de décharge conduisent à différentes plates-formes de temps de décharge et de tension de décharge des batteries, qui à leur tour conduisent à différentes capacités de décharge, ce qui est particulièrement évident pour les packs de batteries parallèles. Par conséquent, il est nécessaire de choisir le taux de décharge approprié. La capacité utile de la batterie diminue à mesure que le courant de décharge augmente.
Jiang Cuina et al. ont étudié l'effet du taux de décharge sur la capacité libérable des cellules de batterie lithium fer phosphate. Un groupe de cellules individuelles avec une bonne cohérence initiale du même type a été chargé à 3,8 V à un courant de 1 C, puis chargé à 0.1, 0.2, Les taux de décharge de {{7} }.5, 1, 2 et 3C ont été déchargés à 2,5 V, et la courbe de relation entre la tension et la puissance déchargée a été enregistrée, comme le montre la figure 1. Les résultats expérimentaux montrent que la capacité libérée de 1 et 2C est de 97,8 pour cent et 96,5 pour cent de la capacité libérée de C/3, respectivement, et l'énergie libérée est de 97,2 pour cent et 94,3 pour cent de l'énergie libérée par C/3, respectivement. Augmentez, la capacité et l'énergie libérées par la batterie lithium-ion sont considérablement réduites.
Lorsque la batterie lithium-ion est déchargée, la norme nationale 1C est généralement utilisée et le courant de décharge maximal est généralement limité à 23C. Lorsqu'un courant important est déchargé, une forte élévation de température se produit et entraîne une perte d'énergie. Par conséquent, il est nécessaire de surveiller la température de la batterie en temps réel pour éviter d'endommager la batterie en raison d'une température excessive et réduire la durée de vie de la batterie.
4. Conditions de température
La température affecte de manière significative l'activité et les performances électrolytiques du matériau d'électrode à l'intérieur de la batterie. Une température trop élevée et trop basse a un impact plus important sur la capacité de la batterie.
À basse température, l'activité de la batterie est considérablement réduite, la capacité d'intercalation et d'extraction du lithium est réduite, la résistance interne et la tension de polarisation de la batterie sont augmentées, la capacité utile réelle est réduite, la capacité de décharge de la batterie est réduite , la plate-forme de décharge est faible et la batterie est plus susceptible d'atteindre la tension de coupure-de décharge. Lorsque la capacité disponible de la batterie diminue, l'efficacité d'utilisation de l'énergie de la batterie diminue.
Lorsque la température augmente, l'extraction et l'insertion d'ions lithium entre les électrodes positives et négatives deviennent actives, de sorte que la résistance interne de la batterie est réduite et que le temps de stabilité de la résistance interne devient plus long, ce qui augmente la quantité de mobilité électronique dans le circuit externe et la capacité est plus efficace. jouer. Cependant, si la batterie fonctionne dans un environnement à haute température pendant une longue période, la stabilité de la structure en treillis positif sera détériorée, la sécurité de la batterie sera réduite et la durée de vie de la batterie sera considérablement raccourcie.
Li Zhe et al. a étudié l'effet de la température sur la capacité de décharge réelle de la batterie et a enregistré le rapport de la capacité de décharge réelle de la batterie à la capacité de décharge standard (décharge 1C à 25 degrés) à différentes températures. Adapter la variation de capacité de la batterie à la température, et obtenir : Dans la formule : C est la capacité de la batterie ; T est la température ; R2 est le coefficient de corrélation de l'ajustement. Les expériences montrent que la capacité de la batterie diminue très rapidement à basse température, tandis que la capacité augmente avec l'augmentation de la température à environ la température normale. La capacité de la batterie à -40 degrés n'est que de 1/3 de la valeur nominale, tandis qu'entre 0 et 60 degrés, la capacité de la batterie passe de 80 % de la capacité nominale à 100 %.
L'analyse montre que le taux de variation de la résistance interne ohmique à basse température est supérieur à celui à haute température, ce qui indique que la basse température a un effet plus évident sur l'activité de la batterie, affectant ainsi la puissance déchargeable de la batterie. Lorsque la température augmente, la résistance interne ohmique et la résistance interne de polarisation du processus de charge et de décharge diminuent toutes deux. Cependant, à des températures plus élevées, l'équilibre de la réaction chimique dans la batterie et la stabilité du matériau seront détruits, entraînant d'éventuelles réactions secondaires, qui affecteront la capacité de la batterie et la résistance interne, entraînant une durée de vie raccourcie et même une sécurité réduite.
Par conséquent, les températures élevées et basses affecteront les performances et la durée de vie des batteries au lithium fer phosphate. Dans le processus de travail réel, des méthodes telles que la nouvelle gestion thermique de la batterie doivent être utilisées pour garantir que la batterie fonctionne dans des conditions de température appropriées. Dans le test PACK de la batterie, une salle de test à température constante de 25 degrés peut être établie.
