Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phóng điện của GÓI pin lithium - ion
GÓI pin ion Li - chủ yếu để kiểm tra hiệu suất điện của các tế bào sau khi sàng lọc, phân nhóm, đóng gói và lắp ráp để xác định xem dung lượng và chênh lệch áp suất có phải là sản phẩm đủ tiêu chuẩn hay không.
Tính nhất quán giữa các ô nối tiếp và song song của pin là điều cần đặc biệt xem xét trong bộ pin. Chỉ với dung lượng tốt, trạng thái sạc, điện trở bên trong và tính nhất quán tự - xả mới có thể sử dụng và giải phóng dung lượng bộ pin. Hiệu suất kém sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất tổng thể của bộ pin, thậm chí có thể gây ra tình trạng sạc quá mức hoặc xả quá mức, dẫn đến các nguy cơ về an toàn. Một phương pháp kết hợp tốt là một cách hiệu quả để cải thiện độ đặc của monome.
Pin Lithium - ion bị hạn chế do ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh và dung lượng pin sẽ bị ảnh hưởng nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp. Nếu pin hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao trong thời gian dài, vòng đời của pin có thể bị ảnh hưởng. Nếu nhiệt độ quá thấp, công suất sẽ khó phát huy tác dụng. Tốc độ phóng điện phản ánh khả năng sạc và xả hiện tại - cao của pin. Nếu tỷ lệ quá nhỏ, tốc độ sạc và xả sẽ chậm, ảnh hưởng đến hiệu quả kiểm tra; nếu tỷ lệ quá lớn, dung lượng sẽ bị giảm do hiệu ứng phân cực và hiệu ứng nhiệt của pin. Tỷ lệ phí và xả.
1. Phù hợp nhất quán
Một cấu hình tốt không chỉ có thể cải thiện tỷ lệ sử dụng của các tế bào mà còn kiểm soát tính nhất quán của các tế bào, đây là cơ sở để đạt được khả năng xả tốt và ổn định chu kỳ trong quá trình xả của bộ pin. Tuy nhiên, sự phân tán trở kháng AC của dung lượng pin có cấu hình kém sẽ tăng lên, do đó sẽ làm suy yếu hiệu suất chu kỳ và khả năng sử dụng của pin. Có người đề xuất phương pháp ghép pin theo vectơ đặc trưng của pin. Vectơ đặc trưng phản ánh mức độ giống nhau giữa dữ liệu điện áp sạc và xả của pin đơn và dữ liệu sạc và xả của pin tiêu chuẩn. Đường cong phóng điện - của pin càng gần với đường cong chuẩn, độ tương đồng càng cao và hệ số tương quan càng gần với 1. Phương pháp so khớp này chủ yếu dựa trên hệ số tương quan của điện áp đơn phân, và sau đó kết hợp các tham số khác để thực hiện đối sánh, điều này có thể thu được hiệu ứng đối sánh tốt hơn. Khó khăn với cách tiếp cận này là cung cấp các vectơ đặc tính pin tiêu chuẩn. Do hạn chế về trình độ sản xuất, giữa mỗi lô pin phải có sự khác biệt và rất khó để có được bộ vectơ đặc trưng phù hợp với từng lô pin.
Phân tích định lượng được sử dụng để phân tích phương pháp đánh giá sự khác biệt giữa các tế bào đơn lẻ. Đầu tiên, các điểm chính ảnh hưởng đến hiệu suất của pin được trích xuất bằng các phương pháp toán học, sau đó trừu tượng hóa toán học được thực hiện để đạt được đánh giá và so sánh toàn diện về hiệu suất của pin và phân tích định tính về hiệu suất pin được chuyển thành phân tích định lượng, để tối ưu hóa hiệu suất tổng thể của bộ pin. Một phương pháp đơn giản có thể được thực hiện trên thực tế được trình bày. Một hệ thống đánh giá hiệu suất toàn diện dựa trên lựa chọn và phân nhóm pin được đề xuất, kết hợp tính điểm Delphi chủ quan và đo lường mức độ tương quan màu xám khách quan và thiết lập mô hình tương quan màu xám đa - cho pin, vượt qua mô hình - khía cạnh của việc sử dụng một chỉ số duy nhất làm tiêu chuẩn đánh giá. Việc đánh giá hiệu suất của pin ion lithium - được thực hiện và mối tương quan thu được từ kết quả đánh giá cung cấp cơ sở lý thuyết đáng tin cậy cho việc sàng lọc và đối sánh pin trong giai đoạn sau.
Phương pháp so khớp đặc tính động chủ yếu là để thực hiện chức năng khớp theo đường cong sạc và xả của pin. Các bước thực hiện cụ thể trước tiên là trích xuất các điểm đặc trưng trên đường cong để tạo thành véc tơ đặc trưng. Theo khoảng cách giữa các vectơ đặc trưng giữa mỗi đường cong, Đối với chỉ số phù hợp, việc phân loại đường cong được thực hiện bằng cách chọn một thuật toán thích hợp, và sau đó quá trình đối sánh pin được hoàn tất. Phương pháp đối sánh này có tính đến những thay đổi về hiệu suất của pin trong quá trình hoạt động. Trên cơ sở này, các thông số phù hợp khác được chọn để phù hợp với pin và có thể sắp xếp các pin có hiệu suất ổn định hơn.
2. Phương thức tính phí
Chế độ sạc thích hợp có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng phóng điện của ắc quy. Nếu độ sâu nạp cạn, khả năng phóng điện sẽ giảm tương ứng. Nếu sạc quá mức sẽ ảnh hưởng đến các hoạt chất hóa học của pin và gây ra những hư hỏng không thể khắc phục được, làm giảm dung lượng và tuổi thọ của pin. Do đó, cần phải chọn tốc độ sạc thích hợp, điện áp giới hạn trên và điện áp không đổi cắt - dòng tắt để đảm bảo tối ưu hóa hiệu quả sạc cũng như độ an toàn và ổn định trong khi vẫn nhận ra khả năng sạc. Hiện tại, pin lithium - cấp nguồn chủ yếu sử dụng chế độ sạc điện áp không đổi - hiện tại không đổi. Bằng cách phân tích kết quả sạc điện áp không đổi và dòng điện không đổi của hệ thống lithium iron phosphate và pin hệ thống bậc ba dưới các dòng sạc khác nhau và điện áp cắt - khác nhau, có thể biết rằng: (1) khi cắt sạc {{5 }} điện áp tắt được nhấn, dòng điện sạc tăng và tỷ lệ dòng điện không đổi giảm, Thời gian sạc được rút ngắn, nhưng tiêu thụ năng lượng lại tăng lên; (2) Khi nhấn dòng điện sạc, khi điện áp cắt giảm - sạc giảm, tỷ lệ sạc dòng điện không đổi giảm, đồng thời khả năng sạc và năng lượng đều giảm. Để đảm bảo dung lượng pin, sắt phốt phát Điện áp cắt - điện áp của pin ion lithium - không được thấp hơn 3,4V. Để cân bằng giữa thời gian sạc và mức tiêu hao năng lượng, hãy chọn dòng sạc thích hợp và cắt - thời gian tắt.
Tính nhất quán SOC của mỗi ô xác định phần lớn khả năng xả của bộ pin và sạc cân bằng cung cấp khả năng đạt được nền SOC ban đầu tương tự cho mỗi lần xả ô, có thể cải thiện khả năng xả và hiệu quả xả (dung lượng xả / dung lượng phù hợp) . Phương pháp cân bằng trong quá trình sạc đề cập đến việc cân bằng nguồn điện của pin ion lithium - trong quá trình sạc. Nói chung, quá trình cân bằng bắt đầu khi điện áp của bộ pin đạt hoặc vượt quá điện áp đặt và ngăn quá tải bằng cách giảm dòng sạc.
Theo các trạng thái khác nhau của các ô đơn trong bộ pin, thông qua mô hình mạch điều khiển sạc cân bằng của bộ pin và mạch cân bằng để - tinh chỉnh dòng sạc của các ô đơn, một phương pháp được đề xuất rằng không chỉ có thể nhận ra khả năng sạc nhanh của bộ pin mà còn loại bỏ sự không nhất quán của các tế bào đơn lẻ. Cân bằng chiến lược kiểm soát sạc cho các hiệu ứng vòng đời của bộ pin. Cụ thể, thông qua tín hiệu chuyển đổi, năng lượng tổng thể của gói pin lithium - được bổ sung cho một pin hoặc năng lượng của pin duy nhất được chuyển đổi thành toàn bộ pin. Trong quá trình sạc của bộ pin, bằng cách phát hiện giá trị điện áp của từng ô đơn lẻ, khi điện áp của từng ô đơn lẻ đạt đến một giá trị nhất định, mô-đun cân bằng bắt đầu hoạt động. Dòng điện sạc trong pin đơn được phân chia để giảm điện áp sạc, và dòng điện được phân chia được chuyển đổi bởi mô-đun để cung cấp năng lượng trở lại cho xe buýt sạc nhằm đạt được mục đích cân bằng.
Ai đó đã đề xuất một giải pháp cân bằng tính phí có thể thay đổi. Ý tưởng cân bằng của phương pháp này là chỉ cung cấp năng lượng bổ sung cho pin đơn có năng lượng thấp, điều này ngăn cản quá trình trích xuất năng lượng của pin đơn có nhiều năng lượng hơn, giúp đơn giản hóa quá trình này. Cấu trúc liên kết của mạch cân bằng. Có nghĩa là, các tốc độ sạc khác nhau được sử dụng để sạc các tế bào đơn lẻ ở các trạng thái năng lượng khác nhau, để đạt được hiệu ứng cân bằng tốt.
3. Tỷ lệ xuất viện
Tốc độ phóng điện là một chỉ số quan trọng đối với pin lithium - ion. Tốc độ phóng điện cao của pin là một thử nghiệm đối với các vật liệu điện cực dương và âm và chất điện phân. Đối với vật liệu điện cực dương là lithium iron phosphate, cấu trúc của nó ổn định, biến dạng trong quá trình sạc và phóng điện nhỏ, và nó có các điều kiện cơ bản để phóng điện cao, nhưng nhược điểm là độ dẫn điện của lithium iron phosphate kém. Tốc độ khuếch tán của các ion lithium trong chất điện phân là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ phóng điện của pin, và sự khuếch tán của các ion trong pin liên quan chặt chẽ đến cấu trúc của pin và nồng độ của chất điện phân.
Do đó, tốc độ phóng điện khác nhau dẫn đến thời gian phóng điện và nền tảng điện áp xả khác nhau của pin, từ đó dẫn đến khả năng phóng điện khác nhau, điều này đặc biệt rõ ràng đối với các bộ pin song song. Vì vậy, cần phải chọn tốc độ xả phù hợp. Khả năng sử dụng của pin giảm khi dòng phóng điện tăng lên.
Jiang Cuina và cộng sự. đã nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ phóng điện đến dung lượng khả dụng của các tế bào pin lithium iron phosphate. Một nhóm các tế bào đơn lẻ có tính nhất quán tốt ban đầu cùng loại được sạc tới 3,8V ở dòng điện 1C, và sau đó được sạc ở 0. 1, 0. 2, Tốc độ phóng điện của {{7} } .5, 1, 2 và 3C được phóng điện đến 2,5V, và đường cong quan hệ giữa hiệu điện thế và công suất phóng điện được ghi lại, như trong hình 1. Kết quả thực nghiệm cho thấy công suất giải phóng của 1 và 2C là 97,8 phần trăm và 96,5 phần trăm công suất giải phóng của C / 3, và năng lượng giải phóng tương ứng là 97,2 phần trăm và 94,3 phần trăm năng lượng do C / 3 giải phóng. Tăng lên, dung lượng và năng lượng do pin ion lithium - giải phóng sẽ giảm đáng kể.
Khi pin lithium - ion được xả hết, tiêu chuẩn quốc gia 1C thường được sử dụng và dòng xả tối đa thường được giới hạn ở 23C. Khi dòng điện phóng ra lớn sẽ xảy ra hiện tượng tăng nhiệt độ lớn và dẫn đến hao phí năng lượng. Vì vậy, cần theo dõi nhiệt độ của bộ pin trong thời gian thực để tránh làm hỏng pin do nhiệt độ quá cao và làm giảm tuổi thọ của pin.
4. Điều kiện nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động và hiệu suất điện phân của vật liệu điện cực bên trong pin. Nhiệt độ quá cao và quá thấp có ảnh hưởng lớn hơn đến dung lượng của pin.
Ở nhiệt độ thấp, hoạt động của pin giảm đáng kể, khả năng xen kẽ và khai thác lithium giảm, điện trở bên trong và điện áp phân cực của pin tăng lên, giảm dung lượng sử dụng thực tế, giảm khả năng phóng điện của pin. , nền phóng điện yếu và pin có nhiều khả năng đạt đến mức cắt xả - điện áp tắt. Khi dung lượng khả dụng của pin giảm, hiệu suất sử dụng năng lượng của pin cũng giảm theo.
Khi nhiệt độ tăng, quá trình chiết xuất và chèn các ion liti vào giữa các điện cực dương và âm trở nên hoạt động, do đó điện trở bên trong của pin giảm xuống và thời gian ổn định điện trở bên trong trở nên dài hơn, làm tăng lượng điện tử di động trong mạch ngoài và công suất có hiệu quả hơn. chơi. Tuy nhiên, nếu pin hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ làm suy giảm tính ổn định của cấu trúc mạng tinh thể dương, giảm độ an toàn, tuổi thọ của pin bị rút ngắn đáng kể.
Li Zhe và cộng sự. đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phóng điện thực tế của ắc quy, và ghi lại tỷ số giữa khả năng phóng điện thực tế của ắc quy với khả năng phóng điện tiêu chuẩn (phóng điện 1C ở 25 độ) ở các nhiệt độ khác nhau. Phù hợp với sự thay đổi dung lượng của pin với nhiệt độ, ta được: Trong công thức: C là dung lượng của pin; T là nhiệt độ; R2 là hệ số tương quan của khớp nối. Thực nghiệm cho thấy dung lượng pin giảm rất nhanh ở nhiệt độ thấp, trong khi dung lượng tăng lên khi nhiệt độ tăng ở nhiệt độ bình thường. Dung lượng của pin ở -4 0 độ chỉ bằng 1/3 giá trị danh nghĩa, trong khi ở 0 độ đến 60 độ, dung lượng pin tăng từ 80 phần trăm dung lượng danh định lên 100 phần trăm.
Phân tích cho thấy tỷ lệ thay đổi của điện trở bên trong ohmic ở nhiệt độ thấp lớn hơn ở nhiệt độ cao, điều này cho thấy nhiệt độ thấp có ảnh hưởng rõ ràng hơn đến hoạt động của pin, do đó ảnh hưởng đến khả năng phóng điện của pin. Khi nhiệt độ tăng, điện trở bên trong ohmic và điện trở bên trong phân cực của quá trình sạc và xả đều giảm. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao hơn, sự cân bằng phản ứng hóa học trong pin và sự ổn định của vật liệu sẽ bị phá hủy, dẫn đến các phản ứng phụ có thể xảy ra, ảnh hưởng đến dung lượng pin và điện trở bên trong, dẫn đến tuổi thọ của pin bị rút ngắn và thậm chí giảm độ an toàn.
Do đó, cả nhiệt độ cao và thấp sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của pin lithium iron phosphate. Trong quá trình làm việc thực tế, nên sử dụng các phương pháp như quản lý nhiệt pin mới để đảm bảo pin hoạt động trong điều kiện nhiệt độ phù hợp. Trong thử nghiệm PACK gói pin, một phòng thử nghiệm nhiệt độ không đổi 25 độ có thể được thiết lập.
