Cách cải thiện tính nhất quán của pin lithium
Các phương tiện năng lượng mới ngày càng trở nên phổ biến hơn. Khi pin lithium được sử dụng làm nguồn điện của xe điện, do yêu cầu công suất lớn và dung lượng lớn, pin lithium ion đơn lẻ không thể đáp ứng được yêu cầu, do đó pin lithium ion cần được mắc nối tiếp và song song. Được sử dụng kết hợp.
Tuy nhiên, sự không nhất quán giữa các tế bào đơn lẻ thường gây ra các vấn đề như giảm dung lượng quá mức và pin ngắn trong chu kỳ. Việc chọn pin có hiệu suất phù hợp nhất có thể để phân nhóm có ý nghĩa lớn đối với việc quảng bá và ứng dụng pin lithium-ion trong pin nguồn. Bây giờ, hãy thực hiện một phân tích đơn giản từ một số khía cạnh:
1 Phân tích sự không nhất quán
1.1 Định nghĩa về sự không nhất quán Sự không nhất quán của một bộ pin lithium-ion đề cập đến sự khác biệt nhất định về các thông số như điện áp, dung lượng, nội trở, tuổi thọ, ảnh hưởng nhiệt độ và tốc độ tự phóng điện sau các ô đơn có cùng thông số kỹ thuật và dạng model một bộ pin. Sau khi pin đơn được sản xuất, có sự khác biệt nhất định về hiệu suất ban đầu. Với việc sử dụng pin, những khác biệt về hiệu suất này tiếp tục tích lũy. Đồng thời, do môi trường sử dụng của từng viên pin đơn lẻ không hoàn toàn giống nhau nên cũng khiến cho sự không đồng bộ của viên pin đơn lẻ to dần lên, từ đó làm tăng tốc độ suy giảm hiệu suất của pin, và cuối cùng là gây chai pin. thất bại sớm. 1.2 Hiệu suất không nhất quán Tính không nhất quán của pin lithium-ion chủ yếu thể hiện ở hai khía cạnh: sự khác biệt về các thông số hoạt động của tế bào pin (dung lượng pin, nội trở và tốc độ tự xả, v.v.) và sự khác biệt về trạng thái sạc của pin (SOC ). Dai Haifeng và cộng sự. nhận thấy rằng sự phân bố của sự khác biệt về dung lượng giữa các tế bào pin gần với sự phân bố Weir và sự phân tán của nội trở đáng kể hơn so với công suất và nội trở của cùng một lô pin thường đáp ứng quy luật phân phối chuẩn , tự xả Tỷ lệ cũng thể hiện một phân phối gần đúng chuẩn. SOC đặc trưng cho trạng thái tích điện của pin, là tỷ số giữa dung lượng còn lại của pin với dung lượng định mức. Jie Jing và cộng sự. cho rằng do pin không đồng nhất, tốc độ phân rã dung lượng của pin khác nhau, dẫn đến chênh lệch dung lượng sử dụng tối đa giữa các pin. Tốc độ thay đổi SOC của pin có dung lượng nhỏ nhanh hơn của pin có dung lượng lớn và điện áp cắt đạt được nhanh hơn trong quá trình sạc và xả.
1.3 Nguyên nhân của sự không đồng bộ Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự không đồng bộ của pin lithium-ion, chủ yếu là ở quy trình sản xuất và quy trình sử dụng. Mọi khía cạnh của quá trình sản xuất, chẳng hạn như tính đồng nhất của bùn trong quá trình trộn, kiểm soát mật độ hạt và sức căng bề mặt trong quá trình phủ, v.v., sẽ gây ra sự khác biệt trong hiệu suất của ô đơn. Luo Yu và cộng sự. đã nghiên cứu tác động của quy trình sản xuất và sản xuất pin lithium-ion đối với tính nhất quán của pin và tập trung vào tác động của quy trình sản xuất pin lithium-ion của hệ thống chất kết dính gốc nước đối với tính nhất quán của pin. Trong quá trình sử dụng pin, Xie Jiao và những người khác tin rằng phương pháp kết nối, các bộ phận / thiết bị kết cấu, điều kiện hoạt động và môi trường đều sẽ ảnh hưởng đến tính nhất quán của pin. Do năng lượng tiêu thụ của mỗi điểm kết nối là không đồng nhất, hiệu suất và tốc độ lão hóa của từng thành phần hoặc cấu trúc cũng không đồng nhất, do đó tác động lên pin cũng không đồng nhất. Ngoài ra, do vị trí khác nhau của từng ô đơn trong pin, nhiệt độ khác nhau và sự suy giảm hiệu suất khác nhau, những điều này sẽ khuếch đại sự không nhất quán của từng ô đơn.
2 cách để cải thiện tính nhất quán của pin
2.1 Kiểm soát quá trình sản xuất Việc kiểm soát quá trình sản xuất chủ yếu được thực hiện từ hai khía cạnh: nguyên vật liệu và quá trình sản xuất. Về nguyên liệu, cố gắng chọn cùng một lô nguyên liệu để đảm bảo độ đồng đều về kích thước hạt và tính năng của nguyên liệu. Trong quá trình sản xuất, toàn bộ quá trình sản xuất phải được kiểm soát chặt chẽ như đảm bảo bùn được khuấy đều và không để lâu, kiểm soát tốc độ của máy tráng để đảm bảo độ dày và độ đồng đều của lớp phủ, bề ngoài. của mảnh cực, và việc cân và phân loại. , Kiểm soát khối lượng phun, sự hình thành, phân tách thể tích, điều kiện bảo quản, v.v. Luo Yu đã xác định các quy trình chính có tác động đáng kể đến tính nhất quán của pin lithium-ion thông qua nghiên cứu về công nghệ điều chế pin lithium-ion, bao gồm cả việc trộn trộn, phủ, cán, cuộn / cán, phun và hình thành chất lỏng. Nghiên cứu sâu và phân tích mối quan hệ giữa các thông số chính của quá trình và hiệu suất của pin cũng được thực hiện.
2.2 Kiểm soát quá trình cấu hình
Việc kiểm soát quá trình lắp ráp chủ yếu đề cập đến việc phân loại pin. Bộ pin sử dụng pin có thông số kỹ thuật và kiểu máy đồng nhất, đồng thời phải đo điện áp, dung lượng, điện trở bên trong, v.v. của pin để đảm bảo tính nhất quán của hiệu suất ban đầu của pin. Qua nghiên cứu, Xu Haitao et al. nhận thấy rằng khi bộ pin được lắp ráp, sự chênh lệch điện áp của các ô đơn là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính nhất quán của các ô đơn khi kết thúc quá trình sạc và xả của bộ pin. Sự khác biệt về điện trở bên trong của các tế bào đơn lẻ khiến bộ pin sạc Trong quá trình phóng điện, nền tảng điện áp của mỗi cục pin là khá khác nhau. Wang Linxia và những người khác đã phân tích sự không nhất quán của các tế bào đơn lẻ trong các bộ pin song song nối tiếp lithium-ion và phân tích các yếu tố ảnh hưởng chính trong các bộ pin song song. Mức độ ảnh hưởng của bộ pin cung cấp cơ sở cần thiết cho bộ pin được lắp ráp. Chen Ping và cộng sự. đã nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ phóng điện đến tính nhất quán của cấu hình pin và nhận thấy rằng với việc tăng tốc độ phóng điện, tính không nhất quán của pin đã được khuếch đại, đạt được hiệu quả loại bỏ pin xấu.
2.3 Kiểm soát quá trình sử dụng và bảo trì để theo dõi pin trong thời gian thực. Tính nhất quán của pin được kiểm tra khi pin được lắp ráp, điều này có thể đảm bảo tính nhất quán của pin trong giai đoạn đầu sử dụng. Pin được giám sát theo thời gian thực trong quá trình sử dụng và các vấn đề về tính nhất quán trong quá trình sử dụng có thể được quan sát theo thời gian thực. Tuy nhiên, khi tính nhất quán kém, mạch giám sát sẽ cắt mạch sạc và xả, và hiệu suất sẽ giảm. Sự cân bằng giữa hai điều này phải được tìm thấy. Pin thông số cực hạn cũng có thể được điều chỉnh hoặc thay thế kịp thời thông qua giám sát thời gian thực để đảm bảo rằng sự không nhất quán của bộ pin sẽ không bị giãn nở theo thời gian. Giới thiệu một hệ thống quản lý cân bằng. Áp dụng chiến lược cân bằng thích hợp và mạch cân bằng để quản lý pin một cách thông minh. Các chiến lược cân bằng phổ biến hiện nay bao gồm chiến lược cân bằng dựa trên điện áp bên ngoài, chiến lược cân bằng dựa trên SOC và chiến lược cân bằng dựa trên công suất. Mạch cân bằng có thể được chia thành cân bằng thụ động và cân bằng chủ động theo cách tiêu thụ năng lượng. Trong số đó, cân bằng tích cực có thể nhận ra dòng năng lượng không mất mát giữa các pin đang là một chủ đề nghiên cứu nóng trong và ngoài nước. Các phương pháp thường được sử dụng trong cân bằng tích cực bao gồm phương pháp bỏ qua pin, phương pháp tụ điện chuyển mạch, phương pháp điện cảm chuyển mạch và phương pháp chuyển đổi DC / DC.
Quản lý nhiệt của pin. Ngoài việc giữ cho nhiệt độ hoạt động của bộ pin trong phạm vi tối ưu, việc quản lý nhiệt của bộ pin cũng nên cố gắng đảm bảo tính nhất quán của điều kiện nhiệt độ giữa các pin, để đảm bảo hiệu quả tính nhất quán giữa các pin. Sử dụng các chiến lược kiểm soát hợp lý. Khi công suất đầu ra cho phép, hãy cố gắng giảm độ sâu xả pin, đồng thời, tránh sạc pin quá mức, điều này có thể kéo dài tuổi thọ chu kỳ của bộ pin. Tăng cường bảo dưỡng các bộ pin. Thực hiện sạc bảo trì dòng điện thấp trên bộ pin định kỳ và chú ý làm sạch.
3 Phương pháp lắp ráp pin lithium-ion năng lượng
3.1 Phương pháp so khớp điện áp Phương pháp so khớp điện áp có thể được chia thành phương pháp so khớp điện áp tĩnh và phương pháp so khớp điện áp động. Phương pháp so khớp điện áp tĩnh còn được gọi là phương pháp so khớp không tải. Nó không mang tải và chỉ xem xét chính pin. Nó đo tốc độ tự xả của trạng thái sạc đầy của một pin được chọn sau hàng chục ngày chờ và thời gian lưu trữ khác nhau ở trạng thái sạc đầy. Điện áp mạch hở của pin bên trong, phương pháp này là hoạt động đơn giản nhất, nhưng nó không chính xác. Phương pháp so khớp điện áp động khảo sát tình hình điện áp có tải nhưng không tính đến các yếu tố như sự thay đổi của phụ tải nên không chính xác.
3.2 Phương pháp so khớp dung lượng tĩnh sạc và xả pin trong các điều kiện đã thiết lập, tính toán công suất từ dòng xả và thời gian xả, và khớp với pin theo dung lượng. Phương pháp này đơn giản và dễ thực hiện, nhưng nó chỉ có thể phản ánh rằng pin có cùng dung lượng trong những điều kiện nhất định, và không thể giải thích các đặc tính làm việc hoàn chỉnh của pin và có những hạn chế nhất định.
3.3 Phương pháp so khớp nội trở chủ yếu xem xét điện trở bên trong của pin đơn. Phương pháp này có thể đạt được kết quả đo nhanh chóng, nhưng vì điện trở bên trong của pin sẽ thay đổi theo quá trình phóng điện nên rất khó xác định chính xác điện trở bên trong.
3.4 Phương pháp so khớp đa thông số đồng thời xem xét dung lượng, nội trở, điện áp, tốc độ tự phóng điện và các điều kiện bên ngoài khác để đánh giá toàn diện về pin và có thể phân loại pin có tính nhất quán tốt hơn. Tuy nhiên, tiền đề của phương pháp này là việc sắp xếp một tham số phải chính xác và tốn nhiều thời gian.
3.5 Phương pháp phân nhóm đặc tính động Phương pháp phân nhóm đặc tính động sử dụng đường đặc tính nạp và xả của pin để phân loại pin theo nhóm. Đường cong sạc-xả có thể phản ánh hầu hết các đặc tính của pin và việc sử dụng phương pháp đối sánh đặc tính động có thể đảm bảo tính nhất quán của các chỉ số hiệu suất khác nhau của pin. Có nhiều dữ liệu trong phương pháp đối sánh đặc tính động, thường được thực hiện bằng sự hợp tác của các chương trình máy tính. Ngoài ra, phương pháp này làm giảm tỷ lệ sử dụng pin, điều này không có lợi cho việc giảm chi phí cấu thành pin. Việc xác định đường chuẩn hay đường chuẩn cũng là một điểm khó khăn trong quá trình thực hiện. 4. Kết luận
Lý do của sự không đồng bộ của pin chủ yếu là trong quá trình sản xuất và sử dụng pin.
Các biện pháp để cải thiện tính nhất quán của pin chủ yếu bao gồm ba khía cạnh sau:
1. Kiểm soát chặt chẽ quá trình sản xuất từ hai phương diện nguyên liệu và công nghệ sản xuất;
2. Sử dụng phương pháp phân loại khoa học hơn, và cố gắng chọn các loại pin có cùng hiệu suất ban đầu để phân nhóm;
3. Trong quá trình sử dụng và bảo trì ắc quy, hãy theo dõi ắc quy theo thời gian thực, đưa ra hệ thống quản lý cân bằng, áp dụng chiến lược kiểm soát hợp lý, tiến hành quản lý nhiệt của ắc quy và tăng cường bảo trì bộ ắc quy.
