Facteurs affectant la capacité de décharge PACK des batteries lithium-ion

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La batterie lithium-ion PACK est un produit important qui effectue des tests de performances électriques après le dépistage, le regroupement, le regroupement et l'assemblage de la cellule, et détermine si la capacité et la différence de pression sont qualifiées.

Le monomère série-parallèle de la batterie est la cohérence entre des considérations spéciales dans le PACK de batterie, n'a qu'une bonne capacité, un état chargé, comme la résistance interne, la cohérence d'auto-décharge peut être obtenue pour jouer et relâcher, la capacité de la batterie si une mauvaise cohérence peut sérieusement affecter l'ensemble des performances de la batterie, même à cause de la charge ou de la décharge qu'elles causent des problèmes cachés en toute sécurité.Une bonne méthode de composition est un moyen efficace d'améliorer la consistance du monomère.

La batterie au lithium-ion est limitée par la température ambiante, une température trop élevée ou trop basse affectera la capacité de la batterie.La durée de vie de la batterie peut être affectée si la batterie fonctionne à haute température pendant une longue période.Si la température est trop basse, la capacité sera difficile à jouer.Le taux de décharge reflète la capacité de charge et de décharge de la batterie à courant élevé.Si le taux de décharge est trop faible, la vitesse de charge et de décharge est lente, ce qui affecte l'efficacité du test.Si le taux est trop important, la capacité sera réduite en raison de l'effet de polarisation et de l'effet thermique de la batterie, il est donc nécessaire de choisir le taux de charge et de décharge approprié.

1. Cohérence de la configuration

Un bon agencement peut non seulement améliorer le taux d'utilisation de la cellule, mais également contrôler la cohérence de la cellule, qui est la base pour obtenir une bonne capacité de décharge et une stabilité de cycle de la batterie.Cependant, le degré de dispersion de l'impédance CA sera intensifié en cas de faible capacité de la batterie, ce qui affaiblira les performances du cycle et la capacité disponible du bloc-batterie.Une méthode de configuration des batteries basée sur le vecteur caractéristique des batteries est proposée.Ce vecteur caractéristique reflète la similitude entre les données de tension de charge et de décharge d'une seule batterie et celles d'une batterie standard.Plus la courbe de charge-décharge de la batterie est proche de la courbe standard, plus sa similitude est élevée et plus le coefficient de corrélation est proche de 1. Cette méthode est principalement basée sur le coefficient de corrélation de la tension du monomère, combiné à d'autres paramètres pour obtenir de meilleurs résultats.La difficulté de cette approche est de fournir un vecteur caractéristique de batterie standard.En raison des contraintes de niveau de production, il existe forcément des différences entre les cellules produites dans chaque lot, et il est très difficile d'obtenir un vecteur de caractéristiques adapté à chaque lot.

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 ont été extraits par une méthode mathématique, puis l'abstraction mathématique a été effectuée pour réaliser l'évaluation et la comparaison complètes des performances de la batterie.L'analyse qualitative des performances de la batterie a été transformée en analyse quantitative, et une méthode simple et pratique pour une allocation optimale des performances de la batterie a été proposée.Est proposé sur la base d'un ensemble de sélection de cellules d'un système complet d'évaluation des performances, sera une note Delphi subjective du degré de corrélation grise et une mesure objective, un modèle de corrélation grise multi-paramètres de batterie est établi et surmonte le caractère unilatéral d'un indice unique comme norme d'évaluation, implémente l'évaluation des performances de la batterie lithium-ion de puissance de type puissance, Le degré de corrélation obtenu à partir des résultats de l'évaluation fournit une base théorique fiable pour la sélection et l'attribution ultérieures des batteries.

Les caractéristiques dynamiques importantes avec la méthode de groupe sont en fonction de la courbe de charge et de décharge de la batterie pour réaliser la fonction avec le groupe, son étape de mise en œuvre concrète consiste à extraire le point caractéristique sur la courbe, d'abord pour former un vecteur caractéristique, en fonction de chaque courbe entre la distance entre le vecteur caractéristique pour l'ensemble d'indicateurs, en choisissant des algorithmes appropriés pour réaliser la classification de la courbe, puis compléter la batterie du processus de groupe.Cette méthode considère la variation de performance de la batterie en fonctionnement.Sur cette base, d'autres paramètres appropriés sont sélectionnés pour effectuer la configuration de la batterie, et la batterie avec des performances relativement constantes peut être triée.

2. Méthode de charge

Le bon système de charge a un effet important sur la capacité de décharge des batteries.Si la profondeur de charge est faible, la capacité de décharge diminuera en conséquence.Si la profondeur de charge est trop faible, les substances chimiques actives de la batterie seront affectées et des dommages irréversibles seront causés, réduisant la capacité et la durée de vie de la batterie.Par conséquent, un taux de charge approprié, une tension limite supérieure et un courant de coupure à tension constante doivent être sélectionnés pour garantir que la capacité de charge peut être atteinte, tout en optimisant l'efficacité de charge, la sécurité et la stabilité.À l'heure actuelle, la batterie lithium-ion de puissance adopte principalement le mode de charge à courant constant - tension constante.En analysant les résultats de charge à courant constant et à tension constante des batteries au lithium fer phosphate et au système ternaire sous différents courants de charge et différentes tensions de coupure, on peut voir que:(1) lorsque la tension de coupure de charge est à l'heure, le courant de charge augmente, le rapport de courant constant diminue, le temps de charge diminue, mais la consommation d'énergie augmente ;(2) Lorsque le courant de charge est à l'heure, avec la diminution de la tension de coupure de charge, le rapport de charge à courant constant diminue, la capacité de charge et l'énergie diminuent toutes les deux.Afin de garantir la capacité de la batterie, la tension de coupure de charge de la batterie au lithium fer phosphate ne doit pas être inférieure à 3,4 V.Pour équilibrer le temps de charge et la perte d'énergie, choisissez le courant de charge et l'heure de coupure appropriés.

La cohérence du SOC de chaque monomère détermine en grande partie la capacité de décharge de la batterie, et une charge équilibrée offre la possibilité de réaliser la similitude de la plate-forme SOC initiale de chaque décharge de monomère, ce qui peut améliorer la capacité de décharge et l'efficacité de décharge (capacité de décharge/capacité de configuration ).Le mode d'équilibrage en charge fait référence à l'équilibrage de la batterie lithium-ion de puissance dans le processus de charge.Il commence généralement à s'équilibrer lorsque la tension de la batterie atteint ou est supérieure à la tension définie et empêche la surcharge en réduisant le courant de charge.

Selon les différents états des cellules individuelles dans le bloc-batterie, une stratégie de contrôle de charge équilibrée a été proposée pour réaliser une charge rapide du bloc-batterie et éliminer l'influence des cellules individuelles incohérentes sur la durée de vie du bloc-batterie en ajustant la charge courant des cellules individuelles à travers le modèle de circuit de contrôle de charge équilibré de la batterie.Spécifiquement, l'énergie globale du bloc-batterie au lithium-ion peut être ajoutée à la batterie individuelle en commutant des signaux, ou l'énergie de la batterie individuelle peut être convertie en bloc-batterie global.Pendant la charge de la chaîne de batteries, le module d'équilibrage vérifie la tension de chaque batterie.Lorsque la tension atteint une certaine valeur, le module d'équilibrage commence à fonctionner.Le courant de charge dans la batterie unique est shunté pour réduire la tension de charge, et l'énergie est renvoyée au bus de charge via le module pour la conversion, afin d'atteindre l'objectif d'équilibre.

Certains proposent une solution d'égalisation de charge variationnelle.L'idée d'égalisation de cette méthode est que seule une énergie supplémentaire est fournie à la cellule unique à faible énergie, ce qui empêche le processus de prélèvement de l'énergie de la cellule unique à haute énergie, ce qui simplifie grandement la topologie du circuit d'égalisation.Autrement dit, différents taux de charge sont utilisés pour charger des batteries individuelles avec différents états d'énergie afin d'obtenir un bon effet d'équilibre.

3. Taux de décharge

Le taux de décharge est un indice très important pour les batteries lithium-ion de type puissance.Le taux de décharge élevé de la batterie est un test pour les matériaux d'électrode positive et négative et l'électrolyte.Quant au phosphate de fer au lithium, il a une structure stable, une faible contrainte pendant la charge et la décharge, et présente les conditions de base d'une décharge de courant importante, mais le facteur défavorable est la mauvaise conductivité du phosphate de fer au lithium.Le taux de diffusion de l'ion lithium dans l'électrolyte est un facteur important affectant le taux de décharge de la batterie, et la diffusion de l'ion dans la batterie est étroitement liée à la structure et à la concentration d'électrolyte de la batterie.

Par conséquent, différents taux de décharge conduisent à différentes plates-formes de temps de décharge et de tension de décharge des batteries, ce qui conduit à différentes capacités de décharge, en particulier pour les batteries en parallèle.Par conséquent, un taux de décharge approprié doit être sélectionné.La capacité disponible de la batterie diminue avec l'augmentation du courant de décharge.

Jiang Cuina etc pour étudier le taux de décharge du monomère de batterie lithium-ion au phosphate de fer peut décharger la capacité, l'influence d'un ensemble du même type de consistance initiale meilleure batterie monomère sont en 1 c charge actuelle à 3,8 V, puis respectivement de 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3 c taux de décharge de décharge à 2,5 V, enregistrer la relation entre la tension et la courbe de puissance de décharge, voir figure 1. Les résultats expérimentaux montrent que la capacité libérée de 1 et 2C est de 97,8 % et 96,5 % de la capacité libérée de C/3, et l'énergie libérée est de 97,2 % et 94,3 % de l'énergie libérée de C/3, respectivement.On peut voir qu'avec l'augmentation du courant de décharge, la capacité libérée et l'énergie libérée de la batterie lithium-ion diminuent considérablement.

Lors de la décharge des batteries lithium-ion, la norme nationale 1C est généralement sélectionnée et le courant de décharge maximal est généralement limité à 2 ~ 3C.Lors de la décharge avec un courant élevé, il y aura une forte élévation de température et une perte d'énergie.Par conséquent, surveillez la température des chaînes de batterie en temps réel pour éviter d'endommager la batterie et raccourcir la durée de vie de la batterie.

4. Conditions de température

La température a un effet important sur l'activité du matériau d'électrode et les performances de l'électrolyte dans la batterie.La capacité de la batterie est grandement affectée par une température élevée ou basse.

A basse température, l'activité de la batterie est considérablement réduite, la capacité d'enfouissement et de libération du lithium diminue, la résistance interne de la batterie et la tension de polarisation augmentent, la capacité disponible réelle est réduite, la capacité de décharge de la batterie est réduite, la plate-forme de décharge est faible, il est plus facile pour la batterie d'atteindre la tension de coupure de décharge, ce qui se manifeste lorsque la capacité disponible de la batterie est réduite, l'efficacité d'utilisation de l'énergie de la batterie diminue.

Au fur et à mesure que la température augmente, les ions lithium émergent et s'incrustent entre les pôles positif et négatif deviennent actifs, de sorte que la résistance interne de la batterie diminue et que le temps de prise en main s'allonge, ce qui augmente le mouvement de la bande électronique dans le circuit externe et rend la capacité plus efficace.Cependant, si la batterie fonctionne à haute température pendant une longue période, la stabilité de la structure en treillis positif se détériorera, la sécurité de la batterie sera réduite et la durée de vie de la batterie sera considérablement raccourcie.

Zhe Li et al.a étudié l'influence de la température sur la capacité de décharge réelle des batteries et a enregistré le rapport de la capacité de décharge réelle des batteries à la capacité de décharge standard (décharge 1C à 25℃) à différentes températures.En adaptant le changement de capacité de la batterie avec la température, nous pouvons obtenir : où : C est la capacité de la batterie ;T est la température ;R2 est le coefficient de corrélation de l'ajustement.Les résultats expérimentaux montrent que la capacité de la batterie diminue rapidement à basse température, mais augmente avec l'augmentation de la température à température ambiante.La capacité de la batterie à -40℃ n'est qu'un tiers de la valeur nominale, tandis qu'entre 0℃ et 60℃, 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 ohmique à basse température est supérieur à celui à haute température, ce qui indique que la basse température a un impact significatif sur l'activité de la batterie, affectant ainsi la batterie peut être libérée.Avec l'augmentation de la température, la résistance ohmique et la résistance de polarisation du processus de charge et de décharge diminuent.Cependant, à des températures plus élevées, l'équilibre de la réaction chimique et la stabilité du matériau dans la batterie seront détruits, entraînant d'éventuelles réactions secondaires, qui affecteront la capacité et la résistance interne de la batterie, 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 de la batterie lithium fer phosphate.Dans le processus de travail réel, de nouvelles méthodes telles que la gestion thermique de la batterie doivent être adoptées pour garantir que la batterie fonctionne dans des conditions de température appropriées.Une salle de test à température constante de 25 ℃ peut être établie dans le lien de test du PACK batterie.

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Heure de publication : 21 février 2022