Tiga metode untuk menyelesaikan inkonsistensi baterai lithium

Kinerja inti baterai yang tidak konsisten dibentuk selama proses produksi dan memperdalam saat digunakan. Baterai dalam paket baterai yang sama lemah dan lemah, dan akselerasinya lemah. Tingkat dispersi parameter antara sel individu meningkat seiring dengan meningkatnya tingkat penuaan.

Baterai Lithium Daya, telah dengan kuat menempati status catu daya kendaraan listrik. Umur layanan yang panjang, kepadatan energi tinggi dan potensi besar untuk perbaikan. Keamanan dapat diubah dan kepadatan energi dapat terus meningkat. Dalam waktu yang dapat diperkirakan (dikatakan bahwa sekitar tahun 2020), Anda dapat mengejar ketinggalan dengan daya tahan mobil bahan bakar dan efektivitas biaya, dan memasuki tahap matang pertama kendaraan listrik. Namun, baterai lithium juga memiliki masalah baterai lithium.

➤ 1: Mengapa baterai lithium kebanyakan kecil?

Baterai lithium, baterai silindris, baterai paket lunak, dan baterai persegi yang telah kita lihat umumnya tampan dan tidak dapat menemukan yang besar seperti baterai asam timbal tradisional. Mengapa?

Kepadatan energi tinggi, baterai lithium sering kali tidak berani merancang kapasitas besar. Baterai asam timbal memiliki kepadatan energi sekitar 40 WH/kg, sementara baterai lithium telah melebihi 150 WH/kg. Konsentrasi energi telah meningkat, dan permintaan akan keselamatan telah meningkat.

Pertama-tama, baterai lithium hanya bisa terlalu diperpanjang, menghadapi kecelakaan, menyebabkan pelarian termal, dan baterai bereaksi tajam di dalam. Dalam waktu singkat, terlalu banyak energi tidak ada di mana pun untuk dilepaskan, yang sangat berbahaya. Terutama dalam hal teknologi keselamatan, ketika pengembangan kemampuan manajemen dan kontrol tidak cukup, kapasitas setiap baterai harus ditahan.

Kedua, energi yang tertutup oleh baterai lithium, jika terjadi kecelakaan, petugas pemadam kebakaran, agen pemadam kebakaran tidak dapat menyentuh, tidak berdaya, hanya dapat mengisolasi pemandangan jika terjadi kecelakaan, baterai kecelakaan itu sendiri bereaksi, energi terbakar.

Tentu saja, untuk alasan keamanan, baterai lithium saat ini telah dirancang dengan beberapa langkah keamanan. Ambil baterai silindris sebagai contoh.

Katup pengaman, ketika reaksi internal baterai melebihi kisaran normal, suhu naik, dan gas reaksi dihasilkan, tekanan mencapai nilai desain, katup pengaman secara otomatis dibuka, dan tekanan dilepaskan. Saat ini katup pengaman terbuka, baterai benar -benar tidak beroperasi.

Termistor, beberapa baterai dilengkapi dengan termistor. Setelah arus berlebih terjadi, resistensi meningkat tajam setelah mencapai suhu tertentu, dan arus dalam loop turun, mencegah suhu naik lebih jauh.

Sekring, baterai dilengkapi dengan sekering dengan fungsi sekering arus berlebih, jika terjadi risiko arus berlebih, sirkuit terputus untuk menghindari terjadinya kecelakaan ganas.

➤ 2: Masalah konsistensi baterai lithium

Baterai lithium tidak dapat dibuat menjadi yang besar, jadi kami harus mengatur banyak baterai kecil. Semua orang akan membuat semuanya bersama, dan kami dapat bekerja sama dengan mereka untuk terbang dengan mobil listrik. Saat ini, Anda perlu menghadapi masalah dan konsistensi.

Pengalaman kami sehari -hari adalah bahwa dua baterai kering, kutub positif dan negatif terhubung, senter dapat diterangi, dan siapa pun yang mengelola itu tidak konsisten. Aplikasi besar baterai lithium tidak begitu sederhana.

Ketidakkonsistenan parameter baterai lithium terutama mengacu pada ketidakkonsistenan kapasitas, resistansi internal dan tegangan sirkuit terbuka. String baterai yang tidak konsisten digunakan bersama -sama dan masalah berikut terjadi.

❶ Kehilangan kapasitas, sel -sel baterai merupakan paket baterai, kapasitas sejalan dengan [prinsip tong ", dan kapasitas sel baterai terburuk menentukan kapasitas seluruh paket baterai.

Untuk mencegah baterai dari pengisian berlebih dan overdischarging, logika sistem manajemen baterai diatur sedemikian rupa sehingga ketika pelepasan, ketika tegangan sel terendah mencapai tegangan cutoff pelepasan, seluruh paket baterai berhenti mengeluarkan; Saat mengisi daya, ketika tegangan sel tertinggi mencapai tegangan cutoff muatan, berhenti mengisi daya.

Ambil dua baterai secara seri misalnya. Satu baterai memiliki kapasitas 1C dan yang lainnya memiliki kapasitas hanya 0,9C. Seri, dua baterai melewati jumlah arus yang sama.

Saat mengisi daya, baterai dengan kapasitas kecil harus diisi penuh terlebih dahulu, dan kondisi cut-off pengisian tercapai, dan sistem tidak terus mengisi pengisian daya. Saat mengeluarkan, baterai dengan kapasitas kecil harus terlebih dahulu memancarkan semua energi yang tersedia, dan sistem segera berhenti melepaskan.

Dengan cara ini, sel dengan kapasitas kecil selalu terisi penuh, dan sel dengan kapasitas besar selalu menggunakan bagian dari kapasitas. Sebagian dari seluruh paket baterai selalu menganggur.

❷ Kehilangan hidup, masa pakai baterai yang serupa, ditentukan oleh baterai dengan masa pakai terpendek. Kemungkinannya adalah bahwa baterai dengan kehidupan terpendek adalah orang dengan kapasitas kecil. Baterai berkapasitas kecil, setiap kali penuh dan penuh, outputnya terlalu kuat, cenderung mencapai fokus kehidupan terlebih dahulu. Di akhir masa pakai baterai, sekelompok baterai yang dilas bersama akan mengikuti akhir kehidupan.

Resistensi internal wadah meningkat, resistensi internal berbeda, arus yang sama mengalir, dan inti listrik dengan resistensi internal yang besar menghasilkan panas yang relatif lebih banyak. Jika suhu baterai terlalu tinggi, laju kerusakan akan meningkat dan resistensi internal akan meningkat lebih lanjut. Resistensi internal dan kenaikan suhu membentuk sepasang umpan balik negatif, yang mempercepat degradasi sel resistensi internal yang tinggi.

Tiga parameter di atas tidak sepenuhnya independen, dan resistensi internal baterai dengan tingkat penuaan yang dalam relatif besar, dan pelemahan kapasitas juga lebih. Jelaskan secara terpisah, hanya ingin mengekspresikan arah pengaruh masing -masing.

➤ 3: Cara menangani inkonsistensi

Kinerja inti baterai yang tidak konsisten dibentuk selama proses produksi dan memperdalam saat digunakan. Baterai dalam paket baterai yang sama lemah dan lemah, dan akselerasinya lemah. Tingkat dispersi parameter antara sel individu meningkat seiring dengan meningkatnya tingkat penuaan.

Saat ini, para insinyur harus menangani ketidakkonsistenan sel -sel individu, terutama mempertimbangkan tiga aspek. Penyortiran sel tunggal, manajemen termal setelah pengelompokan, dan sistem manajemen baterai memberikan penyamaan ketika ada sedikit ketidakkonsistenan.

❶ menyortir

Batches baterai yang berbeda secara teoritis tidak digunakan bersama. Bahkan batch sel yang sama perlu disaring, dan sel -sel dengan parameter yang relatif terkonsentrasi ditempatkan dalam satu paket baterai dan dalam paket baterai yang sama.

Tujuan penyortiran adalah untuk memilih sel dengan parameter yang sama. Metode penyortiran telah dipelajari selama bertahun -tahun dan terutama dibagi menjadi dua kategori: penyortiran statis dan penyortiran dinamis.

Penyortiran statis, skrining parameter karakteristik seperti tegangan sirkuit terbuka, resistensi internal dan kapasitas sel, memilih parameter target, memperkenalkan algoritma statistik, mengatur kriteria skrining, dan akhirnya membagi sel -sel dari batch yang sama menjadi beberapa kelompok.

Skrining dinamis adalah untuk menyaring karakteristik baterai selama pengisian dan pemakaian. Beberapa memilih proses pengisian tegangan yang konstan dan konstan, beberapa memilih proses pengisian dan pelepasan kejut pulsa, dan beberapa membandingkan kurva pengisian dan pelepasan mereka sendiri. hubungan.

Penyortiran gabungan dinamis dan statis, skrining statis untuk pengelompokan awal, berdasarkan skrining dinamis ini, sehingga lebih banyak kelompok dibagi, akurasi skrining lebih tinggi, tetapi biayanya akan meningkat sesuai.

Di sini, sosok kecil mencerminkan pentingnya skala produksi baterai lithium daya. Pengiriman skala besar memungkinkan produsen untuk melakukan penyortiran yang lebih baik dan mendapatkan paket baterai dengan kinerja yang lebih dekat. Jika output terlalu kecil, terlalu banyak grup, dan satu batch tidak dapat dilengkapi dengan baterai, tidak peduli seberapa bagus metodenya.

Manajemen termal

Untuk resistensi internal sel yang tidak konsisten, masalah generasi panas berbeda. Dengan penambahan sistem manajemen termal, perbedaan suhu di seluruh paket baterai dapat disesuaikan agar tetap dalam kisaran kecil. Baterai yang menghasilkan lebih banyak panas masih memiliki kenaikan suhu yang lebih tinggi, tetapi tidak akan membuka celah dengan baterai lain, dan tidak akan ada celah yang jelas di tingkat penurunan.

Keseimbangan

Sel sel yang tidak konsisten, beberapa tegangan terminal sel selalu di depan sel lain, mencapai ambang batas kontrol terlebih dahulu, menghasilkan kapasitas sistem keseluruhan yang lebih kecil. Untuk mengatasi masalah ini, sistem manajemen baterai BMS telah merancang fungsi penyesuaian.

Inti baterai tertentu pertama-tama mencapai tegangan cut-off pengisian, dan sisa tegangan baterai jelas tertunda. BMS memulai fungsi penyetaraan muatan, atau mengakses resistor, mengeluarkan bagian dari daya baterai tegangan tinggi, atau mentransfer energi ke rendah. Sel tegangan naik. Dengan cara ini, kondisi cut-off pengisian dilepaskan, proses pengisian dimulai lagi, dan baterai dibebankan dengan lebih banyak daya.

Sampai sekarang, inkonsistensi sel masih merupakan bidang penelitian yang penting di industri. Kepadatan energi baterai lebih tinggi, dan kapasitas paket baterai akan sangat berkurang jika mengalami ketidakkonsistenan.