Zakaj se litij-ionske baterije samopraznijo, kako izmeriti samopraznjenje?

Reakcija samo-praznjenjalitij-ionska baterijaje neizogiben. Njen obstoj vodi ne samo k zmanjšanju lastne zmogljivosti baterije&# 39, ampak tudi resno vpliva na sestavo in življenjsko dobo baterije' Stopnja samopraznjenja litij-ionskih baterij je običajno 2% do 5% na mesec, kar lahko v celoti izpolni zahteve uporabe posameznih celic.

Ko pa je enojna litijeva baterija sestavljena v modul, lastnosti vsake posamezne litijeve baterije niso popolnoma skladne, zato po vsakem polnjenju in praznjenju končna napetost vsake posamezne litijeve baterije ne more doseči popolne konsistentnosti, kar bo povzročilo, če se prepolni ali če se v modulu pojavijo prepolne celice, se bo delovanje litijeve baterije celice poslabšalo. Ko se bo število polnjenja in praznjenja povečalo, se bo stopnja poslabšanja še poslabšala, življenjska doba cikla pa se bo v primerjavi z nesestavljenimi posameznimi celicami močno zmanjšala. Zato so poglobljene raziskave hitrosti samo praznjenja litij-ionskih baterij nujno potrebne za proizvodnjo baterij.

1

Dejavniki, ki vplivajo na samo-praznjenje

Fenomen samopraznjenja akumulatorja se nanaša na pojav spontane izgube zmogljivosti akumulatorja, ko ostane v odprtem krogu, in se imenuje tudi sposobnost zadrževanja napolnjenosti. Samopraznjenje lahko na splošno delimo na dve vrsti: reverzibilno samo-praznjenje in nepovratno samo-praznjenje. Zmogljivost izgube je mogoče reverzibilno nadoknaditi s povratnim samopraznjenjem, načelo je podobno običajni reakciji praznjenja akumulatorja. Samo-praznjenje, ki ga ni mogoče nadomestiti z izgubo zmogljivosti, je nepopravljivo samo-praznjenje. Glavni razlog je, da se je znotraj akumulatorja zgodila nepovratna reakcija, vključno z reakcijo pozitivne elektrode in elektrolita, reakcijo negativne elektrode in elektrolita, reakcijo zaradi nečistoč v elektrolitu in časom izdelave Nepovratne reakcije, ki jih povzročajo mikro kratki stiki, ki jih povzročajo nečistoče. Vplivni dejavniki samo-praznjenja so naslednji.

1 Katodni material

Vpliv materiala s pozitivno elektrodo je predvsem v tem, da se prehodna kovina in nečistoče materiala pozitivne elektrode oborijo pri negativni elektrodi, da povzročijo notranji kratek stik, s čimer se poveča samorazpraševanje litijeve baterije. Yah-Mei Teng in sod. preučil fizikalne in elektrokemijske lastnosti dveh materialov s katodami LiFePO4. Študija je pokazala, da imajo baterije z visoko vsebnostjo nečistoč železa v surovinah ter med polnjenjem in praznjenjem visoko stopnjo samopraznjenja in slabo stabilnost. Razlog je v tem, da se železo na negativni elektrodi postopoma zmanjšuje in obori, prebije separator in povzroči kratek stik v akumulatorju, kar ima za posledico večje samorazpraševanje.

2 Anodni material

Vpliv materiala negativne elektrode na samorazrešitev je predvsem posledica nepovratne reakcije med materialom negativne elektrode in elektrolitom. Aurbach in sod. predlagal, da se elektrolit zmanjša, da sprosti plin, pri čemer je grafitna površina izpostavljena elektrolitu. Pri polnjenju in praznjenju se pri vstavljanju in ekstrakciji litijevih ionov struktura grafitne plasti zlahka poškoduje, kar povzroči veliko hitrost samopražnjenja.

3 Elektrolit

Vpliv elektrolita vključuje predvsem: korozijo površine negativne elektrode z elektrolitom ali nečistočami; raztapljanje materiala elektrode v elektrolitu; elektroda je prekrita z netopno trdno snovjo ali plinom, ki jo razkroji elektrolit, da nastane pasivacijska plast. Trenutno je veliko število raziskovalcev posvečenih razvoju novih dodatkov, ki zavirajo vpliv elektrolita na samorazrešitev. Jun Liu in sod. dodali aditive, kot je VEC, na elektrolit akumulatorja NCM111 in ugotovili, da se je delovanje visokotemperaturnega cikla&# 39 izboljšalo in hitrost samopraznjenja na splošno upadla. Razlog je v tem, da lahko ti dodatki izboljšajo SEI film in s tem zaščitijo akumulatorje negativno elektrodo.

4 Stanje shranjevanja

Glavni dejavniki stanja skladiščenja so temperatura skladiščenja in SOC baterije. Na splošno so višje temperature in višji SOC, večji je samopraznilec baterije. Takashi in sod. izvajali poskuse razkrajanja zmogljivosti na litijeve železove fosfatne baterije v statičnih pogojih. Rezultati kažejo, da se s povečanjem temperature stopnja zadrževanja zmogljivosti postopoma zmanjšuje s časom uporabe, stopnja samo-praznjenja baterije pa se poveča.

Liu Yunjian in drugi so uporabljali komercialno litij-manganovo baterijo za napajanje in ugotovili, da se je s stanjem napolnjenosti akumulatorja&večalo, da je relativni potencial pozitivne elektrode vedno večji in večji, njena oksidativnost pa je postajala močnejša in močnejša; relativni potencial negativne elektrode je postajal vse manjši in nižji. Njegova reducibilnost je vse močnejša in močnejša, oboje pa lahko pospeši padavine Mn, kar vodi do povečanja hitrosti samo-praznjenja.

5 Drugi dejavniki

Obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na hitrost samopraznjenja baterije. Poleg zgoraj predstavljenih so še naslednji vidiki: med proizvodnim postopkom nastanejo brazde, ki nastanejo ob rezanju drogov, in nečistoče, ki se v baterijo vnesejo zaradi težav v proizvodnem okolju, kot so prah, kovinski prah na kos droga itd. lahko povzroči notranji mikro kratek stik akumulatorja; zunanje okolje je vlažno, zunanji tokokrog ni popolnoma izoliran, ohišje akumulatorja pa slabo izolirano. Med shranjevanjem obstaja zunanje elektronsko vezje, kar vodi do samopraznjenja; Med dolgotrajnim skladiščenjem vez med aktivnim materialom elektrode in kolektorjem toka ne uspe, kar ima za posledico izgubo in luščenje aktivnega materiala, kar vodi k zmanjšanju zmogljivosti in povečanju samopraznjenja. Vsak od zgornjih dejavnikov ali kombinacija več dejavnikov lahko povzroči samorazpraševanje litijeve baterije, zato je težko najti vzrok samopraznjenja in oceniti zmogljivost shranjevanja baterije.

2

Merilna metoda hitrosti samo-praznjenja

Iz zgornje analize je razvidno, da je hitrost samo praznjenja litijevih baterij na splošno nizka. Na hitrost samo praznjenja vplivajo dejavniki, kot so temperatura, število ciklov uporabe in SOC. Zato je zelo težko in zamudno natančno izmeriti samo praznjenje baterije.

1 Tradicionalna metoda merjenja hitrosti samo-praznjenja

Trenutno so naslednje metode zaznavanja samo-praznjenja:

1.1 Metoda neposrednega merjenja

Najprej napolnite baterijo, ki jo preizkušate, do določenega stanja in jo nekaj časa odprite, nato pa jo izpraznite, da določite izgubo zmogljivosti. Stopnja samopraznjenja:

V formuli: C je nazivna zmogljivost baterije; C1 je zmogljivost praznjenja. Ko pustite vezje odprto, lahko preostalo zmogljivost baterije pridobite z praznjenjem baterije. Trenutno je baterija večkrat napolnjena in izpraznjena, da se določi polna zmogljivost baterije. Ta metoda lahko določi nepovratno izgubo zmogljivosti in reverzibilno izgubo zmogljivosti baterije.

1.2 Metoda merjenja hitrosti atenuacije napetosti v odprtem krogu

Napetost v odprtem vezju je neposredno povezana s stanjem napolnjenosti SOC baterije' Izmeriti mora le hitrost menjave OCV baterije&v določenem časovnem obdobju, in sicer:

Metoda je enostavna za upravljanje in le v katerem koli časovnem obdobju je treba zabeležiti napetost akumulatorja, nato pa lahko stanje napolnjenosti akumulatorja v tem trenutku pridobimo v skladu z ustreznim razmerjem med napetostjo in SOC baterije . Z izračunom naklona razpadanja napetosti in zmogljivosti upadanja, ki ustreza enotnemu času, je mogoče končno pridobiti hitrost samo praznjenja akumulatorja.

1.3 Način vzdrževanja zmogljivosti

Izmerite želeno napetost v odprtem krogu ali količino energije, ki jo zahteva SOC za pridobitev stopnje samo-praznjenja baterije' To pomeni, da se polnilni tok, ko se meri napetost odprtega tokokroga akumulatorja, ohranja, stopnja samopraznjenja baterije pa se lahko šteje za izmerjeni polnilni tok.

2 Način hitrega merjenja hitrosti samopraznjenja

Ker tradicionalna metoda merjenja traja dolgo in je natančnost merjenja nezadostna, se v večini primerov hitrost samopraznjenja uporablja kot metoda za pregledovanje baterije v postopku zaznavanja akumulatorja. Pojav velikega števila novih in priročnih novih merilnih metod prihrani veliko časa in truda za merjenje samopraznjenja akumulatorja.

2.1 Tehnologija digitalnega nadzora

Digitalna nadzorna tehnologija je nova metoda merjenja samoizpraznitve, ki izhaja iz tradicionalne metode merjenja samopraznjenja z uporabo mikroračunalnika z enim čipom in tako naprej. Ta metoda ima prednosti kratkega časa merjenja, visoke natančnosti in enostavne opreme.

2.2 Metoda ekvivalentnega vezja

Metoda ekvivalentnega vezja je povsem nova metoda merjenja samoizpraznitve. Ta metoda simulira baterijo kot enakovredno vezje, ki lahko hitro in učinkovito izmeri hitrost samopraznjenja litij-ionske baterije.

3

Pomen merjenja hitrosti samo-praznjenja

Kot pomemben indeks zmogljivosti litij-ionskih baterij ima hitrost samo praznjenja pomemben vpliv na izbiro in razvrščanje baterij. Zato je izredno pomembno izmeriti hitrost samo praznjenja litijevih baterij.

1 Napovedite problematično celico

V isti seriji baterij so materiali in kontrolni elementi v osnovi enaki. Kadar je bela razelektritev posameznih baterij očitno prevelika, je razlog verjetno resen mikro kratek stik zaradi nečistoč in brazgotin, ki prebijejo separator. Ker je učinek mikro kratkega stika na baterijo počasen in nepopravljiv. Zato se kratkoročno delovanje takšnih baterij ne bo veliko razlikovalo od običajnih baterij, a ker se notranja nepovratna reakcija po dolgotrajnem skladiščenju postopoma poglablja, bo zmogljivost baterije precej nižja od njene tovarniške zmogljivosti in drugih normalna zmogljivost baterije. Zato je treba za zagotovitev kakovosti tovarniških baterij odstraniti baterije z velikim samopraznjenjem.

2 Razvrstite baterije

Litijeve baterije potrebujejo boljšo konsistenco, vključno z zmogljivostjo, napetostjo, notranjo upornostjo in hitrostjo praznjenja. Vpliv stopnje samo-praznjenja akumulatorja na baterijo na baterijo je predvsem naslednji: ko se modul sestavi, zaradi različnih stopenj samopraznjenja posameznih litijevih baterij, napetost pade do različnih stopenj med polnjenjem ali kolesarjenjem in polnjenjem v seriji Pod tokom bo tok znova enak, zato lahko po vsakem polnjenju v litijevem modulu akumulatorja napolnimo ali podpolnimo. Ko se število napolnjenosti in praznjenja povečuje, se bo delovanje baterije postopoma poslabšalo, življenjska doba cikla pa se je v primerjavi z nesestavljenimi posameznimi celicami močno zmanjšala. Zato montaža baterij zahteva natančno merjenje in pregled hitrosti samo praznjenja litij-ionskih baterij.

3 Popravek ocene baterije SOC

Stanje napolnjenosti se imenuje tudi preostala zmogljivost, ki predstavlja razmerje med preostalo zmogljivostjo, potem ko je bila baterija dolgo ali dolgo neporabljena, in njena polno zmogljivost navadno izražena v odstotkih. Stopnja samopraznjenja ima pomembno referenčno vrednost za oceno SOC litij-ionskih baterij. Popravljanje začetne vrednosti SOC s tokom samopraznjenega toka lahko izboljša natančnost ocene SOC. Po eni strani lahko za stranko uporabni čas ali razdaljo vožnje izdelka ocenite na podlagi preostale moči; po drugi strani pa se lahko natančnost napovedovanja BMS za BMS učinkovito izboljša, da se prepreči prenapolnjenost akumulatorja. Prekomerno praznjenje, s čimer se podaljša življenjska doba baterije.