Kodėl ličio jonų baterijos savaiminio iškrovimo, kaip išmatuoti savęs iškrovos?

Savaiminio išsikrovimo reakcijaličio jonų baterijayra neišvengiamas. Jo egzistavimas ne tik sumažina akumuliatoriaus pajėgumą, bet ir rimtai veikia akumuliatoriaus surinkimą ir ciklo trukmę. Ličio jonų baterijų savaiminio išsikrovimo lygis paprastai yra nuo 2% iki 5% per mėnesį, o tai gali visiškai atitikti atskirų elementų naudojimo reikalavimus.

Tačiau, kai vienas ličio akumuliatorius surenkamas į modulį, kiekvieno ličio akumuliatoriaus charakteristikos nėra visiškai nuoseklios, todėl po kiekvieno įkrovimo ir iškrovos kiekvieno ličio akumuliatoriaus galinė įtampa negali pasiekti visiško konsistencijos, dėl kurios modulyje pasirodys perpildyti arba perpildyti elementai, ličio elementų akumuliatoriaus veikimas pablogės. Didėjant įkrovimo ir iškrovimo skaičiui, pablogėjimo laipsnis dar labiau pablogės, o ciklo trukmė bus gerokai sumažinta, palyginti su nesurinktomis viena ląstelėmis. Todėl, nuodugnūs tyrimai dėl ličio jonų baterijų savaiminio išsikrovimo lygio yra neatidėliotinas baterijų gamybos poreikis.

1

Veiksniai, turintys įtakos savaiminio išmetimo

Akumuliatoriaus išsikrovimo reiškinys reiškia spontanišką akumuliatoriaus talpos praradimą, kai jis paliekamas atviroje grandinėje, taip pat vadinamas įkrovimo sulaikymo pajėgumu. Savęs iškrovimas paprastai gali būti suskirstytas į du tipus: grįžtamasis savęs iškrovimas ir negrįžtamas savaiminis išleidimas. Grįžtamojo išsikrovimas gali būti kompensuojamas grįžtamuoju, o principas yra panašus į įprastą akumuliatoriaus iškrovos reakciją. Savęs biudžeto įvykdymo patvirtinimas, kurio negalima kompensuoti dėl pajėgumų praradimo, yra negrįžtamas savęs išmetimas. Pagrindinė priežastis yra ta, kad baterijoje įvyko negrįžtama reakcija, įskaitant teigiamo elektrodo ir elektrolito reakciją, neigiamo elektrodo ir elektrolito reakciją, elektrolitų priemaišų sukeltą reakciją ir pagaminimo laiką Negrįžtamas reakcijas, kurias sukelia mikro trumpojo jungimo, kurį sukelia nešvarumai. Savikrovę turintys veiksniai yra tokie.

1 Katodų medžiaga

Teigiamos elektrodinės medžiagos įtaka daugiausia yra ta, kad teigiamo elektrodo medžiagos pereinamasis metalas ir priemaišos nusodinant neigiamame elektrode sukelia vidinį trumpąjį jungimą, taip padidindami ličio baterijos savaiminę iškrovą. Yah-Mei Teng et al. studijavo fizines ir elektrochemines dviejų LiFePO4 katodų medžiagų savybes. Tyrimas parodė, kad baterijos, kuriose yra didelis geležies priemaišų kiekis žaliavose ir įkrovimo bei iškrovimo metu, turi didelį savaiminio išsikrovimo greitį ir blogą stabilumą. Priežastis yra ta, kad geležis palaipsniui mažina ir nusodinamas neigiamame elektrode, perveria separatorių ir sukelia trumpąjį jungimą baterijoje, todėl padidėja savaiminis išsiskyrimas .

2 Anodų medžiaga

Neigiamos elektrodinės medžiagos įtaka savaim išleidimui daugiausia atsiranda dėl negrįžtamos reakcijos tarp neigiamo elektrodo medžiagos ir elektrolito. Jau 2003 m. Aurbach et al. pasiūlė sumažinti elektrolito kiekį iki dujų išleidimo, grafito paviršių atskleisti elektrolitui. Įkrovimo ir iškrovimo procese, kai lito jonai įterpiami ir ekstrahuojami, grafito sluoksnio struktūra yra lengvai pažeista, todėl susidaro didelis savaiminio išleidimo greitis.

3 Elektrolitas

Elektrolito įtaka daugiausia apima: elektrolito ar priemaišų neigiamo elektrodo paviršiaus koroziją; elektrodų medžiagos ištirpinimas elektrolite; elektrodas padengtas netirpia kietą medžiagą arba dujas, skaidomas elektrolitu, kad susidarytų pasyvavimo sluoksnis. Šiuo metu daug mokslininkų yra skirti naujų priedų kūrimui, siekiant slopinti elektrolitų įtaką savaiminiam išleidimui. Jun Liu et al. į NCM111 akumuliatoriaus elektrolitą įtraukė priedų, pvz., VEC, ir nustatė, kad akumuliatoriaus aukštos temperatūros ciklo našumas pagerėjo, o savaiminio išsikrovimo greitis paprastai sumažėjo. Taip yra todėl, kad šie priedai gali pagerinti SEI plėvelę, taip apsaugant bateriją neigiamas elektrodas.

4 Laikymo būsena

Bendrieji įtakos laikymo būsenos veiksniai yra laikymo temperatūra ir baterijos SOC. Apskritai, kuo aukštesnė temperatūra ir kuo didesnė SOC, tuo didesnė akumuliatoriaus išsikrova. Takashi et al. atliko pajėgumo irimo eksperimentus su ličio geležies fosfato baterijomis statinėmis sąlygomis. Rezultatai rodo, kad didėjant temperatūrai, pajėgumų išlaikymo greitis palaipsniui mažėja su galiojimo laiku, o akumuliatoriaus išsikrovimas didėja.

Liu Yunjian ir kiti naudojami komercinės ličio manganate energijos baterija ir nustatė, kad kaip baterijos įkrovos būklė padidėjo, santykinis potencialas teigiamo elektrodo tapo didesnis ir didesnis, ir jos oksidacijos tapo stipresnis ir stipresnis; santykinis potencialas neigiamo elektrodo tapo mažesnis ir mažesnis, Jo atkuriamumas tampa stipresnis ir stipresnis, abu gali paspartinti Mn kritulių, todėl padidėja savaiminio išsikrovimo norma.

5 Kiti veiksniai

Yra daug veiksnių, kurie turi įtakos baterijos savaiminio išsikrovimo spartai. Be pirmiau pateiktų aspektų, daugiausia yra šie aspektai: gamybos proceso metu raugintuvai, susidarę pjaunant polių gabalus, ir priemaišos, atsiradusios į akumuliatorių dėl gamybos aplinkos problemų, pvz., Dulkės, metaliniai milteliai ant polių gabalų ir kt., gali sukelti vidinį mikro trumpąjį akumuliatoriaus jungimą; išorinė aplinka yra drėgna, išorinė grandinė nėra visiškai izoliuota, o akumuliatoriaus gaubtas prastai izoliuojamas. Saugojimo metu yra išorinė elektroninė grandinė, dėl kurios atsiranda savaiminis išleidimas; Ilgalaikio saugojimo metu elektrodo medžiagos veikliosios medžiagos ir srovės kolektoriaus sukibimas nepavyksta, dėl to aktyviosios medžiagos lupimasis ir lupimasis, dėl kurio sumažėja pajėgumas ir padidėja išsiskyrimas. Kiekvienas iš pirmiau minėtų veiksnių arba kelių veiksnių derinys gali sukelti ličio baterijos savaiminio išsikrovimo elgesį, todėl sunku rasti savaiminio iškrovimo priežastį ir įvertinti akumuliatoriaus našumą.

2

Savaiminio išsikrovimo lygio matavimo metodas

Iš pirmiau pateiktos analizės galima žinoti, kad ličio baterijų savaiminio išsikrovimo lygis paprastai yra mažas. Savaiminio išsikrovimo greitį veikia tokie veiksniai kaip temperatūra, naudojimo ciklų skaičius ir SOC. Todėl labai sunku ir daug laiko tiksliai išmatuoti baterijos išsikrovimą.

1 Tradicinis savaiminio išsikrovimo greičio matavimo metodas

Šiuo metu tradiciniai savaiminio išleidimo aptikimo metodai yra tokie:

1.1 Tiesioginio matavimo metodas

Pirma, įkraukite bandomąją bateriją iki tam tikros įkrovos būsenos ir laikykite jį atidarytą tam tikrą laiką, tada iškraukite bateriją, kad nustatytumėte akumuliatoriaus pajėgumo praradimą. Savaiminio išsikrovimas:

Formulėje: C yra vardinė akumuliatoriaus talpa; C1 yra iškrovimo pajėgumas. Išėjus iš grandinės, likusi akumuliatoriaus talpa gali būti gauta iškraukant bateriją. Šiuo metu akumuliatorius yra įkrautas ir iškraunamas kelis kartus, kad būtų nustatyta visa akumuliatoriaus talpa. Šis metodas gali nustatyti negrįžtamą pajėgumo praradimą ir grįžtamąjį akumuliatoriaus pajėgumo praradimą.

1.2 Atviros grandinės įtampos silpninimo greičio matavimo metodas

Atviros grandinės įtampa yra tiesiogiai susijusi su akumuliatoriaus įkrovos BŪSENA SOC. Ji turi tik išmatuoti akumuliatoriaus OCV pokyčio greitį per tam tikrą laikotarpį, būtent:

Metodas yra paprastas veikti, ir tik reikia įrašyti akumuliatoriaus įtampą bet kuriuo laikotarpiu, ir tada įkrovos baterijos būseną šiuo metu galima gauti pagal atitinkamą santykį tarp įtampos ir baterijos SOC. Apskaičiuojant įtampos ir skilimo pajėgumą, atitinkantį vieneto laiką, gali būti galutinai gautas akumuliatoriaus išsikrovimo greitis.

1.3 Pajėgumų priežiūros metodas

Išmatuokite norimą akumuliatoriaus atviros grandinės įtampą arba maitinimo kiekį, kurio reikia SOC, kad gautų akumuliatoriaus išsikrovimo greitį. Tai yra, įkrovimo srovė, kai matuojama atvirosios grandinės įtampa, ir akumuliatoriaus išsikrovimo greitis gali būti laikomas išmatuota įkrovimo srove.

2 Savaiminio išsikrovimas greitojo matavimo metodas

Kadangi tradicinis matavimo metodas užima daug laiko, o matavimo tikslumas yra nepakankamas, savaime išsikrovimo greitis daugeliu atvejų naudojamas tik kaip akumuliatoriaus atrankos metodas akumuliatoriaus aptikimo procese. Daugybė naujų ir patogių naujų matavimo metodų atsiradimas taupo daug laiko ir pastangų akumuliatoriaus išsikrovimo matavimui.

2.1 Skaitmeninė kontrolės technologija

Skaitmeninės kontrolės technologija yra naujas savaiminio iškrovimo matavimo metodas, gaunamas taikant tradicinį savaiminio iškrovimo matavimo metodą, naudojant vieną lusto mikrokompiuterį ir pan. Šis metodas turi trumpo matavimo laiko, didelio tikslumo ir paprastos įrangos privalumus.

2.2. Lygiavertis grandinės metodas

Ekvivalentiškas grandinės metodas yra visiškai naujas savilymų išlydžio matavimo metodas. Šis metodas imituoja bateriją kaip lygiavertę grandinę, kuri gali greitai ir efektyviai išmatuoti ličio jonų baterijos savaiminio išsikrovimo greitį.

3

Savęs išleidimo greičio matavimo svarba

Kaip svarbus ličio jonų baterijų veikimo indeksas, savaiminio išsikrovimo rodiklis turi didelę įtaką baterijų pasirinkimui ir grupavimui. Todėl labai svarbu išmatuoti ličio baterijų savaiminio išsikrovimo rodiklį.

1 Atspėkite probleminį langelį

Toje pačioje baterijų partijoje medžiagos ir gamybos kontrolė iš esmės yra tokios pačios. Kai baltos iškrovos atskirų baterijų yra akivaizdžiai per didelis, priežastis gali būti rimtas mikro trumpojo jungimo dėl priemaišų ir burrs auskarų auskarų separatorius. Kadangi mikro-trumpasis jungimas veikia bateriją yra lėtas ir negrįžtamas. Todėl, trumpuoju laikotarpiu tokių baterijų veikimas nebus daug skiriasi nuo įprastų baterijų veikimo, tačiau, kadangi vidinė negrįžtama reakcija palaipsniui gilėja po ilgalaikio saugojimo, akumuliatoriaus veikimas bus daug mažesnis nei jo gamyklos veikimas ir kitas įprastas akumuliatoriaus veikimas. Todėl, siekiant užtikrinti gamyklos baterijų kokybę, baterijos su dideliu savaiminiu iškrovus turi būti pašalintos.

2 Sugrupuokite baterijas

Ličio baterijoms reikia geresnės konsistencijos, įskaitant talpą, įtampą, vidinį atsparumą ir baltą iškrovos greitį. Akumuliatoriaus išsikrovimo greičio poveikis akumuliatoriui daugiausia yra toks: surinkus modulį dėl skirtingų atskirų ličio baterijų savaiminio išsikrovimo lygio, lentynos ar dviračių proceso metu įtampa sumažės iki įvairaus laipsnio, o iš eilės įkraunama po srove srovė vėl bus lygi, todėl po kiekvieno įkrovimo įtampa sumažės iki įvairaus laipsnio, o serijoje - srovė vėl bus lygi, todėl po kiekvieno įkrovimo , ličio akumuliatoriaus modulyje gali būti per daug įkrauti arba per daug įkrauti atskiri elementai. Didėjant įkrovimo ir iškrovimo skaičiui, akumuliatoriaus veikimas palaipsniui blogės, o ciklo trukmė, palyginti su nesurinktais atskirais elementais, labai sumažėjo. Todėl akumuliatoriaus surinkimas reikalauja tiksliai išmatuoti ir patikrinti ličio jonų baterijų savaiminio išsikrovimo greitį.

3 Akumuliatoriaus SOC įvertinimo koregavimas

Įkrovos būsena taip pat vadinama likusia talpa, kuri atitinka likusios talpos santykį po to, kai akumuliatorius buvo naudojamas tam tikrą laiką arba ilgą laiką nenaudojamas, ir visiškai įkrautas jo pajėgumas, paprastai išreikštas procentais. Savaiminio iškrovos koeficientas turi svarbią etaloninę vertę OSC ličio jonų baterijų įvertinimui. Koreguojant pradinę SOC vertę savisuleidimo srove, galima pagerinti SOC įvertinimo tikslumą. Viena vertus, klientui produkto naudojimo laikas arba nuvažiuotas atstumas gali būti įvertintas pagal likusią galią; kita vertus, SOC prognozės BMS tikslumas gali būti veiksmingai pagerintas, kad būtų išvengta akumuliatoriaus antkainio. Per iškrovą, taip pailginant baterijos veikimo laiką.