De ce bateriile litiu-ion auto-descărcare, se măsoară auto-descărcare?

Reacția de auto-descărcare abaterie litiu-ioneste inevitabilă. Existența sa nu numai că duce la reducerea capacității proprii a bateriei, dar afectează, de asemenea, grav asamblarea bateriei și durata de viață a ciclului. Rata de auto-descărcare a bateriilor litiu-ion este, în general, de 2% până la 5% pe lună, ceea ce poate îndeplini pe deplin cerințele de utilizare a celulelor unice.

Cu toate acestea, odată ce bateria cu litiu unică este asamblată într-un modul, caracteristicile fiecărei baterii cu litiu nu sunt complet consecvente, astfel încât, după fiecare încărcare și descărcare, tensiunea terminală a fiecărei baterii cu litiu nu poate atinge consistența completă, ceea ce va provoca dacă în modul apar celule supraîncărcate sau supradescărcate, performanța bateriei cu litiu a celulei se va deteriora. Pe măsură ce numărul de încărcări și descărcări crește, gradul de deteriorare va fi exacerbat și mai mult, iar durata ciclului de viață va fi redusă considerabil în comparație cu celulele unice neasamblate. Prin urmare, cercetarea aprofundată privind rata de autodescărcare a bateriilor litiu-ion este o nevoie urgentă de producere a bateriilor.

1

Factori care afectează auto-descărcarea de gestiune

Fenomenul de auto-descărcare a bateriei se referă la fenomenul pierderii spontane a capacității bateriei atunci când aceasta este lăsată într-un circuit deschis și se numește și capacitatea de retenție a încărcării. Auto-descărcarea poate fi, în general, împărțită în două tipuri: auto-descărcare reversibilă și auto-descărcare ireversibilă. Capacitatea de pierdere poate fi compensată reversibil pentru auto-descărcare reversibilă, principiul este similar cu reacția normală de descărcare a bateriei. Auto-descărcare care nu poate fi compensată pentru pierderea capacității este auto-descărcare ireversibilă. Principalul motiv este că a apărut o reacție ireversibilă în interiorul bateriei, inclusiv reacția electrodului pozitiv și a electrolitului, reacția electrodului negativ și a electrolitului, reacția cauzată de impuritățile din electrolit și momentul fabricării Reacțiilor ireversibile cauzate de microcur circuitele scurte cauzate de impuritățile transportate. Factorii de influență de auto-descărcare sunt după urmează.

1 Material catodic

Influența materialului electrod pozitiv este în principal că metalul de tranziție și impuritățile materialului electrod pozitiv sunt precipitate la electrodul negativ pentru a provoca un scurtcircuit intern, crescând astfel auto-descărcarea bateriei cu litiu. Yah-Mei Teng et al. a studiat proprietățile fizice și electrochimice ale două materiale catodice LiFePO4. Studiul a constatat că bateriile cu un conținut ridicat de impuritate a fierului în materiile prime și în timpul încărcării și descărcării au o rată ridicată de auto-descărcare și stabilitate slabă. Motivul este că fierul reduce treptat și precipită la electrodul negativ, străpunge separatorul și provoacă un scurtcircuit în baterie, rezultând o autodescărcare mai mare .

2 Material anodic

Influența materialului electrod negativ asupra autodescărcării se datorează în principal reacției ireversibile dintre materialul electrodului negativ și electrolit. Încă din 2003, Aurbach et al. a propus ca electrolitul să fie redus la eliberarea gazului, expunând suprafața grafitului la electrolit. În procesul de încărcare și descărcare, atunci când ionii de litiu sunt introduși și extrași, structura stratului de grafit este ușor deteriorată, rezultând o rată mare de autodescărcare.

3 Electrolit

Influența electrolitului include în principal: coroziunea suprafeței electrodului negativ de către electrolit sau impurități; dizolvarea materialului electrodului în electrolit; electrodul este acoperit cu un solid sau gaz insolubil descompus de electrolit pentru a forma un strat de pasivare. În prezent, un număr mare de cercetători sunt dedicați dezvoltării de noi aditivi pentru a suprima influența electrolitului asupra auto-descărcării. Jun Liu et al. adăugat aditivi, ar fi VEC la electrolit baterie NCM111, și a constatat că performanța bateriei ciclu de temperatură ridicată îmbunătățit și rata de auto-descărcare, în general, a scăzut. Motivul este că acești aditivi pot îmbunătăți filmul SEI, protejând astfel electrodul negativ al bateriei.

4 Starea stocării

Factorii generali de influență ai stării de stocare sunt temperatura de stocare și bateria SOC. În general, cu cât temperatura este mai mare și cu atât SOC este mai mare, cu atât este mai mare auto-descărcarea bateriei. Takashi et al. au efectuat experimente de degradare a capacității pe baterii fosfat de fier cu litiu în condiții statice. Rezultatele arată că, pe măsură ce temperatura crește, rata de retenție a capacității scade treptat odată cu timpul de valabilitate, iar rata de auto-descărcare a bateriei crește.

Liu Yunjian și alții au folosit o baterie comercială de energie manganată cu litiu și au constatat că, pe măsură ce starea de încărcare a bateriei a crescut, potențialul relativ al electrodului pozitiv a devenit din ce în ce mai mare, iar oxidabilitatea acestuia a devenit din ce în ce mai puternică; potențialul relativ al electrodului negativ a devenit din ce în ce mai mic, reductibilitatea sa devine din ce în ce mai puternică și mai puternică, ambele pot accelera precipitarea Mn, ducând la o creștere a ratei de auto-descărcare.

5 Alți factori

Există mulți factori care afectează rata de auto-descărcare a bateriei. În plus față de cele introduse mai sus, există în principal următoarele aspecte: în timpul procesului de producție, bavurile generate atunci când piesele de pol sunt tăiate, iar impuritățile introduse în baterie din cauza problemelor de mediu de producție, ar fi praful, pulberea metalică de pe bucățile de stâlp etc., pot provoca micro scurtcircuit intern al bateriei; mediul extern este umed, circuitul extern nu este complet izolat, iar carcasa bateriei are o izolare slabă. Există un circuit electronic extern în timpul depozitării, ceea ce duce la auto-descărcare; În timpul depozitării pe termen lung, lipirea dintre materialul activ al materialului electrod și colectorul curent nu reușește, ducând la eliminarea și descuamarea materialului activ, ceea ce duce la o scădere a capacității și o creștere a auto-descărcării. Fiecare dintre factorii de mai sus sau o combinație de mai mulți factori poate provoca comportamentul de auto-descărcare al bateriei cu litiu, ceea ce face dificilă găsirea cauzei auto-descărcării și estimarea performanței de stocare a bateriei.

2

Metoda de măsurare a vitezei de autodeversare

Se poate ști din analiza de mai sus că rata de auto-descărcare a bateriilor cu litiu este, în general, scăzută. Rata de auto-descărcare în sine este afectată de factori precum temperatura, numărul de cicluri de utilizare și SOC. Prin urmare, este foarte dificil și consumatoare de timp pentru a măsura cu precizie auto-descărcare a bateriei.

1 Metoda tradițională de măsurare a vitezei de autodeversare

În prezent, metodele tradiționale de detectare a auto-descărcării sunt următoarele:

1.1 Metoda de măsurare directă

În primul rând, încărcați bateria supusă încercării la o anumită stare de încărcare și păstrați-o deschisă pentru o perioadă de timp, apoi descărcați bateria pentru a determina pierderea de capacitate a bateriei. Rata de auto-descărcare:

În formula: C este capacitatea nominală a bateriei; C1 este capacitatea de descărcare. După ce lăsați circuitul deschis, capacitatea rămasă a bateriei poate fi obținută prin descărcarea bateriei. În acest moment, bateria este reîncărcată și descărcată de mai multe ori pentru a determina capacitatea maximă a bateriei. Această metodă poate determina pierderea ireversibilă a capacității și pierderea reversibilă a capacității bateriei.

1.2 Metoda de măsurare a vitezei de atenuare a tensiunii în circuit deschis

Tensiunea circuitului deschis este direct legată de starea de încărcare a bateriei SOC. Acesta trebuie doar să măsoare rata de schimbare a OCV bateriei pe o perioadă de timp, și anume:

Metoda este simplă de operat și trebuie să înregistreze tensiunea bateriei doar în orice perioadă de timp, iar apoi starea de încărcare a bateriei în acest moment poate fi obținută în funcție de relația corespunzătoare dintre tensiune și SOC bateriei. Prin calcularea pantei de descompunere a tensiunii și a capacității de descompunere corespunzătoare timpului unitar, se poate obține în cele din urmă viteza de autoexcursiune a bateriei.

1.3 Metoda de întreținere a capacității

Măsurați tensiunea dorită a bateriei în circuit deschis sau cantitatea de energie necesară soc pentru a obține viteza de descărcare a bateriei. Adică, curentul de încărcare atunci când se măsoară tensiunea circuitului deschis al bateriei este menținut, iar viteza de auto-descărcare a bateriei poate fi considerată ca fiind curentul de încărcare măsurat.

2 Metoda de măsurare rapidă a vitezei de auto-descărcare

Deoarece metoda tradițională de măsurare durează mult timp și precizia măsurătorii este insuficientă, rata de auto-descărcare este utilizată doar ca metodă de screening a bateriei în procesul de detectare a bateriei în majoritatea cazurilor. Apariția unui număr mare de noi metode de măsurare noi și convenabile economisește o mulțime de timp și efort pentru măsurarea auto-descărcării bateriei.

2.1 Tehnologia de control digital

Tehnologia de control digital este o nouă metodă de măsurare a autodescărcării, derivată din metoda tradițională de măsurare a autodescărcării, utilizând un microcomputer cu un singur cip și așa mai departe. Această metodă are avantajele unui timp scurt de măsurare, precizie ridicată și echipamente simple.

2.2 Metoda circuitului echivalent

Metoda de circuit echivalentă este o metodă de măsurare cu auto-descărcare nou-nouț. Această metodă simulează bateria ca un circuit echivalent, care poate măsura rapid și eficient viteza de auto-descărcare a bateriei litiu-ion.

3

Semnificația măsurării vitezei de autodeversare

Ca un indice de performanță important al bateriilor litiu-ion, rata de auto-descărcare are o influență importantă asupra selecției și grupării bateriilor. Prin urmare, măsurarea ratei de autocurățare a bateriilor cu litiu are o importanță deosebită.

1 Preziceți celula problemă

În același lot de baterii, materialele și comenzile de fabricație sunt practic aceleași. În cazul în care descărcarea de gestiune alb de baterii individuale este, evident, prea mare, motivul este probabil să fie un micro scurtcircuit grave din cauza impurităților și bavuri piercing separator. Deoarece efectul de micro-scurtcircuit asupra bateriei este lent și ireversibil. Prin urmare, pe termen scurt, performanța acestor baterii nu va fi cu mult diferită de cea a bateriilor normale, dar pe măsură ce reacția internă ireversibilă se adâncește treptat după stocarea pe termen lung, performanța bateriei va fi mult mai mică decât performanța din fabrică și alte performanțe normale ale bateriei. Prin urmare, pentru a asigura calitatea bateriilor din fabrică, bateriile cu auto-descărcare mare trebuie eliminate.

2 Grupați bateriile

Bateriile cu litiu au nevoie de o mai bună consistență, inclusiv capacitatea, tensiunea, rezistența internă și viteza de descărcare albă. Impactul vitezei de autodescărcare a bateriei asupra acumulatorului este în principal după urmează: odată ce modulul este asamblat, datorită ratelor diferite de auto-descărcare ale bateriilor individuale cu litiu, tensiunea va scădea în grade diferite în timpul procesului de rafturi sau ciclism, și se încarcă în serie Sub curent, curentul va fi egal din nou, astfel încât după fiecare încărcare , pot exista celule unice supraîncărcate sau subalimentate în modulul bateriei cu litiu. Pe măsură ce numărul de încărcare și descărcare crește, performanța bateriei se va deteriora treptat, iar durata de viață a ciclului În comparație cu celulele unice neasamblate, aceasta a scăzut semnificativ. Prin urmare, asamblarea bateriei necesită măsurarea precisă și verificarea vitezei de auto-descărcare a bateriilor litiu-ion.

3 Corectarea estimării SOC a bateriei

Starea de încărcare se numește și capacitatea rămasă, care reprezintă raportul dintre capacitatea rămasă după ce bateria a fost utilizată pentru o perioadă de timp sau neutilizată pe termen lung și capacitatea sa complet încărcată, exprimată de obicei ca procent. Rata de autocurărcare are o valoare de referință importantă pentru estimarea SOC a bateriilor litiu-ion. Corectarea valorii inițiale a SOC prin curent de auto-descărcare poate îmbunătăți acuratețea estimării SOC. Pe de o parte, pentru client, timpul utilizabil sau distanța de conducere a produsului pot fi estimate pe baza puterii rămase; pe de altă parte, precizia predicției SOC a BMS poate fi îmbunătățită în mod eficient pentru a preveni supraîncărcarea bateriei. Supra-descărcare, extinzând astfel durata de viață a bateriei.