Lityum pillerin tutarlılığı nasıl geliştirilir
Yeni enerji araçları giderek daha popüler hale geliyor. Elektrikli araçların güç kaynağı olarak lityum piller kullanıldığında, yüksek güç ve büyük kapasite gereksinimleri nedeniyle, tek lityum iyon piller gereksinimleri karşılayamaz, bu nedenle lityum iyon pillerin seri ve paralel bağlanması gerekir. Kombinasyonda kullanılır.
Bununla birlikte, tek hücreler arasındaki tutarsızlık, genellikle döngü sırasında aşırı kapasite azalması ve pil takımının kısa ömrü gibi sorunlara neden olur. Gruplandırma için mümkün olduğunca tutarlı performansa sahip pillerin seçilmesi, güç pillerinde lityum iyon pillerin tanıtımı ve uygulanması için büyük önem taşımaktadır. Şimdi birkaç açıdan basit bir analiz yapın:
1 Tutarsızlık analizi
1.1 Tutarsızlığın tanımı Bir lityum-iyon pil takımının tutarsızlığı, aynı özellik ve model biçimindeki tek hücrelerden sonra voltaj, kapasite, iç direnç, ömür, sıcaklık etkisi ve kendi kendine deşarj oranı gibi parametrelerdeki belirli bir farkı ifade eder. bir pil takımı. Tek pil üretildikten sonra, ilk performansın kendisinde belirli bir fark vardır. Pillerin kullanılmasıyla birlikte bu performans farklılıkları birikmeye devam ediyor. Aynı zamanda, pil paketindeki her bir pilin kullanım ortamı tam olarak aynı olmadığı için, tek pilin tutarsızlığının kademeli olarak genişlemesine neden olur, böylece pil performansının düşmesini hızlandırır ve sonunda pil takımına neden olur. erken başarısız olur. 1.2 Tutarsızlık performansı Lityum iyon pillerin tutarsızlığı temel olarak iki açıdan kendini gösterir: pil hücresi performans parametrelerindeki fark (pil kapasitesi, iç direnç ve kendi kendine deşarj oranı vb.) ve pil şarj durumu farkı (SOC) ). Dai Haifeng et al. pil hücreleri arasındaki kapasite farkının dağılımının Weir dağılımına yakın olduğunu ve iç direncin dağılımının kapasiteden daha önemli olduğunu ve aynı pil grubunun iç direncinin genellikle normal dağılım yasasını karşıladığını buldu. , kendi kendine deşarj Hız da yaklaşık olarak normal bir dağılım gösterir. SOC, pilin kalan kapasitesinin nominal kapasiteye oranı olan pilin şarj durumunu karakterize eder. Jie Jing et al. pilin tutarsızlığı nedeniyle, pilin kapasite azalma hızının farklı olduğuna ve piller arasında maksimum kullanılabilir kapasitede bir farka neden olduğuna inanıyorum. Küçük kapasiteli bir pilin SOC değişim hızı, büyük kapasiteli bir pilinkinden daha hızlıdır ve şarj ve deşarj sırasında kesme voltajına daha hızlı ulaşılır.
1.3 Tutarsızlık nedenleri Lityum iyon pillerin, esas olarak üretim süreci ve kullanım sürecindeki tutarsızlığının birçok nedeni vardır. Dozlama sırasında bulamacın homojenliği, kaplama sırasında alan yoğunluğunun ve yüzey geriliminin kontrolü vb. gibi üretim sürecinin her yönü, tek hücrenin performansında farklılığa neden olacaktır. Luo Yu et al. lityum-iyon pil üretim ve üretim süreçlerinin pil tutarlılığı üzerindeki etkisini inceledi ve su bazlı bağlayıcı sistem lityum-iyon pil üretim sürecinin pil tutarlılığı üzerindeki etkisine odaklandı. Pilin kullanımı sırasında, Xie Jiao ve diğerleri, bağlantı yönteminin, yapısal parçaların/cihazların, çalışma koşullarının ve ortamın tümünün pil takımının tutarlılığını etkileyeceğine inanmaktadır. Her bağlantı noktası tarafından tüketilen enerji tutarsız olduğundan, her bir bileşenin veya yapının performansı ve yaşlanma hızı da tutarsızdır, dolayısıyla pil üzerindeki etkisi de tutarsızdır. Ayrıca, pildeki her bir hücrenin farklı konumu, farklı sıcaklık ve farklı performans düşüşü nedeniyle, bunlar tek hücrenin tutarsızlığını artıracaktır.
Pil tutarlılığını iyileştirmenin 2 yolu
2.1 Üretim sürecinin kontrolü Üretim sürecinin kontrolü temel olarak iki açıdan gerçekleştirilir: hammaddeler ve üretim süreçleri. Hammaddeler açısından, partikül boyutunun tutarlılığını ve hammaddelerin performansını sağlamak için aynı parti hammaddeyi seçmeye çalışın. Üretim sürecinde, bulamacın eşit şekilde karıştırılmasını ve uzun süre yerleştirilmemesini sağlamak, kaplamanın kalınlığını ve homojenliğini sağlamak için kaplama makinesinin hızını kontrol etmek gibi tüm üretim süreci sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. kutup parçası ve tartım ve sınıflandırma. , Enjeksiyon hacmini, oluşumunu, hacim ayrımını, saklama koşullarını vb. kontrol edin. Luo Yu, toplu işleme dahil olmak üzere lityum iyon pillerin hazırlama teknolojisi üzerine araştırmalar yaparak lityum iyon pillerin tutarlılığı üzerinde önemli bir etkisi olan temel süreçleri belirledi. karıştırma, kaplama, haddeleme, sarma/laminasyon, sıvı enjeksiyon ve oluşturma. Temel işlem parametreleri ile pil performansı arasındaki ilişkinin derinlemesine araştırılması ve analizi de yapılır.
2.2 Konfigürasyon sürecinin kontrolü
Montaj işleminin kontrolü esas olarak pillerin sınıflandırılmasını ifade eder. Pil takımı, tek tip özellik ve modellere sahip pilleri benimser ve pillerin ilk performansının tutarlılığını sağlamak için pillerin voltajı, kapasitesi, iç direnci vb. ölçülmelidir. Araştırma yoluyla, Xu Haitao ve ark. pil takımı monte edildiğinde, tek hücrelerin voltaj farkının, pil takımının şarj ve deşarj sonunda tek hücrelerin tutarlılığını etkileyen önemli bir faktör olduğunu buldu. Tek hücrelerin iç direncindeki fark, pil takımının şarj olmasına neden olur Boşaltma işlemi sırasında, her bir pilin voltaj platformu oldukça farklıdır. Wang Linxia ve diğerleri, lityum-iyon seri-paralel pil paketlerindeki tek hücrelerin tutarsızlığını analiz ettiler ve paralel pil paketlerindeki ana etkileyen faktörleri analiz ettiler. Pil takımının etki derecesi, monte edilmiş pil takımı için gerekli temeli sağlar. Chen Ping et al. boşalma hızının pil konfigürasyonunun tutarlılığı üzerindeki etkisini inceledi ve boşalma hızının artmasıyla pilin tutarsızlığının güçlendirildiğini ve kötü pillerin ortadan kaldırılmasının etkisini elde ettiğini buldu.
2.3 Pili gerçek zamanlı olarak izlemek için kullanım ve bakım süreci kontrolü. Pilin tutarlılığı, pil monte edildiğinde taranır, bu da pilin ilk kullanım aşamasında tutarlılığını sağlayabilir. Pil kullanım sırasında gerçek zamanlı olarak izlenir ve kullanım sırasındaki tutarlılık sorunları gerçek zamanlı olarak gözlemlenebilir. Ancak tutarlılık zayıf olduğunda izleme devresi şarj ve deşarj devresini kesecek ve performans düşecektir. İkisi arasında bir denge bulunmalıdır. Aşırı parametreli pil, pil paketinin tutarsızlığının zamanla genişlememesini sağlamak için gerçek zamanlı izleme yoluyla zamanında ayarlanabilir veya değiştirilebilir. Dengeli bir yönetim sistemi tanıtın. Pili akıllıca yönetmek için uygun eşitleme stratejisini ve eşitleme devresini benimseyin. Mevcut ortak dengeleme stratejileri, harici gerilime dayalı dengeleme stratejisini, SOC'ye dayalı dengeleme stratejisini ve kapasiteye dayalı dengeleme stratejisini içerir. Dengeleme devresi, enerji tüketim şekline göre pasif eşitleme ve aktif eşitleme olarak ikiye ayrılabilir. Bunlar arasında aktif eşitleme, yurtiçinde ve yurtdışında sıcak bir araştırma konusu olan piller arasında kayıpsız enerji akışını gerçekleştirebilir. Aktif dengelemede yaygın olarak kullanılan yöntemler arasında pil baypas yöntemi, anahtarlamalı kapasitör yöntemi, anahtarlamalı endüktans yöntemi ve DC/DC dönüştürme yöntemi bulunur.
Pilin termal yönetimi. Pil paketinin çalışma sıcaklığını optimum aralıkta tutmanın yanı sıra pilin termal yönetimi, piller arasındaki performans tutarlılığını etkin bir şekilde sağlamak için piller arasındaki sıcaklık koşullarının tutarlılığını sağlamaya çalışmalıdır. Makul kontrol stratejileri kullanın. Çıkış gücü izin verdiğinde, pil deşarj derinliğini azaltmaya çalışın ve aynı zamanda pil paketinin döngü ömrünü uzatabilecek pilin aşırı şarj edilmesini önleyin. Pil paketlerinin bakımını güçlendirin. Akü paketinde düzenli aralıklarla düşük akım bakım şarjı gerçekleştirin ve temizliğe dikkat edin.
3 Güç lityum iyon pilin montaj yöntemi
3.1 Gerilim eşleştirme yöntemi Gerilim eşleştirme yöntemi, statik gerilim eşleştirme yöntemi ve dinamik gerilim eşleştirme yöntemine ayrılabilir. Statik voltaj eşleştirme yöntemi aynı zamanda yüksüz eşleştirme yöntemi olarak da adlandırılır. Yük taşımaz ve sadece akünün kendisini dikkate alır. Onlarca gün beklemeden ve tam şarjlı durumda farklı saklama sürelerinden sonra seçilen tekli pilin tam şarjlı durumunun kendi kendine deşarj oranını ölçer. Dahili pilin açık devre voltajı, bu yöntem en basit işlemdir, ancak doğru değildir. Dinamik voltaj eşleştirme yöntemi, yük ile voltaj durumunu araştırır, ancak yük değişiklikleri gibi faktörleri hesaba katmaz, bu nedenle doğru değildir.
3.2 Statik kapasite eşleştirme yöntemi, pili belirlenen koşullar altında şarj eder ve deşarj eder, deşarj akımı ve deşarj süresinden kapasiteyi hesaplar ve pili kapasiteye göre eşleştirir. Bu yöntem basit ve uygulanması kolaydır, ancak yalnızca pilin belirli koşullar altında aynı kapasiteye sahip olduğunu yansıtabilir ve pilin tam çalışma özelliklerini açıklayamaz ve belirli sınırlamaları vardır.
3.3 İç direnç eşleştirme yöntemi, esas olarak tekli pilin iç direncini dikkate alır. Bu yöntemle hızlı ölçüm elde edilebilir, ancak pilin iç direnci deşarj işlemiyle değişeceğinden, iç direnci doğru bir şekilde belirlemek zordur.
3.4 Çok parametreli eşleştirme yöntemi, pili kapsamlı bir şekilde değerlendirmek için kapasiteyi, iç direnci, voltajı, kendi kendine deşarj oranını ve diğer dış koşulları aynı anda dikkate alır ve pil paketini daha tutarlı bir şekilde sıralayabilir. Ancak, bu yöntemin dayanağı, tek parametreli sıralamanın doğru ve zaman alıcı olması gerektiğidir.
3.5 Dinamik karakteristik gruplama metodu Dinamik karakteristik gruplama metodu, bataryaları gruplama için sıralamak için bataryanın şarj ve deşarj karakteristik eğrisini kullanır. Şarj-deşarj eğrisi, pilin özelliklerinin çoğunu yansıtabilir ve dinamik özellikler eşleştirme yönteminin kullanılması, pilin çeşitli performans göstergelerinin tutarlılığını sağlayabilir. Genellikle bilgisayar programlarının işbirliği ile gerçekleştirilen dinamik özellik eşleştirme yönteminde birçok veri bulunmaktadır. Ek olarak, bu yöntem, pil bileşimi maliyetinin azaltılmasına elverişli olmayan pil paketi kullanım oranını azaltır. Standart eğrinin veya referans eğrinin belirlenmesi de uygulanmasında zor bir noktadır. 4. Sonuç
Bataryanın tutarsızlığının sebebi ise daha çok bataryanın üretimi ve kullanımında yatmaktadır.
Pil tutarlılığını iyileştirmeye yönelik önlemler temel olarak aşağıdaki üç yönü içerir:
1. Üretim sürecini hammadde ve üretim teknolojisinin iki yönünden kesinlikle kontrol edin;
2. Daha bilimsel bir sıralama yöntemi kullanın ve gruplama için aynı başlangıç performansına sahip pilleri seçmeye çalışın;
3. Pil kullanımı ve bakımı sürecinde, pili gerçek zamanlı olarak izleyin, dengeli bir yönetim sistemi uygulayın, makul bir kontrol stratejisi benimseyin, pilin termal yönetimini yürütün ve pil takımının bakımını güçlendirin.
