عامل الرنين التفريغ الذاتي لشحن بطارية الليثيوم وطريقة القياس

著者：Iflowpower – Lieferant von tragbaren Kraftwerken

يصف هذا البحث تأثير مواد الأقطاب الموجبة ومواد الأقطاب السالبة والإلكتروليتات وبيئات التخزين على معدل التفريغ الذاتي لبطاريات أيونات الليثيوم. في الوقت نفسه، يقدم طريقة قياس معدل التفريغ الذاتي لبطارية الليثيوم أيون التقليدية المستخدمة حاليًا وطريقة قياس معدل التفريغ الذاتي السريع الجديدة. من مهندس التكنولوجيا الفائقة في Guoxuan، نرحب بالجميع للمشاركة! لا يمكن منع تفاعلات التفريغ الذاتي لبطاريات الليثيوم أيون، ولكنها لا تقتصر على تقليل عمر البطارية فحسب، بل تؤثر أيضًا بشكل خطير على عمر البطارية أو دورة حياتها.

تبلغ نسبة التفريغ الذاتي لبطارية الليثيوم أيون عمومًا 2% إلى 5% شهريًا، ويمكنها تلبية متطلبات بطارية المونومر بشكل كامل. ومع ذلك، بمجرد تجميع بطارية ليثيوم أيون أحادية في وحدة، بسبب خصائص كل بطارية ليثيوم أيون أحادية، لا يمكن أن يكون الجهد النهائي لكل بطارية ليثيوم أيون أحادية متسقًا تمامًا بعد كل شحن وتفريغ، بحيث تظهر بطارية مونومر في وحدة بطارية ليثيوم أيون، وسوف يتدهور أداء بطارية ليثيوم أيون أحادية. ومع زيادة عدد عمليات الشحن والتفريغ، فإن درجة التدهور سوف تتفاقم أكثر، كما أن عمر الدورة قد انخفض بشكل حاد مقارنة ببطارية المونومر غير المقترنة.

لذلك، فإن البحث المتعمق في معدل التفريغ الذاتي لبطارية أيون الليثيوم هو الحاجة الملحة لإنتاج البطاريات. أولاً، تشير ظاهرة التفريغ الذاتي لعامل التفريغ الذاتي للبطارية إلى ظاهرة فقدان الذات عندما تكون البطارية بدورها، وتعرف أيضًا باسم السعة القابلة للشحن. يمكن تقسيم التفريغ الذاتي بشكل عام إلى نوعين: التفريغ الذاتي القابل للعكس والتفريغ الذاتي غير القابل للعكس.

يمكن أن تكون سعة الخسارة قابلة للعكس للتعويض عن التفريغ الذاتي القابل للعكس، والمبدأ مشابه لتفاعل التفريغ الطبيعي للبطارية. لا يمكن الحصول على تعويض سعة الخسارة عن طريق التفريغ الذاتي للتفريغ الذاتي غير القابل للعكس، وهو سبب مهم لحدوث تفاعل داخل البطارية، بما في ذلك التفاعل بين القطب الموجب والإلكتروليت، والمحلول الكهربائي، والتفاعل الناجم عن التحلل الذاتي للإلكتروليت، وعند تصنيع التفاعل غير القابل للعكس الناجم عن الدوائر القصيرة الدقيقة الناجمة عن الشوائب. العوامل المؤثرة في التفريغ الذاتي هي كما هو موضح أدناه.

1 إن تأثير مادة القطب الموجب مهم وهو أن معدن انتقال مادة القطب الموجب والشوائب يتم تفريغها بشكل قصير داخل ترسب القطب السالب، وبالتالي يتم تفريغها حديثًا من بطارية ليثيوم أيون. ياه ميتينج وآخرون دراسة الخصائص الفيزيائية والكهربائية لمادتين إيجابيتين LIFEPO4.

توصلت الدراسة إلى أن معدل التفريغ الذاتي لمحتوى شوائب الحديد في المواد الخام وعملية الشحن والتفريغ كانت مرتفعة، والسبب هو أن الحديد تم تقليله تدريجيًا بواسطة القطب السالب، مما أدى إلى ثقب الحجاب الحاجز، مما أدى إلى حدوث ماس كهربائي في البطارية، وبالتالي التسبب في تفريغ ذاتي أعلى. 2 إن تأثير مادة القطب السالب على التفريغ الذاتي مهم بسبب التفاعل غير القابل للرجوع بين مادة القطب السالب والإلكتروليت. وفي وقت مبكر من عام 2003، قام أورباخ وآخرون.

واقترح أن يتم ترميم الإلكتروليت وإطلاق الغاز، بحيث أصبح سطح جزء الجرافيت معرضًا للإلكتروليت. أثناء عملية الشحن والتفريغ، يتم تدمير أيون الليثيوم بطبيعته، والبنية الطبقية الجرافيتية بسهولة، مما يؤدي إلى نسب تفريغ ذاتي أكبر. 3 تأثير محلول التحليل الكهربائي: تآكل الإلكتروليت أو الشوائب على سطح القطب السالب؛ مادة القطب تذوب في الإلكتروليت؛ يذوب القطب بواسطة المحلول الكهربائي يذوب بواسطة المادة الصلبة أو الغازية غير القابلة للذوبان لتشكيل طبقة التخميل، إلخ.

في الوقت الحاضر، يلتزم عدد كبير من الباحثين بتطوير إضافات جديدة لمنع تأثيرات الإلكتروليت على التفريغ الذاتي. جونليو وآخرون تم العثور على مادة مضافة لإلكتروليت البطارية MCN111 لإضافة إضافات، أن أداء دورة درجة الحرارة العالية للبطارية يتحسن، ومعدل التفريغ الذاتي ينخفض ​​بشكل عام.

السبب هو أن هذه المواد المضافة قادرة على تحسين غشاء SEI لحماية القطب السالب للبطارية. 4 حالة التخزين حالة التخزين العوامل المؤثرة العامة هي درجة حرارة التخزين وحالة تخزين البطارية. بشكل عام، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت قيمة SOC، وزاد التفريغ الذاتي للبطارية.

تاكاشي وآخرون إجراء تجارب قادرة على بطاريات أيونات الفوسفات في ظل ظروف إعادة الضبط. وتظهر النتائج أن نسبة الاحتفاظ بالسعة تنخفض تدريجيا مع مرور الوقت، وترتفع قدرة البطارية.

يستخدم ليو يونجيان وآخرون بطارية ليثيوم تجارية تعمل بمنجنات الليثيوم. وقد وجد أن الإمكانات النسبية للقطب الموجب أصبحت أعلى فأعلى. إن الإمكانات النسبية للقطب السالب منخفضة بشكل متزايد، كما أن خاصية الاختزال الخاصة به تزداد قوة، وكلاهما يمكن أن يسرع من ترسب MN، مما يؤدي إلى زيادة معدل التفريغ الذاتي.

5 هناك عوامل أخرى تؤثر على عوامل معدل التفريغ الذاتي للبطارية، بالإضافة إلى العديد من العوامل المذكورة أعلاه، هناك أيضًا الجوانب التالية: في عملية الإنتاج، تحدث نتوءات عندما يتم قطع القطب، ويتم إدخال بيئة الإنتاج في البطارية. الشوائب، مثل الغبار، ومسحوق المعدن على اللوحة، وما إلى ذلك، قد تسبب دائرة قصر صغيرة داخلية للبطارية؛ عندما تكون البيئة الخارجية رطبة، فإن عزل الخط الخارجي ليس كاملاً، وحالة البطارية ضعيفة، مما يؤدي إلى دائرة إلكترونية خارجية، مما يؤدي إلى التفريغ الذاتي؛ أثناء التخزين طويل الأمد، المادة النشطة لمادة القطب ورابطة جامع التيار، مما يؤدي إلى انخفاض في السعة، ويزيد التفريغ الذاتي.

يمكن لكل من العوامل المذكورة أعلاه أو مجموعة من العوامل المتعددة أن تتسبب في سلوك التفريغ الذاتي لبطارية الليثيوم أيون، مما يصعب العثور عليه وتقدير أداء تخزين البطارية. ثانيًا، يمكن رؤية طريقة قياس نسبة التفريغ الذاتي من خلال التحليل أعلاه، نظرًا لأن معدل التفريغ الذاتي لبطارية أيون الليثيوم منخفض بشكل عام. يتأثر معدل التفريغ الذاتي بحد ذاته بدرجة الحرارة واستخدام الدورات وSOC، لذا فإن القياس الدقيق لمعدل التفريغ الذاتي للبطارية أمر صعب للغاية ويستغرق وقتًا طويلاً.

1 معدل التفريغ الذاتي طريقة القياس التقليدية حاليًا، تحتوي طريقة الكشف عن التفريغ الذاتي التقليدية على الأنواع الثلاثة التالية: التفريغ لتحديد فقدان سعة البطارية. معدل التفريغ الذاتي هو: في شكل: c هي السعة المقدرة للبطارية؛ C1 هي سعة التفريغ. بعد وضع الفتحة، يمكن الحصول على السعة المتبقية للبطارية.

في هذا الوقت، يتم شحن خلية البطارية مرة أخرى وتشغيل دورة التفريغ مرة أخرى، لتحديد السعة الكاملة للثوم الكهربائي في هذا الوقت. يمكن لهذه الطريقة تحديد ما إذا كانت البطارية تعاني من فقدان القدرة العكسي وفقدان القدرة العكسي. ● طريقة قياس معدل التوهين لجهد الدائرة المفتوحة إن جهد الدائرة المفتوحة وحالة شحن البطارية SOC لهما علاقة مباشرة، طالما أنه يقيس معدل التغير في OCV للبطارية في فترة زمنية، أي أن الطريقة بسيطة، تسجل ببساطة جهد البطارية خلال أي وقت.

علاوة على ذلك، وفقًا للتوافق بين الجهد وحالة شحن البطارية، يمكن الحصول على حالة شحن البطارية. يمكن الحصول على معدل التفريغ الذاتي للبطارية عن طريق حساب التوهين الناتج عن توهين الجهد وحساب سعة التوهين المقابلة لوحدة الزمن. ● طريقة الاحتفاظ بالسعة تقيس جهد الفتح المطلوب للبطارية أو الطاقة المطلوبة للحفظ، الناتجة عن معدل التفريغ الذاتي للبطارية.

وهذا يعني أن تيار الشحن عند قياس الدائرة المفتوحة للبطارية، ومعدل التفريغ الذاتي للبطارية يمكن اعتباره تيار الشحن المقاس. 2 طريقة القياس السريع لمعدل التفريغ الذاتي نظرًا للوقت الطويل المطلوب لطريقة القياس التقليدية، فإن معدل التفريغ الذاتي هو مجرد طريقة لتصفية البطارية في عملية اكتشاف البطارية بسبب الوقت الطويل المطلوب لطريقة القياس التقليدية. ظهور عدد كبير من طرق القياس الجديدة والمريحة، مما يوفر الكثير من الوقت والطاقة لقياسات التفريغ الذاتي للبطارية.

● تكنولوجيا التحكم الرقمي تكنولوجيا التحكم الرقمي هي طريقة جديدة لقياس التفريغ الذاتي مشتقة من طريقة قياس التفريغ الذاتي القائمة على طرق قياس التفريغ الذاتي التقليدية. تتميز هذه الطريقة بأنها قصيرة، عالية الدقة، عالية الدقة، ومعدات بسيطة. ● طريقة الدائرة المكافئة للدائرة المكافئة هي طريقة جديدة لقياس التفريغ الذاتي، والتي تحاكي البطارية في دائرة مكافئة، والتي يمكنها قياس معدل التفريغ الذاتي لبطاريات الليثيوم أيون بسرعة وفعالية.

ثالثًا، قياس معنى نسبة التفريغ الذاتي كمؤشر أداء مهم لبطارية أيون الليثيوم، فإن له تأثيرًا مهمًا على فحص البطارية وإفراغها، وبالتالي فإن معدل التفريغ الذاتي لبطاريات أيون الليثيوم له أهمية بعيدة المدى. 1 التنبؤ بمشكلة نفس البكرة في نفس البكرة، والمواد المستخدمة، والمواد المستخدمة، ومراقبة الإنتاج هي نفسها بشكل أساسي. عندما تكون البطارية الفردية كبيرة بشكل واضح، فمن المحتمل أن يكون السبب هو الشوائب وثقب الحجاب الحاجز.

ماس كهربائي صغير. لأن تأثير الميكرو ماس كهربائي على البطارية بطيء وغير قابل للإصلاح. لذلك فإن أداء هذه البطاريات لا يختلف كثيراً عن البطاريات العادية في فترة قصيرة من الزمن، ولكن مع التعمق التدريجي للتفاعلات الداخلية غير القابلة للعكس، فإن أداء البطارية سيكون أقل بكثير من أداء المصنع وأداء البطاريات العادية الأخرى.

لذلك، لضمان جودة بطارية المصنع، يجب إزالة البطارية التي تم تفريغها ذاتيًا. 2 لتجميع البطارية لتجميع بطاريات أيون الليثيوم للحصول على تناسق أفضل، بما في ذلك السعة، والجهد، والمقاومة الداخلية، ومعدل التفريغ الأبيض، وما إلى ذلك. إن تأثير معدل التفريغ الذاتي للبطارية على مجموعة البطارية يعد مظهرًا مهمًا.

بمجرد تجميعها في وحدة، بسبب الانضباط الذاتي لكل بطارية ليثيوم أيون أحادية، سينخفض ​​الجهد بدرجات مختلفة، على التوالي أثناء التخزين أو الدورة تحت الشحن، يكون متساويًا حاليًا، لذلك قد يتم شحنه بشكل زائد أو غير ممتلئ في وحدة بطارية ليثيوم أيون بعد الشحن، وسوف يتدهور الأداء تدريجيًا مع عدد الشحنات والتفريغات. عمر الدورة مقارنة بالبطاريات أحادية النواة غير المزدوجة. لذلك، تتطلب حزمة البطارية قياسًا دقيقًا وفحصًا للانضباط الذاتي لبطاريات أيونات الليثيوم.

3 تقدير SOC للبطارية تصحيح الحمل يسمى أيضًا الطاقة المتبقية، والتي تمثل نسبة البطارية المستخدمة لفترة زمنية أو طويلة الأمد حيث تحتفظ بالسعة المتبقية وحالتها المشحونة بالكامل، وهو ما يستخدم عادة. إن معدل التفريغ الذاتي لتقدير SOC لبطاريات أيون الليثيوم له قيمة مرجعية مهمة. بعد تيار التفريغ الذاتي، يمكن لتصحيح القيمة الأولية لـ SOC تحسين دقة تقدير SOC.

من ناحية أخرى، يمكن للعميل تقدير الوقت أو مسافة السفر للمنتج وفقًا للطاقة المتبقية؛ من ناحية أخرى، يمكن لدقة التنبؤ بـ SOC لـ BMS أن تمنع بشكل فعال الشحن الزائد للبطارية Overlant، وتطيل عمر البطارية. .