充電リチウム電池の自己放電共振係数と測定方法

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Lieferant von tragbaren Kraftwerken

本稿では、正極材料、負極材料、電解質、保管環境がリチウムイオン電池の自己放電率に与える影響について説明します。 同時に、現在一般的に使用されている従来のリチウムイオン電池の自己放電率測定方法と新しい自己放電率の急速測定方法を紹介します。 国軒ハイテクエンジニアより、皆様のシェアを歓迎します！リチウムイオン電池の自己放電反応は予防できませんが、電池自体の劣化だけでなく、電池寿命やサイクル寿命にも重大な影響を及ぼします。

リチウムイオン電池の自己放電率は一般的に1ヶ月あたり2%～5%であり、モノマー電池の要件を完全に満たすことができます。 しかし、モノマーリチウムイオン電池をモジュールに組み立てると、各モノマーリチウムイオン電池の特性により、各モノマーリチウムイオン電池の終止電圧は、各充放電後に完全に一定にならず、リチウムイオン電池モジュール内にモノマー電池が現れ、モノマーリチウムイオン電池の性能が低下します。 充放電回数が増えると劣化の度合いがさらに悪化し、非対モノマー電池よりもサイクル寿命が急激に低下します。

したがって、リチウムイオン電池の自己放電率に関する詳細な研究は、電池生産の緊急の必要性です。 まず、自己放電要因バッテリーの自己放電現象は、バッテリーが順番に充電されるときに自己損失する現象を指し、充電可能容量とも呼ばれます。 自己放電は一般的に、可逆的な自己放電と不可逆的な自己放電の 2 種類に分けられます。

損失容量は可逆的であり、可逆的な自己放電を補うことができ、その原理はバッテリーの通常の放電反応に似ています。 損失容量は、自己放電から不可逆的な自己放電まで補償が得られず、正極と電解液の反応、電解液の電解液自己反応、製造時の不純物による微小短絡による不可逆反応など、電池内部で不完全な反応が起こっていることが大きな原因です。 自己放電に影響を与える要因は以下の通りです。

1 正極材料の影響が重要なのは、正極材料中の遷移金属や不純物が短絡放電により負極内で析出し、それによってリチウムイオン電池から新たに放電されるからです。 Yah-Meiteng ら 2 つの LIFEPO4 正極材料の物理的および電気化学的特性を研究しました。

研究により、原材料に含まれる鉄不純物の含有量と充放電プロセスによる自己放電率が高いことが判明しました。その理由は、鉄が負極によって徐々に還元され、隔膜を突き破ってバッテリー内で短絡を引き起こし、それによって自己放電が高くなるためです。 2 負極材料と電解質は不可逆反応を起こすため、負極材料が自己放電に与える影響は重要です。 早くも 2003 年に、Aurbach らは、

電解液を復元してガスを放出し、黒鉛部分の表面が電解液に露出するようにすることを提案した。 充電および放電の過程で、リチウムイオンは本質的にグラファイトの層状構造が破壊されやすく、その結果、自己放電率が大きくなります。 3 電解液電解質の影響：電解液の腐食や負極表面の不純物、電極材料が電解液に溶解する、電解液によって電極が溶解し、不溶性固体またはガスによって不活性化層が形成されるなど。

現在、多くの研究者が、電解液が自己放電に与える影響を抑制するための新しい添加剤の開発に取り組んでいます。 Junliu ら MCN111 バッテリー電解液添加剤を添加すると、バッテリーの高温サイクル性能が向上し、自己放電率が全体的に低下することがわかりました。

その理由は、これらの添加剤が SEI 膜を改善し、バッテリーの負極を保護できるためです。 4 保管状態 保管状態 一般的な影響要因は、保管温度とバッテリー SOC です。 一般的に、温度が高くなるほど、SOC が高くなり、バッテリーの自己放電が大きくなります。

TAKASHI ら リセット条件下でのリン酸イオン電池の実験が可能です。 結果は、保存期間とともに容量保持率が徐々に低下し、バッテリーが上昇することを示しています。

Liu Yunjian 氏らは、市販のマンガン酸リチウムを動力源とするリチウム電池を使用しています。 正極の相対電位がどんどん高くなっていることがわかりました。 負極の相対電位はますます低くなり、その還元性も強くなり、どちらもMNの沈殿を加速し、自己放電率の増加をもたらします。

5 他の要因もバッテリーの自己放電率に影響を与えます。上記のいくつかの要因の他に、製造工程で極を切断するときに発生するバリや、製造環境がバッテリーに導入されるなどの側面もあります。 ほこりやプレート上の金属粉などの不純物は、バッテリーの内部でマイクロショートを引き起こす可能性があります。外部環境が湿っていたり、外線の絶縁が完全でなかったり、バッテリーケースが不良だったりすると、外部電子回路が発生し、自己放電が発生します。長期保管中に、電極材料の活物質と集電体の結合により、容量が低下し、自己放電が増加します。

上記の各要因、または複数の要因の組み合わせにより、リチウムイオン電池の自己放電動作が発生する可能性があり、電池の保存性能を見つけて推定することは困難です。 第二に、リチウムイオン電池の自己放電率は一般的に低いため、上記の分析により自己放電率の測定方法がわかります。 自己放電率自体は温度、サイクルの使用、SOC の影響を受けるため、バッテリーの自己放電を正確に測定することは非常に困難で時間がかかります。

1 自己放電率の従来の測定方法 現在、従来の自己放電検出方法には、次の 3 つのタイプがあります。 放電してバッテリーの容量損失を決定します。 自己放電率は次の形式で表されます: c はバッテリーの定格容量、C1 は放電容量です。 バッテリーは開封後、バッテリーの残容量が確認できます。

このとき、バッテリーセルは再び充電と放電のサイクル動作を再開し、この時点での電気ニンニクの全容量を決定します。 この方法により、バッテリーが可逆的な容量損失ではないこと、および可逆的な容量損失がないことを判断できます。 ● 開回路電圧減衰率測定方法 開回路電圧とバッテリーの充電状態 SOC は直接的な関係があり、一定期間におけるバッテリーの OCV の変化率を測定する限り、つまり、方法は簡単で、任意の時点でのバッテリーの電圧を記録するだけです。

さらに、電圧とバッテリーのSOCとの対応関係から、バッテリーの充電状態を取得することができる。 電池の自己放電率は、電圧減衰の減衰量の計算と単位時間に対応する減衰容量の計算によって求めることができます。 ●容量保持方式 電池の自己放電率から、電池の希望開放電圧または保存に必要な電力を測定します。

つまり、電池開回路時の充電電流を測定し、測定した充電電流を電池の自己放電率とみなすことができます。 2 自己放電率の迅速な測定方法 従来の測定方法では長い時間を要するため、自己放電率は、バッテリー検出プロセスでバッテリーをフィルタリングする方法にすぎません。 多数の新しい便利な測定方法の出現により、バッテリーの自己放電測定にかかる時間とエネルギーが大幅に節約されます。

●デジタル制御技術デジタル制御技術は、従来の自己放電測定方法に基づいて派生した自己放電測定方法の新しい自己放電測定方法です。 この方法は、短時間、高精度、シンプル設備などの利点があります。 ● 等価回路法は、電池を等価回路にシミュレートし、リチウムイオン電池の自己放電率を迅速かつ効果的に測定できる新しい自己放電測定方法です。

3、自己放電率の測定の意味 リチウムイオン電池の重要な性能指標として、電池のスクリーニングと寿命に重要な影響を与えるため、リチウムイオン電池の自己放電率は広範囲にわたる意義を持っています。 1 同じボビンで同じボビンの問題を予測し、使用する材料、使用する材料、生産管理は基本的に同じです。 個々のバッテリーが明らかに大きい場合、その原因はおそらく不純物とダイヤフラムを貫通するバリによるものです。

マイクロショート。 マイクロショートがバッテリーに与える影響はゆっくりとしており、回復不可能なためです。 したがって、このようなバッテリーの性能は、短期間では通常のバッテリーとそれほど変わりませんが、内部の不可逆反応が徐々に深まるにつれて、バッテリーの性能は工場出荷時の性能や他の通常のバッテリーの性能よりもはるかに低くなります。

したがって、工場出荷時のバッテリーの品質を保証するために、自己放電したバッテリーを取り外す必要があります。 2 容量、電圧、内部抵抗、白放電率など、一貫性を高めるためにリチウムイオン電池をグループ化します。 バッテリーの自己放電率がバッテリー パックに与える影響は重要な兆候です。

モジュールに組み立てられた後、各モノマーリチウムイオン電池の自己規律により、電圧はさまざまな程度に低下し、直列に保管またはサイクル充電中に現在等しいため、充電後にリチウムイオン電池モジュール内で過充電または未充填になる可能性があり、充放電回数とともに性能が徐々に低下します。 非ペアモノマー電池と比較した循環寿命。 そのため、バッテリーパックではリチウムイオン電池の自己規律性を正確に測定し、スクリーニングする必要があります。

3 バッテリー SOC 推定 補正負荷は残量とも呼ばれ、一定期間または長期間使用したバッテリーの残容量と完全に充電された状態の比率を表し、一般的に使用されます。 リチウムイオン電池のSOC推定において自己放電率は重要な参考値となります。 自己放電電流の後、SOC の開始値を補正することで、SOC 推定精度を向上させることができます。

一方では、顧客は残りの電力に応じて製品の時間や移動距離を推定することができ、他方では、BMS の SOC 予測精度により、バッテリーの過充電を効果的に防止し、バッテリー寿命を延ばすことができます。 .