การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมปัจจัยการคายประจุเองและวิธีการวัด

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Soláthraí Stáisiún Cumhachta Inaistrithe

เอกสารนี้จะบรรยายถึงผลกระทบของวัสดุอิเล็กโทรดบวก วัสดุอิเล็กโทรดลบ อิเล็กโทรไลต์ และสภาพแวดล้อมในการจัดเก็บต่ออัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ในเวลาเดียวกัน ยังแนะนำวิธีการวัดอัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน และวิธีการวัดอัตราการคายประจุเองแบบรวดเร็วแบบใหม่ จากวิศวกรเทคโนโลยีขั้นสูง Guoxuan ยินดีต้อนรับทุกคนสู่การแบ่งปัน! ปฏิกิริยาการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่สามารถป้องกันได้ แต่ไม่เพียงแต่การลดลงของแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อแบตเตอรี่หรืออายุการใช้งานของวงจรอีกด้วย

อัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยทั่วไปอยู่ที่ 2% ถึง 5% ต่อเดือน และสามารถตอบสนองความต้องการของแบตเตอรี่โมโนเมอร์ได้อย่างเต็มที่ อย่างไรก็ตาม เมื่อประกอบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโมโนเมอร์เป็นโมดูลแล้ว เนื่องจากลักษณะเฉพาะของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโมโนเมอร์แต่ละก้อน แรงดันไฟฟ้าปลายทางของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโมโนเมอร์แต่ละก้อนไม่สามารถสม่ำเสมอได้อย่างสมบูรณ์หลังการชาร์จและการคายประจุแต่ละครั้ง ดังนั้น เมื่อแบตเตอรี่โมโนเมอร์ปรากฏขึ้นในโมดูลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโมโนเมอร์ก็จะลดลง เมื่อจำนวนการชาร์จและการปล่อยประจุเพิ่มขึ้น ระดับความเสื่อมสภาพจะเลวร้ายลงไปอีก และอายุการใช้งานลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่โมโนเมอร์ที่ไม่จับคู่

ดังนั้นการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับอัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีความจำเป็นเร่งด่วนในการผลิตแบตเตอรี่ ประการแรก การคายประจุเองของปัจจัยการคายประจุเอง ปรากฏการณ์การคายประจุเองของแบตเตอรี่หมายถึงปรากฏการณ์ของการสูญเสียตัวเองเมื่อแบตเตอรี่อยู่ในสถานะเปิด และยังเรียกอีกอย่างว่าความจุที่สามารถชาร์จได้ โดยทั่วไปการคายประจุเองสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ การคายประจุเองแบบกลับคืนได้และการคายประจุเองแบบกลับคืนไม่ได้

ความจุที่สูญเสียไปนั้นสามารถกลับคืนได้เพื่อชดเชยการคายประจุแบบกลับคืนได้ และหลักการก็คล้ายกับปฏิกิริยาการคายประจุปกติของแบตเตอรี่ ความจุที่สูญเสียไปนั้นไม่สามารถชดเชยการคายประจุเองแบบถาวรได้ และเหตุผลที่สำคัญก็คือภายในแบตเตอรี่เกิดการกระทำที่ไม่เหมาะสม ซึ่งรวมถึงขั้วบวกและปฏิกิริยาของอิเล็กโทรไลต์ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ปฏิกิริยาที่เกิดจากอิเล็กโทรไลต์เอง และเมื่อผลิตปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ซึ่งเกิดจากการลัดวงจรขนาดเล็กที่เกิดจากสิ่งเจือปน ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการปลดปล่อยตัวเองมีดังที่อธิบายไว้ด้านล่าง

1 อิทธิพลของวัสดุอิเล็กโทรดบวกมีความสำคัญคือ โลหะทรานสิชั่นของวัสดุอิเล็กโทรดบวกและสิ่งเจือปนจะถูกคายประจุในช่วงสั้นๆ ภายในตะกอนของอิเล็กโทรดลบ ทำให้เกิดการคายประจุใหม่จากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ยาห์-เมเต็ง และคณะ ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางไฟฟ้าเคมีของวัสดุบวก LIFEPO4 สองชนิด

จากการศึกษาพบว่าอัตราการคายประจุเองของปริมาณสิ่งเจือปนเหล็กในวัตถุดิบและกระบวนการชาร์จและคายประจุมีค่าสูง สาเหตุก็คือเหล็กจะค่อยๆ ลดลงโดยอิเล็กโทรดลบ เจาะไดอะแฟรม ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในแบตเตอรี่ ส่งผลให้มีการคายประจุเองสูงขึ้น 2 ผลของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบต่อการคายประจุเองเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบและอิเล็กโทรไลต์ ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2546 Aurbach et al.

เสนอให้มีการฟื้นฟูอิเล็กโทรไลต์และปล่อยก๊าซออกเพื่อให้พื้นผิวของส่วนกราไฟต์สัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ ในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ ลิเธียมไอออนมีโครงสร้างแบบชั้นกราไฟต์โดยเนื้อแท้ซึ่งจะถูกทำลายได้ง่าย ส่งผลให้มีอัตราการคายประจุเองที่สูงกว่า 3 ผลกระทบของสารละลายอิเล็กโทรไลต์อิเล็กโทรไลต์: การกัดกร่อนของอิเล็กโทรไลต์หรือสิ่งเจือปนบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดลบ วัสดุอิเล็กโทรดจะละลายในอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรดจะถูกละลายโดยสารละลายอิเล็กโทรไลต์ถูกละลายโดยของแข็งหรือก๊าซที่ไม่ละลายน้ำเพื่อสร้างชั้นการทำให้เฉื่อย ฯลฯ

ในปัจจุบันนักวิจัยจำนวนมากมุ่งมั่นที่จะพัฒนาสารเติมแต่งใหม่ๆ เพื่อยับยั้งผลกระทบของอิเล็กโทรไลต์ต่อการปลดปล่อยตัวเอง จุนหลิว และคณะ สารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ MCN111 เพื่อเพิ่มสารเติมแต่ง พบว่าประสิทธิภาพในรอบอุณหภูมิสูงของแบตเตอรี่ได้รับการปรับปรุง และอัตราการคายประจุเองโดยทั่วไปจะลดลง

สาเหตุคือสารเติมแต่งเหล่านี้สามารถปรับปรุงเมมเบรน SEI เพื่อปกป้องขั้วลบของแบตเตอรี่ได้ 4 สถานะการจัดเก็บ สถานะการจัดเก็บ ปัจจัยที่มีอิทธิพลโดยทั่วไปคือ อุณหภูมิในการจัดเก็บและ SOC ของแบตเตอรี่ โดยทั่วไป ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น SOC ก็จะยิ่งสูงขึ้น และอัตราการคายประจุของแบตเตอรี่ก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

ทาคาชิ และคณะ การทดลองที่มีความสามารถในการใช้แบตเตอรี่ไอออนฟอสเฟตภายใต้เงื่อนไขการรีเซ็ต ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าอัตราการเก็บรักษาความจุลดลงตามระยะเวลาการเก็บรักษาและแบตเตอรี่ก็เพิ่มขึ้น

Liu Yunjian และคนอื่นๆ ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีสเชิงพาณิชย์ที่ใช้พลังงาน พบว่าศักย์สัมพันธ์ของขั้วบวกมีเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ศักย์สัมพันธ์ของอิเล็กโทรดลบมีค่าต่ำมากขึ้นเรื่อยๆ คุณสมบัติการรีดิวซ์ของอิเล็กโทรดยังแข็งแกร่งมากขึ้นด้วย ทั้งสองอย่างสามารถเร่งการตกตะกอน MN ได้ ส่งผลให้อัตราการคายประจุของตัวเองเพิ่มขึ้น

ปัจจัยอื่นๆ 5 ประการที่ส่งผลต่อปัจจัยอัตราการคายประจุของแบตเตอรี่ นอกเหนือจากปัจจัยหลายประการที่อธิบายไว้ข้างต้นแล้ว ยังมีประเด็นต่อไปนี้ด้วย: ในกระบวนการผลิต จะมีการนำเสี้ยนที่เกิดขึ้นเมื่อตัดเสาและสภาพแวดล้อมการผลิตเข้าไปในแบตเตอรี่ สิ่งสกปรกต่างๆ เช่น ฝุ่น ผงโลหะบนแผ่นโลหะ ฯลฯ อาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในแบตเตอรี่ได้ เมื่อสภาพแวดล้อมภายนอกเปียก จะมีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก ฉนวนสายด้านนอกไม่แข็งแรงเพียงพอ เคสแบตเตอรี่มีคุณภาพไม่ดี ส่งผลให้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายนอกเกิดการคายประจุเอง เมื่อจัดเก็บเป็นเวลานาน วัสดุที่ใช้งานของวัสดุอิเล็กโทรดและการยึดติดของตัวรวบรวมกระแสไฟฟ้าจะส่งผลให้ความจุลดลง และการคายประจุเองจะเพิ่มขึ้น

ปัจจัยที่กล่าวมาข้างต้นแต่ละปัจจัยหรือการรวมกันของปัจจัยหลายประการสามารถทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกิดพฤติกรรมการคายประจุเองได้ ซึ่งยากที่จะค้นหาและประเมินประสิทธิภาพในการจัดเก็บของแบตเตอรี่ ประการที่สอง วิธีการวัดอัตราการคายประจุเองสามารถดูได้จากการวิเคราะห์ข้างต้น เนื่องจากอัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยทั่วไปจะต่ำ อัตราการคายประจุเองนั้นได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ รอบการใช้งาน และ SOC ดังนั้น การวัดการคายประจุเองของแบตเตอรี่อย่างแม่นยำจึงทำได้ยากและใช้เวลานานมาก

1 อัตราการคายประจุเอง วิธีการวัดแบบดั้งเดิม ในปัจจุบัน วิธีการตรวจจับการคายประจุเองแบบดั้งเดิมมี 3 ประเภท ดังนี้: การคายประจุเพื่อตรวจสอบการสูญเสียความจุของแบตเตอรี่ อัตราการคายประจุเองคือ: ในรูปแบบ: c คือความจุที่กำหนดของแบตเตอรี่; C1 คือความจุในการคายประจุ หลังจากเปิดช่องแล้ว สามารถรับความจุที่เหลือของแบตเตอรี่สำหรับแบตเตอรี่ได้

ในขณะนี้เซลล์แบตเตอรี่จะได้รับการชาร์จและดำเนินการปล่อยประจุใหม่อีกครั้ง ตรวจสอบความจุเต็มรูปแบบของกระเทียมไฟฟ้าในขณะนี้ วิธีนี้สามารถระบุได้ว่าแบตเตอรี่ไม่ใช่ภาวะสูญเสียความจุแบบกลับคืนได้ และภาวะสูญเสียความจุแบบกลับคืนได้ ● วิธีการวัดอัตราการลดทอนแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดและสถานะการชาร์จแบตเตอรี่ SOC มีความสัมพันธ์กันโดยตรง ตราบใดที่วัดอัตราการเปลี่ยนแปลงของ OCV ของแบตเตอรี่ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง นั่นคือ วิธีนี้ง่ายมาก เพียงแค่บันทึกแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในช่วงเวลาใดก็ได้

นอกจากนี้ ยังสามารถรับสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ได้ตามความสอดคล้องระหว่างแรงดันไฟฟ้าและ SOC ของแบตเตอรี่อีกด้วย อัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่สามารถรับได้จากการคำนวณการลดทอนแรงดันไฟฟ้าและการคำนวณความสามารถในการลดทอนที่สอดคล้องกับเวลาหน่วย ● วิธีการรักษาความจุ วัดแรงดันเปิดที่ต้องการของแบตเตอรี่หรือพลังงานที่จำเป็นในการบันทึก ซึ่งเป็นผลมาจากอัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่

นั่นคือกระแสการชาร์จเมื่อแบตเตอรี่เปิดวงจรและอัตราการคายประจุของแบตเตอรี่สามารถถือเป็นกระแสการชาร์จที่วัดได้ 2 วิธีการวัดอัตราการคายประจุเองแบบรวดเร็ว เนื่องจากวิธีการวัดแบบเดิมนั้นใช้เวลานาน อัตราการคายประจุเองจึงเป็นเพียงวิธีการกรองแบตเตอรี่ในกระบวนการตรวจจับแบตเตอรี่เท่านั้น เนื่องจากวิธีการวัดแบบเดิมนั้นใช้เวลานาน การเกิดขึ้นของวิธีการวัดใหม่ๆ ที่สะดวกสบายจำนวนมาก ช่วยประหยัดเวลาและพลังงานในการวัดการปล่อยประจุแบตเตอรี่ได้มาก

● เทคโนโลยีการควบคุมแบบดิจิทัล เทคโนโลยีการควบคุมแบบดิจิทัลเป็นวิธีการวัดการคายประจุด้วยตนเองแบบใหม่ ซึ่งเป็นวิธีการวัดการคายประจุด้วยตนเองที่ได้มาโดยอาศัยวิธีการวัดการคายประจุด้วยตนเองแบบดั้งเดิม วิธีนี้มีข้อดีคือ มีขนาดสั้น ความแม่นยำสูง และอุปกรณ์เรียบง่าย ● วิธีวงจรเทียบเท่าวงจรเทียบเท่าเป็นวิธีการวัดการคายประจุเองแบบใหม่ซึ่งจำลองแบตเตอรี่ให้เป็นวงจรเทียบเท่าที่สามารถวัดอัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

ประการที่สาม การวัดความหมายของอัตราการคายประจุเอง เนื่องจากเป็นดัชนีประสิทธิภาพที่สำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จึงมีผลกระทบสำคัญต่อการคัดกรองและความพึงพอใจของแบตเตอรี่ ดังนั้น อัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง 1 ทำนายปัญหาของกระสวยเดียวกันในกระสวยเดียวกัน วัสดุที่ใช้ วัสดุที่ใช้ และการควบคุมการผลิตนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกัน เมื่อแบตเตอรี่แต่ละก้อนมีขนาดใหญ่อย่างเห็นได้ชัด สาเหตุน่าจะมาจากสิ่งเจือปนและไดอะแฟรมเจาะที่มีเสี้ยน

ไฟฟ้าลัดวงจรไมโคร เพราะผลกระทบของไฟฟ้าลัดวงจรต่อแบตเตอรี่นั้นช้าและไม่สามารถกลับคืนได้ ดังนั้น ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ดังกล่าวจึงไม่แตกต่างจากแบตเตอรี่ทั่วไปมากนักในช่วงระยะเวลาสั้นๆ แต่เมื่อปฏิกิริยาภายในที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ค่อยๆ รุนแรงขึ้น ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ก็จะต่ำกว่าประสิทธิภาพจากโรงงานและประสิทธิภาพแบตเตอรี่ทั่วไปอื่นๆ มาก

ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจถึงคุณภาพของแบตเตอรี่ของโรงงาน จำเป็นต้องถอดแบตเตอรี่ที่คายประจุเองออก 2. การจัดกลุ่มแบตเตอรี่ เพื่อจัดกลุ่มแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนให้มีความสม่ำเสมอมากขึ้น รวมถึงความจุ แรงดันไฟ ความต้านทานภายใน อัตราการคายประจุขาว เป็นต้น ผลกระทบของอัตราการคายประจุของแบตเตอรี่ต่อชุดแบตเตอรี่ถือเป็นสัญญาณที่สำคัญ

เมื่อประกอบเป็นโมดูลแล้ว เนื่องจากความมีวินัยในตนเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโมโนเมอร์แต่ละก้อน แรงดันไฟจะลดลงในระดับที่แตกต่างกัน โดยจะลดลงแบบอนุกรมระหว่างการพักแบตเตอรี่หรือรอบการชาร์จ ในระหว่างการชาร์จ แรงดันไฟจะเท่ากันในปัจจุบัน จึงอาจมีการชาร์จเกินหรือไม่ได้เติมไฟในโมดูลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหลังจากการชาร์จ และประสิทธิภาพจะลดลงทีละน้อยตามจำนวนครั้งที่ชาร์จและคายประจุ อายุการใช้งานหมุนเวียนเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่โมโนเมอร์ที่ไม่จับคู่ ดังนั้น ชุดแบตเตอรี่จึงต้องมีการวัดที่แม่นยำและการคัดกรองวินัยในตนเองของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

3 การประมาณค่า SOC ของแบตเตอรี่ การแก้ไขโหลดนั้นเรียกอีกอย่างว่าพลังงานที่เหลืออยู่ ซึ่งแสดงถึงอัตราส่วนระหว่างแบตเตอรี่ที่ใช้ในช่วงระยะเวลาหนึ่งหรือในระยะยาวที่รักษาความจุที่เหลืออยู่และสถานะการชาร์จเต็ม ซึ่งมักใช้กันทั่วไป อัตราการคายประจุเองเกี่ยวกับการประมาณ SOC ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีค่าอ้างอิงที่สำคัญ หลังจากกระแสคายประจุเอง การแก้ไขค่าเริ่มต้นของ SOC สามารถปรับปรุงความแม่นยำในการประมาณ SOC ได้

ในแง่หนึ่ง ลูกค้าสามารถประมาณเวลาหรือระยะทางการเดินทางของผลิตภัณฑ์ตามพลังงานที่เหลืออยู่ ในอีกแง่หนึ่ง ความแม่นยำในการคาดการณ์ SOC ของ BMS สามารถป้องกันการชาร์จแบตเตอรี่เกิน Overlant ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ .