Hệ số cộng hưởng tự xả của pin lithium khi sạc và phương pháp đo

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Προμηθευτής φορητών σταθμών παραγωγής ενέργειας

Bài báo này mô tả tác động của vật liệu điện cực dương, vật liệu điện cực âm, chất điện phân và môi trường lưu trữ đến tốc độ tự xả của pin lithium ion. Đồng thời, giới thiệu phương pháp đo tốc độ tự xả của pin lithium-ion truyền thống hiện đang được sử dụng phổ biến và phương pháp đo nhanh tốc độ tự xả mới. Từ kỹ sư công nghệ cao Guoxuan, chào mừng mọi người chia sẻ! Phản ứng tự xả của pin lithium-ion không thể phòng ngừa được, nhưng không chỉ làm giảm tuổi thọ của pin mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ của pin hoặc chu kỳ.

Tỷ lệ tự xả của pin lithium-ion thường là 2% đến 5% mỗi tháng và có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của pin monome. Tuy nhiên, sau khi pin lithium ion monome được lắp ráp thành mô-đun, do đặc điểm của từng pin lithium ion monome, điện áp cuối của mỗi pin lithium ion monome không thể hoàn toàn đồng nhất sau mỗi lần sạc và xả, do đó, khi xuất hiện pin monome trong mô-đun pin lithium-ion, hiệu suất của pin lithium ion monome sẽ giảm sút. Khi số lần sạc và xả tăng lên, mức độ hư hỏng sẽ trầm trọng hơn và tuổi thọ chu kỳ giảm mạnh so với pin monome không ghép đôi.

Do đó, nghiên cứu sâu về tốc độ tự xả của pin lithium ion là nhu cầu cấp thiết của sản xuất pin. Đầu tiên, hiện tượng tự xả của hệ số tự xả pin là hiện tượng tự mất điện khi pin được sạc đầy, còn được gọi là dung lượng có thể sạc. Tự phóng điện thường có thể được chia thành hai loại: tự phóng điện có thể đảo ngược và tự phóng điện không thể đảo ngược.

Khả năng mất mát có thể đảo ngược để bù cho quá trình tự xả thuận nghịch và nguyên lý hoạt động tương tự như phản ứng xả bình thường của pin. Dung lượng tổn thất không thể bù trừ được sự tự phóng điện thành sự tự phóng điện không thể đảo ngược, và lý do quan trọng là bên trong pin đã xảy ra sự cố, bao gồm phản ứng giữa cực dương và chất điện phân, dung dịch điện phân, phản ứng do tự sinh chất điện phân gây ra và khi sản xuất phản ứng không thể đảo ngược do các mạch ngắn nhỏ do tạp chất gây ra. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tự phóng điện được mô tả dưới đây.

1 Ảnh hưởng quan trọng của vật liệu điện cực dương là kim loại chuyển tiếp và tạp chất của vật liệu điện cực dương bị phóng điện ngắn trong quá trình kết tủa điện cực âm, do đó mới được phóng điện từ pin lithium-ion. Yah-Meiteng và cộng sự Nghiên cứu tính chất vật lý và điện hóa của hai vật liệu LIFEPO4 dương tính.

Nghiên cứu phát hiện ra rằng, tỷ lệ tự xả của tạp chất sắt trong nguyên liệu thô và quá trình sạc xả cao, nguyên nhân là do sắt bị điện cực âm khử dần, đâm thủng màng ngăn, dẫn đến hiện tượng đoản mạch trong pin, do đó gây ra hiện tượng tự xả cao hơn. 2 Ảnh hưởng của vật liệu điện cực âm đến quá trình tự phóng điện rất quan trọng do phản ứng không thể đảo ngược giữa vật liệu điện cực âm và chất điện phân. Ngay từ năm 2003, Aurbach và cộng sự.

Đề xuất rằng chất điện phân được phục hồi và giải phóng khí, do đó bề mặt của phần than chì được tiếp xúc với chất điện phân. Trong quá trình sạc và xả, cấu trúc lớp than chì của ion lithium vốn dễ bị phá hủy, dẫn đến tỷ lệ tự xả lớn hơn. 3 Ảnh hưởng của dung dịch điện phân: sự ăn mòn của chất điện phân hoặc tạp chất trên bề mặt điện cực âm; vật liệu điện cực bị hòa tan trong chất điện phân; điện cực bị hòa tan bởi dung dịch điện phân bị hòa tan bởi chất rắn hoặc khí không hòa tan tạo thành lớp thụ động, v.v.

Hiện nay, có rất nhiều nhà nghiên cứu đang nỗ lực phát triển các chất phụ gia mới để ức chế tác động của chất điện phân lên quá trình tự phóng điện. Junliu và cộng sự Phụ gia điện phân pin MCN111 để thêm chất phụ gia, nhận thấy rằng hiệu suất chu kỳ nhiệt độ cao của pin được cải thiện và tỷ lệ tự xả nói chung được giảm xuống.

Lý do là các chất phụ gia này có thể cải thiện màng SEI để bảo vệ điện cực âm của pin. 4 Trạng thái lưu trữ Trạng thái lưu trữ Các yếu tố ảnh hưởng chung là nhiệt độ lưu trữ và SOC của pin. Nhìn chung, nhiệt độ càng cao, SOC càng cao, khả năng tự xả của pin càng lớn.

TAKASHI và cộng sự Thực hiện thí nghiệm có hiệu quả trên pin ion phosphate trong điều kiện thiết lập lại. Kết quả cho thấy tỷ lệ duy trì dung lượng giảm dần theo thời gian sử dụng, pin tăng lên.

Liu Yunjian và những người khác sử dụng pin lithium manganate thương mại. Người ta nhận thấy rằng điện thế tương đối của điện cực dương ngày càng cao hơn. Điện thế tương đối của điện cực âm ngày càng thấp, tính chất khử của nó cũng ngày càng mạnh hơn, cả hai đều có thể đẩy nhanh quá trình kết tủa MN, dẫn đến tăng tốc độ tự phóng điện.

5. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến tốc độ tự xả của pin, ngoài một số yếu tố được mô tả ở trên, còn có các khía cạnh sau: Trong quá trình sản xuất, các gờ xuất hiện khi cắt cực và môi trường sản xuất được đưa vào pin. Các tạp chất như bụi, bột kim loại trên tấm, v.v., những thứ này có thể gây ra hiện tượng đoản mạch vi mô bên trong pin; có mạch điện tử bên ngoài khi môi trường bên ngoài ẩm ướt, lớp cách điện của đường dây bên ngoài không hoàn toàn, vỏ pin kém, dẫn đến mạch điện tử bên ngoài, dẫn đến tự xả; trong quá trình lưu trữ lâu dài, vật liệu hoạt động của vật liệu điện cực và liên kết của bộ thu dòng điện, dẫn đến giảm dung lượng và tự xả tăng lên.

Mỗi yếu tố nêu trên hoặc sự kết hợp của nhiều yếu tố có thể gây ra hiện tượng tự xả của pin lithium-ion, điều này rất khó để tìm ra và ước tính hiệu suất lưu trữ của pin. Thứ hai, phương pháp đo tỷ lệ tự xả có thể được thấy qua phân tích trên, vì tỷ lệ tự xả của pin lithium ion thường thấp. Tốc độ tự xả bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, số chu kỳ sử dụng và SOC, do đó, việc đo chính xác tốc độ tự xả của pin rất khó và tốn thời gian.

1 Tỷ lệ tự xả Phương pháp đo truyền thống Hiện nay, phương pháp phát hiện tự xả truyền thống có ba loại sau: Xả để xác định mức độ mất dung lượng của pin. Tỷ lệ tự xả là: dưới dạng: c là dung lượng định mức của pin; C1 là dung lượng xả. Sau khi mở nắp, có thể thu được dung lượng còn lại của pin.

Lúc này, cell pin lại tiếp tục hoạt động chu kỳ nạp và xả, xác định dung lượng đầy đủ của tỏi điện tại thời điểm này. Phương pháp này có thể xác định được pin không bị mất dung lượng có thể đảo ngược và mất dung lượng có thể đảo ngược. ● Phương pháp đo tỷ lệ suy giảm điện áp mạch hở Điện áp mạch hở và trạng thái sạc pin SOC có mối quan hệ trực tiếp, miễn là đo tỷ lệ thay đổi OCV của pin trong một khoảng thời gian, nghĩa là phương pháp này đơn giản, chỉ cần ghi lại điện áp của pin trong bất kỳ thời điểm nào.

Ngoài ra, theo sự tương ứng giữa điện áp và SOC của pin, có thể biết được trạng thái sạc của pin. Tốc độ tự xả của pin có thể thu được bằng cách tính toán độ suy giảm điện áp và tính toán dung lượng suy giảm tương ứng với đơn vị thời gian. ● Phương pháp duy trì dung lượng Đo điện áp mở mong muốn của pin hoặc công suất cần thiết để tiết kiệm, do tốc độ tự xả của pin.

Nghĩa là, dòng điện sạc khi mạch hở của pin được đo và tốc độ tự xả của pin có thể được coi là dòng điện sạc được đo. 2 Phương pháp đo nhanh tốc độ tự xả Do phương pháp đo thông thường mất nhiều thời gian nên tốc độ tự xả chỉ là phương pháp lọc pin trong quá trình phát hiện pin do phương pháp đo thông thường mất nhiều thời gian. Sự xuất hiện của nhiều phương pháp đo mới và tiện lợi, tiết kiệm rất nhiều thời gian và năng lượng cho việc đo mức tự xả của pin.

● Công nghệ điều khiển số Công nghệ điều khiển số là phương pháp đo tự xả mới được phát triển dựa trên phương pháp đo tự xả truyền thống. Phương pháp này có ưu điểm là thời gian thực hiện ngắn, độ chính xác cao, thiết bị đơn giản. ● Phương pháp mạch tương đương là phương pháp đo tự xả mới, mô phỏng pin thành mạch tương đương, có thể đo nhanh chóng và hiệu quả tốc độ tự xả của pin lithium-ion.

Thứ ba, đo lường ý nghĩa của tỷ lệ tự xả Là một chỉ số hiệu suất quan trọng của pin lithium-ion, nó có tác động quan trọng đến quá trình sàng lọc và độ bền của pin, do đó tỷ lệ tự xả của pin lithium-ion có ý nghĩa sâu rộng. 1 Dự đoán vấn đề của cùng một ống chỉ trong cùng một ống chỉ, vật liệu sử dụng, vật liệu sử dụng và kiểm soát sản xuất về cơ bản là giống nhau. Khi pin riêng lẻ có kích thước lớn rõ ràng, lý do có thể là do tạp chất và màng ngăn có gờ.

Mạch ngắn. Bởi vì tác động của hiện tượng đoản mạch tới pin diễn ra chậm và không thể đảo ngược. Do đó, hiệu suất của loại pin này không khác nhiều so với pin thông thường trong thời gian ngắn, nhưng khi các phản ứng không thể đảo ngược bên trong dần dần sâu hơn, hiệu suất của pin sẽ thấp hơn nhiều so với hiệu suất ban đầu của nhà máy và hiệu suất của pin thông thường khác.

Do đó, để đảm bảo chất lượng của pin nhà máy, phải tháo pin tự xả. 2. Nhóm pin để nhóm pin lithium ion sao cho đồng nhất hơn, bao gồm dung lượng, điện áp, điện trở bên trong và tốc độ xả trắng, v.v. Tác động của tốc độ tự xả của pin lên bộ pin là một biểu hiện quan trọng.

Sau khi lắp ráp thành một mô-đun, do tính tự chủ của từng pin lithium ion monome, điện áp sẽ giảm theo các mức độ khác nhau, theo chu kỳ hoặc theo tuần tự khi sạc dưới mức, hiện tại bằng nhau, do đó có thể bị sạc quá mức hoặc không được nạp đầy trong mô-đun pin lithium-ion sau khi sạc và hiệu suất sẽ giảm dần theo số lần sạc và xả. Tuổi thọ tuần hoàn so với pin monome không ghép đôi. Do đó, bộ pin đòi hỏi phải đo lường và sàng lọc chính xác độ tự chủ của pin lithium ion.

3 Ước tính SOC của pin Việc hiệu chỉnh tải cũng được gọi là công suất còn lại, biểu thị tỷ lệ giữa dung lượng pin được sử dụng trong một khoảng thời gian hoặc lâu dài và trạng thái sạc đầy của pin, thường được sử dụng. Tỷ lệ tự xả ước tính về SOC của pin lithium ion có giá trị tham khảo quan trọng. Sau dòng điện tự xả, việc hiệu chỉnh giá trị ban đầu của SOC có thể cải thiện độ chính xác ước tính SOC.

Một mặt, khách hàng có thể ước tính thời gian hoặc quãng đường di chuyển của sản phẩm theo lượng điện còn lại; mặt khác, độ chính xác dự đoán SOC của BMS có thể ngăn ngừa hiệu quả tình trạng pin sạc quá mức, kéo dài tuổi thọ pin. .