Neden Lityum İyon Piller Kendiliğinden Boşalıyor, Kendiliğinden Boşalma Nasıl Ölçülür?

Kendi kendine deşarj reaksiyonuLityum iyon bataryakaçınılmazdır. Varlığı sadece pil&# 39'un kendi kapasitesinin azalmasına değil, aynı zamanda pil&# 39'un montajını ve çevrim ömrünü de ciddi şekilde etkiler. Lityum iyon pillerin kendi kendine deşarj oranı genellikle tek hücrelerin kullanım gereksinimlerini tam olarak karşılayabilen ayda% 2 ila% 5'tir.

Bununla birlikte, tek lityum pil bir modüle monte edildiğinde, her bir lityum pilin özellikleri tamamen tutarlı değildir, bu nedenle her şarj ve deşarjdan sonra, her bir lityum pilin terminal voltajı tam tutarlılığa ulaşamaz, bu da aşırı şarj edilirse veya aşırı boşalmış hücreler modülde görünüyorsa, lityum pilin performansı düşecektir. Şarj ve deşarj sayısı arttıkça, bozulma derecesi daha da artacaktır ve çevrim ömrü, birleştirilmemiş tek hücrelere kıyasla büyük ölçüde azalacaktır. Bu nedenle, lityum iyon pillerin kendi kendine deşarj oranı hakkında derinlemesine bir araştırma, pil üretimi için acil bir ihtiyaçtır.

1

Kendi kendine deşarjı etkileyen faktörler

Bataryanın kendi kendine deşarj olgusu, açık bir devrede bırakıldığında bataryanın kapasitesinin kendiliğinden kaybolması olgusunu ifade eder ve aynı zamanda şarj tutma kapasitesi olarak da adlandırılır. Kendi kendine deşarj genellikle iki türe ayrılabilir: geri dönüşümlü kendi kendine deşarj ve geri dönüşümsüz kendi kendine deşarj. Kayıp kapasitesi geri dönüşümlü kendi kendine deşarj için tersine çevrilebilir şekilde dengelenebilir, prensip normal akü deşarj reaksiyonuna benzer. Kapasite kaybı için telafi edilemeyen kendi kendine deşarj, geri dönüşü olmayan kendi kendine deşarjdır. Ana neden, pozitif elektrot ve elektrolit reaksiyonu, negatif elektrot ve elektrolit reaksiyonu, elektrolitteki kirliliklerin neden olduğu reaksiyon ve üretim süresi dahil olmak üzere pil içinde geri dönüşümsüz bir reaksiyonun oluşmasıdır. Taşınan safsızlıkların neden olduğu mikro kısa devrelerin neden olduğu geri dönüşümsüz reaksiyonlar. Kendi kendine deşarjı etkileyen faktörler aşağıdaki gibidir.

1 Katot malzemesi

Pozitif elektrot materyalinin etkisi esas olarak, geçiş elektrotunun ve pozitif elektrot materyalinin safsızlıklarının negatif bir elektrotta çökeltilerek iç kısa devreye neden olması, böylece lityum pilin kendi kendine deşarj olmasını sağlar. Yah-Mei Teng ve diğ. iki LiFePO4 katot materyalinin fiziksel ve elektrokimyasal özelliklerini incelemiştir. Çalışma, hammaddelerde ve şarj ve deşarj sırasında yüksek demir kirliliği içeriğine sahip pillerin yüksek bir kendi kendine deşarj oranına ve zayıf stabiliteye sahip olduğunu bulmuştur. Bunun nedeni, demirin negatif elektrotta kademeli olarak azalması ve çökmesi, ayırıcıyı delmesi ve aküde kısa devreye neden olması ve daha yüksek kendi kendine deşarj olmasına neden olmasıdır.

2 Anot malzemesi

Negatif elektrot materyalinin kendi kendine deşarj üzerindeki etkisi esas olarak negatif elektrot materyali ile elektrolit arasındaki geri dönüşümsüz reaksiyondan kaynaklanır. 2003'ün başlarında Aurbach ve ark. elektrolitin grafit yüzeyini elektrolite maruz bırakarak gazı serbest bırakmak için indirgenmesini önermiştir. Şarj etme ve boşaltma işleminde, lityum iyonları eklendiğinde ve çıkarıldığında, grafit tabakası yapısı kolayca zarar görebilir, bu da büyük bir kendi kendine deşarj oranıyla sonuçlanır.

3 Elektrolit

Elektrolitin etkisi esas olarak şunları içerir: negatif elektrot yüzeyinin elektrolit veya safsızlıklar tarafından korozyonu; elektrot malzemesinin elektrolit içinde çözülmesi; elektrot, bir pasifleştirme tabakası oluşturmak için elektrolit tarafından ayrıştırılan çözünmez bir katı veya gazla kaplanır. Şu anda, çok sayıda araştırmacı, elektrolitin kendi kendine deşarj üzerindeki etkisini baskılamak için yeni katkı maddelerinin geliştirilmesine adamıştır. Jun Liu ve diğ. NCM111 akü elektrolitine VEC gibi katkılar ekledi ve akü&# 39'un yüksek sıcaklık çevrim performansının iyileştiğini ve kendi kendine deşarj oranının genellikle düştüğünü buldu. Bunun nedeni, bu katkı maddelerinin SEI filmini iyileştirebilmesi ve böylece akü negatif elektrodunun korunabilmesidir.

4 Saklama durumu

Depolama durumunu etkileyen genel faktörler depolama sıcaklığı ve pil SOC'dir. Genel olarak, sıcaklık ne kadar yüksek ve SOC ne kadar yüksek olursa, pilin kendi kendine deşarj olması o kadar büyük olur. Takashi ve diğ. statik koşullar altında lityum demir fosfat piller üzerinde kapasite azaltma deneyleri gerçekleştirdi. Sonuçlar sıcaklık arttıkça, kapasite tutma oranının raf süresi ile birlikte kademeli olarak azaldığını ve pilin kendi kendine deşarj oranının arttığını göstermektedir.

Liu Yunjian ve diğerleri, ticari bir lityum manganat güç pili kullandılar ve pil&# 39'un şarj durumu arttıkça, pozitif elektrodun göreceli potansiyelinin yükseldiğini ve yükseltgenebileceğini ve daha güçlü hale geldiğini buldular; negatif elektrodun göreceli potansiyeli azaldı ve azaldı, indirgenebilirliği güçleniyor ve güçleniyor, her ikisi de Mn'nin çökelmesini hızlandırabilir, bu da kendi kendine deşarj oranında bir artışa neden olabilir.

5 Diğer faktörler

Pilin kendi kendine deşarj oranını etkileyen birçok faktör vardır. Yukarıda tanıtılanlara ek olarak, temel olarak aşağıdaki hususlar vardır: üretim sürecinde, kutup parçaları kesildiğinde oluşan çapaklar ve Toz, metal tozu gibi üretim ortamı sorunları nedeniyle aküye sokulan safsızlıklar kutup parçaları vb. pilin dahili mikro kısa devresine neden olabilir; harici ortam nemli, harici devre tamamen yalıtılmamış ve pil muhafazası yalıtımı zayıf. Depolama sırasında kendi kendine deşarja yol açan harici bir elektronik devre vardır; Uzun süreli depolama sırasında, elektrot malzemesinin aktif malzemesi ile akım toplayıcı arasındaki bağlanma başarısız olur, bu da aktif malzemenin dökülmesine ve soyulmasına neden olur, bu da kapasitede bir azalmaya ve kendi kendine deşarjda bir artışa yol açar. Yukarıdaki faktörlerin her biri veya birden fazla faktörün bir kombinasyonu, lityum pilin kendi kendine deşarj davranışına neden olabilir, bu da kendi kendine deşarj nedenini bulmayı ve pilin depolama performansını tahmin etmeyi zorlaştırır.

2

Kendi kendine deşarj oranı ölçüm yöntemi

Yukarıdaki analizden, lityum pillerin kendi kendine deşarj oranının genellikle düşük olduğu bilinmektedir. Kendi kendine deşarj oranının kendisi sıcaklık, kullanım döngüsü sayısı ve SOC gibi faktörlerden etkilenir. Bu nedenle, pilin kendi kendine deşarjını doğru bir şekilde ölçmek çok zor ve zaman alıcıdır.

1 Kendinden deşarj oranının geleneksel ölçüm yöntemi

Şu anda, geleneksel kendi kendine deşarj algılama yöntemleri aşağıdaki gibidir:

1.1 Doğrudan ölçüm yöntemi

İlk olarak, test edilen pili belirli bir şarj durumuna getirin ve bir süre açık tutun, ardından pilin kapasite kaybını belirlemek için pili boşaltın. Kendi kendine deşarj oranı:

Formülde: C pilin nominal kapasitesidir; C1 deşarj kapasitesidir. Devreyi açık bıraktıktan sonra, pilin şarjı biterek pilin kalan kapasitesi elde edilebilir. Şu anda, pilin tam kapasitesini belirlemek için pil birkaç kez şarj edilir ve boşaltılır. Bu yöntem, pilin geri döndürülemez kapasite kaybını ve tersinir kapasite kaybını belirleyebilir.

1.2 Açık devre voltaj zayıflama oranı ölçüm yöntemi

Açık devre voltajı doğrudan akünün' SOC şarj durumu ile ilgilidir. Sadece bir süre boyunca' OCV pilinin değişim hızını ölçmek gerekir, yani:

Yöntemin kullanımı basittir ve sadece pilin voltajını herhangi bir zamanda kaydetmesi gerekir ve daha sonra bu anda pilin şarj durumu, voltaj ve pil SOC arasındaki ilgili ilişkiye göre elde edilebilir. . Voltajın bozunma eğimi ve birim zamana karşılık gelen bozunma kapasitesi hesaplanarak, pilin kendi kendine deşarj oranı elde edilebilir.

1.3 Kapasite bakım yöntemi

Akü&# 39'un istenen açık devre voltajını veya SOC'nin akü&# 39'un kendi deşarj oranını elde etmek için ihtiyaç duyduğu güç miktarını ölçün. Yani, akü açık devre voltajı ölçüldüğünde şarj akımı korunur ve akünün kendi kendine deşarj oranı ölçülen şarj akımı olarak kabul edilebilir.

2 Kendiliğinden deşarj oranı hızlı ölçüm yöntemi

Geleneksel ölçüm yöntemi uzun sürdüğü ve ölçüm doğruluğu yetersiz olduğundan, kendi kendine deşarj oranı, çoğu durumda pili pil algılama işleminde taramak için bir yöntem olarak kullanılır. Çok sayıda yeni ve kullanışlı yeni ölçüm yönteminin ortaya çıkması, pilin kendi kendine deşarjının ölçülmesi için çok fazla zaman ve çaba tasarrufu sağlar.

2.1 Dijital kontrol teknolojisi

Dijital kontrol teknolojisi, tek çipli mikrobilgisayar kullanarak geleneksel kendi kendine deşarj ölçüm yönteminden türetilen yeni bir kendi kendine deşarj ölçüm yöntemidir. Bu yöntem, kısa ölçüm süresi, yüksek doğruluk ve basit ekipman avantajlarına sahiptir.

2.2 Eşdeğer devre yöntemi

Eşdeğer devre yöntemi yepyeni bir kendi kendine deşarj ölçüm yöntemidir. Bu yöntem, pili, lityum iyon pilin kendi kendine deşarj oranını hızlı ve etkili bir şekilde ölçebilen eşdeğer bir devre olarak simüle eder.

3

Kendi kendine deşarj oranını ölçmenin önemi

Lityum iyon pillerin önemli bir performans endeksi olarak, kendi kendine deşarj oranı pillerin seçimi ve gruplandırılması üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, lityum pillerin kendi kendine deşarj oranını ölçmek çok önemlidir.

1 Sorunlu hücreyi tahmin edin

Aynı pil grubunda, malzemeler ve üretim kontrolleri temel olarak aynıdır. Bireysel pillerin beyaz deşarjı çok büyük olduğunda, sebebinin ayırıcıyı delen kirlilik ve çapaklar nedeniyle ciddi bir mikro kısa devre olması muhtemeldir. Çünkü mikro kısa devrenin pil üzerindeki etkisi yavaş ve geri döndürülemez. Bu nedenle, kısa vadede, bu tür pillerin performansı normal pillerden çok farklı olmayacaktır, ancak uzun süreli depolamadan sonra dahili geri dönüşümsüz reaksiyon yavaş yavaş derinleştiğinden, pil performansı fabrika performansından ve diğerlerinden çok daha düşük olacaktır. normal pil performansı. Bu nedenle, fabrika pillerinin kalitesini sağlamak için, kendi kendine deşarj olan büyük piller elimine edilmelidir.

2 Pilleri gruplandırın

Lityum piller kapasite, voltaj, iç direnç ve beyaz deşarj oranı dahil olmak üzere daha iyi bir tutarlılığa ihtiyaç duyar. Pil&# 39'un kendi kendine deşarj oranının pil takımı üzerindeki etkisi temel olarak şu şekildedir: modül monte edildikten sonra, bireysel lityum pillerin farklı kendi kendine deşarj oranları nedeniyle voltaj değişken derecelere düşecektir raf veya döngü işlemi sırasında ve seri şarj sırasında Akım altında, akım tekrar eşit olacaktır, bu nedenle her şarjdan sonra lityum pil modülünde aşırı şarjlı veya düşük şarjlı tek hücreler olabilir. Şarj ve deşarj sayısı arttıkça, pil performansı yavaş yavaş bozulur ve çevrim ömrü Demonte olmayan tek hücrelerle karşılaştırıldığında önemli ölçüde düşmüştür. Bu nedenle, pil montajı, lityum iyon pillerin kendi kendine deşarj oranının doğru şekilde ölçülmesini ve taranmasını gerektirir.

3 Batarya SOC tahmininin düzeltilmesi

Şarj durumuna, pilin bir süre veya uzun süreli kullanılmadan sonra kalan kapasitenin oranını ve genellikle tam olarak yüzde olarak ifade edilen tam şarj kapasitesini temsil eden kalan kapasite de denir. Kendi kendine deşarj oranı, lityum iyon pillerin SOC tahmini için önemli bir referans değerine sahiptir. Kendi kendine deşarj akımı yoluyla başlangıç ​​SOC değerinin düzeltilmesi, SOC tahmininin doğruluğunu artırabilir. Bir yandan, müşteri için, ürünün kullanılabilir süresi veya sürüş mesafesi kalan güce göre tahmin edilebilir; Öte yandan, pilin aşırı şarjını önlemek için BMS'nin SOC tahmininin doğruluğu etkili bir şekilde geliştirilebilir. Aşırı deşarj, böylece pil ömrünü uzatır.