Nima uchun lityum-ion batareyalar o'z-o'zidan tushirish, o'z-o'zidan tushirishni qanday o'lchash kerak?

O'z-o'zidan tushirish reaktsiyasilityum ion batareyasimuqarrar. Uning mavjudligi nafaqat&# 39 batareyasining sig'imini pasayishiga olib keladi, balki&# 39 batareyasining yig'ilishi va ishlash muddatiga jiddiy ta'sir qiladi. Lityum-ion batareyalarning o'z-o'zidan tushirish darajasi odatda oyiga 2% dan 5% gacha, bu bitta hujayradan foydalanish talablarini to'liq qondira oladi.

Biroq, bitta lityum batareya modulga biriktirilgandan so'ng, har bir lityum batareyaning xususiyatlari to'liq mos kelmaydi, shuning uchun har bir zaryad va zaryadsizlanishdan keyin har bir lityum batareyaning terminal zo'riqishi to'liq mustahkamlikka erisha olmaydi, bu esa haddan tashqari zaryadlangan bo'lsa yoki haddan tashqari zaryadlangan hujayralar modulda paydo bo'lsa, hujayra lityum batareyasining ishlashi yomonlashadi. Zaryadlash va zaryadsizlanish soni oshgani sayin, buzilish darajasi yanada kuchayadi va tsiklning umr ko'rishi yig'ilmagan yakka hujayralarga nisbatan ancha kamayadi. Shuning uchun, lityum-ion batareyalarning o'z-o'zidan tushishi tezligini chuqur tadqiq qilish batareyalarni ishlab chiqarish uchun favqulodda ehtiyojdir.

1

O'z-o'zidan tushirishga ta'sir qiluvchi omillar

Batareyaning o'z-o'zidan zaryadsizlanishi hodisasi akkumulyator batareyasi ochiq kontaktlarning zanglashiga olib ketganda o'z-o'zidan yo'qolishi hodisasini anglatadi va zaryadni ushlab turish qobiliyati deb ham ataladi. O'z-o'zidan tushirishni odatda ikki turga bo'lish mumkin: qaytariladigan o'z-o'zidan tushirish va qaytarilmaydigan o'z-o'zidan tushirish. Qaytariladigan o'z-o'zidan tushirish uchun yo'qotish hajmi qaytarilishi mumkin, printsip batareyaning normal zaryadsizlanish reaktsiyasiga o'xshaydi. Imkoniyatning yo'qolishi uchun kompensatsiya qilinmaydigan o'z-o'zini oqizish qaytarib bo'lmaydigan o'ziyarishdir. Asosiy sabab shundaki, batareyaning ichida qaytarib bo'lmaydigan reaktsiya paydo bo'ldi, shu jumladan musbat elektrod va elektrolitning reaktsiyasi, salbiy elektrod va elektrolitning reaktsiyasi, elektrolitdagi aralashmalar natijasida hosil bo'lgan reaktsiya va ishlab chiqarish vaqti Olib borilgan aralashmalar natijasida kelib chiqqan mikroto'lqinli qisqa tutashuv natijasida kelib chiqadigan qaytarilmas reaktsiyalar. O'z-o'zidan tushirishning ta'sir etuvchi omillari quyidagilar.

1 Katod materiallari

Ijobiy elektrod materialining ta'siri asosan salbiy elektrodda o'tish metalli va aralashmalarning ichki elektrodga cho'kishi, ichki qisqa tutashuvga olib keladi va shu bilan lityum batareyaning o'z-o'zidan tushishini kuchaytiradi. Yah-Mei Teng va boshqalar. LiFePO4 ikkita katod materialining fizik va elektrokimyoviy xususiyatlarini o'rganildi. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, xom ashyo tarkibida zaryad olayotganda va zaryad olayotganda yuqori temir aralashmasi bo'lgan batareyalar yuqori darajada o'z-o'zidan zaryadga ega va barqaror emas. Buning sababi shundaki, temir asta-sekin salbiy elektrodda pasayadi va cho'kadi, ajratgichni teshadi va batareyada qisqa tutashuvga olib keladi va natijada o'z-o'zidan tushadi.

2 Anot materiallari

Salbiy elektrod materialining o'z-o'zidan tushishiga ta'siri asosan salbiy elektrod moddasi va elektrolit o'rtasidagi qaytarilmas reaktsiya tufayli yuzaga keladi. 2003 yil boshida Aurbach va boshqalar. elektrolitni gazni bo'shatish uchun kamaytirish, grafit yuzasini elektrolitga tushirishni taklif qildi. Zaryadlash va tushirish jarayonida, lityum ionlari joylashtirilib, qazib olinganda, grafit qatlamining tuzilishi osonlikcha shikastlanadi, natijada o'z-o'zidan tushish darajasi katta bo'ladi.

3 Elektrolit

Elektrolitning ta'siri asosan quyidagilarni o'z ichiga oladi: salbiy elektrodning sirtini elektrolit yoki aralashmalar bilan korroziya; elektrod materialining elektrolitda erishi; elektrod passivatsiya qatlamini hosil qilish uchun erimaydigan qattiq yoki elektrolit tomonidan parchalangan gaz bilan qoplangan. Hozirgi vaqtda ko'plab tadqiqotchilar elektrolitlarning o'z-o'zini tushirishga ta'sirini bostirish uchun yangi qo'shimchalarni ishlab chiqishga bag'ishlangan. Jun Liu va boshq. masalan, NCM111 batareya elektrolitiga VEC kabi qo'shimchalar qo'shildi va' batareyasining yuqori haroratli tsikl ko'rsatkichlari yaxshilandi va o'z-o'zidan tushirish tezligi umuman pasaydi. Buning sababi shundaki, ushbu qo'shimchalar SEI filmini yaxshilaydi va shu bilan batareyani salbiy elektroddan himoya qiladi.

4 Saqlash holati

Saqlash holatiga umumiy ta'sir qiluvchi omillar saqlash harorati va SOC batareyadir. Umuman olganda, harorat va SOC yuqori bo'lsa, batareyaning o'zi zaryadsizlanishi ham yuqori bo'ladi. Takashi va boshq. Lityum temir fosfat batareyalarida statik sharoitlarda sig'imi pasayishi bo'yicha tajribalar o'tkazildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, harorat oshgani sayin, sig'imning ushlab turish darajasi asta-sekin saqlash muddati bilan kamayadi va batareyaning o'zi zaryadsizlanishi tezligi oshadi.

Liu Yunjian va boshqalar tijorat lityum marganat quvvat batareyasini ishlatishdi va batareyaning' zaryadlanish holati oshishi bilan musbat elektrodning nisbiy potentsiali oshib bordi va uning oksidlanishi kuchayib bordi; manfiy elektrodning nisbiy potentsiali pastroq va pasaygan, uning qaytaruvchanligi kuchayib borgan sari kuchaymoqda, har ikkisi Mn yog'inlarini tezlashtirishi mumkin, bu o'z-o'zidan tushirish tezligining oshishiga olib keladi.

5 Boshqa omillar

Batareyaning o'z-o'zidan tushishi tezligiga ta'sir qiluvchi ko'plab omillar mavjud. Yuqorida aytib o'tilganlardan tashqari, asosan quyidagi jihatlar mavjud: ishlab chiqarish jarayonida qutb qismlari kesilganda hosil bo'lgan burmalar va ishlab chiqarish atrof-muhit muammolari tufayli batareyaga kiradigan moddalar, masalan, chang, metall kukuni va hokazo. qutb qismlari va boshqalar batareyaning ichki qisqa tutashuviga olib kelishi mumkin; tashqi muhit nam, tashqi tutashuv to'liq izolyatsiya qilinmagan va batareya korpusining izolyatsiyasi yomon. Saqlash paytida tashqi elektron kontaktlarning zanglashiga olib keladi, bu o'z-o'zidan tushirishga olib keladi; Uzoq muddatli saqlash paytida elektrod materialining faol moddasi va oqim kollektori o'rtasidagi aloqa muvaffaqiyatsiz bo'ladi, natijada faol material to'kiladi va tozalanadi, bu esa quvvatning pasayishiga va o'z-o'zidan tushirishning ko'payishiga olib keladi. Yuqoridagi omillarning har biri yoki bir nechta omillarning kombinatsiyasi lityum batareyaning o'zini o'zi zaryadsizlantirishga olib kelishi mumkin, bu esa o'z-o'zidan tushirish sababini topish va batareyaning ishlash ko'rsatkichini baholashni qiyinlashtiradi.

2

O'z-o'zidan tushirish tezligini o'lchash usuli

Yuqoridagi tahlildan ma'lum bo'lishicha, lityum batareyalarning o'z-o'zidan tushirish tezligi odatda past. O'z-o'zidan tushirish tezligining o'zi harorat, foydalanish davrlari soni va SOC kabi omillar ta'sirida bo'ladi. Shuning uchun batareyaning o'z-o'zidan tushishini to'g'ri o'lchash juda qiyin va vaqt talab etadi.

1 O'z-o'zidan tushirish tezligini an'anaviy o'lchash usuli

Hozirgi vaqtda o'z-o'zidan tushirishni aniqlashning an'anaviy usullari quyidagilar:

1.1 To'g'ridan-to'g'ri o'lchash usuli

Birinchidan, sinovdan o'tgan batareyani ma'lum bir zaryad holatiga keltiring va ma'lum vaqt davomida ochiq holda saqlang, so'ng batareyaning quvvatini yo'qotishini aniqlash uchun batareyani bo'shating. O'z-o'zidan tushirish darajasi:

Formulada: C - batareyaning nominal quvvati; C1 - tushirish hajmi. O'chirishni ochiq qoldirgandan so'ng, batareyaning qolgan quvvatini batareyani zaryadsizlantirish orqali olish mumkin. Ushbu vaqtda batareyaning to'liq quvvatini aniqlash uchun batareya bir necha marta zaryadlanadi va zaryadsizlanadi. Ushbu usul batareyaning qayta tiklanmaydigan quvvat yo'qotilishini va qaytariladigan quvvat yo'qotilishini aniqlashi mumkin.

1.2 Ochiq zanjirdagi kuchlanishning pasayishini o'lchash usuli

Ochiq elektr zo'riqishida batareya' SOC zaryadlanish holati bilan bevosita bog'liq. Faqat vaqt o'tishi bilan' batareyasining OCV o'zgarishi tezligini o'lchash kerak, ya'ni:

Usul juda sodda va har qanday vaqtda batareyaning kuchlanishini yozib olish kerak, shundan so'ng batareyaning zaryadlanish holati voltaj va batareya SOCning tegishli munosabatlariga ko'ra olinishi mumkin. . Kuchlanishning parchalanish qiyaligi va birlik vaqtiga mos keladigan parchalanish hajmini hisoblash orqali batareyaning o'z-o'zidan tushishi tezligini olish mumkin.

1.3 Imkoniyatlarni saqlash usuli

GG # 39 akkumulyatorining ochiq zanjirdagi kuchlanishini yoki&# 39 akkumulyatorining o'z-o'zidan tushish tezligini olish uchun SOC tomonidan talab qilinadigan quvvat miqdorini o'lchang. Ya'ni, batareyaning ochiq tutashuv zo'riqishini o'lchash paytida zaryadlash oqimi saqlanib qoladi va batareyaning o'z-o'zidan tushishi tezligini o'lchangan zaryad oqimi deb hisoblash mumkin.

2 O'z-o'zidan tushirish tezligini tez o'lchash usuli

O'lchashning an'anaviy usuli uzoq vaqt talab etadi va o'lchov aniqligi etarli emasligi sababli, o'z-o'zidan tushirish tezligi aksariyat hollarda batareyani aniqlash jarayonida batareyani skrining qilish usuli sifatida ishlatiladi. Ko'p sonli yangi va qulay yangi o'lchash usullarining paydo bo'lishi batareyaning o'z-o'zidan tushishini o'lchash uchun ko'p vaqt va kuch sarflaydi.

2.1 Raqamli boshqaruv texnologiyasi

Raqamli boshqaruv texnologiyasi bu bitta chipli mikrokompyuter va boshqalardan foydalangan holda an'anaviy o'z-o'zidan tushirishni o'lchash usulidan kelib chiqadigan yangi o'z-o'zidan tushirishni o'lchash usuli. Ushbu usul qisqa vaqtni o'lchash, yuqori aniqlik va oddiy uskunalarning afzalliklariga ega.

2.2 Ekvivalent tutashuv usuli

Tegishli elektron usuli - bu o'z-o'zidan tushirishning yangi usuli. Ushbu usul batareyani ekvivalent zanjir sifatida taqlid qiladi, bu lityum ion batareyasining o'z-o'zidan tushish tezligini tez va samarali ravishda o'lchashi mumkin.

3

O'z-o'zidan tushirish tezligini o'lchashning ahamiyati

Lityum ion batareyalarining muhim ishlash ko'rsatkichi sifatida, o'z-o'zidan tushirish tezligi batareyalarni tanlash va guruhlashda muhim ta'sir ko'rsatadi. Shuning uchun lityum batareyalarning o'z-o'zidan tushirish tezligini o'lchash juda muhim ahamiyatga ega.

1 Muammo xujayrasini taxmin qiling

Batareyalarning bir xil partiyasida materiallar va ishlab chiqarish nazorati asosan bir xil. Agar individual batareyalarning oq zaryadsizlanishi juda katta bo'lsa, sababi ifloslantiruvchi va ajratuvchi teshikka burkanganligi sababli jiddiy mikro qisqa tutashuv bo'lishi mumkin. Chunki batareyada mikroto'lqinli qisqa tutashuvning ta'siri sekin va qaytarilmasdir. Shu sababli, qisqa muddatda bunday batareyalarning ishlashi odatiy batareyalardan farq qilmaydi, ammo ichki qaytarilmas reaktsiya uzoq muddatli saqlashdan so'ng asta-sekin chuqurlashgani sababli batareyaning ishlash ko'rsatkichlari uning zavod ishlashi va boshqa ko'rsatkichlarga nisbatan ancha past bo'ladi. batareyaning normal ishlashi. Shuning uchun, zavod batareyalarining sifatini ta'minlash uchun katta hajmdagi o'z-o'zidan tushadigan batareyalarni yo'q qilish kerak.

2 Batareyalarni guruhlang

Lityum batareyalar quvvatlilik, kuchlanish, ichki qarshilik va oqartirish tezligini o'z ichiga olgan yaxshiroq mustahkamlikka muhtoj. Batareya to'plamidagi&# 39 batareyasining o'zini o'zi zaryadsizlantirish tezligi ta'siri quyidagicha: modul yig'ilgandan so'ng, individual lityum batareyalarning o'z-o'zidan tushishi tezligi tufayli kuchlanish o'zgaruvchan darajaga tushadi. javon yoki velosiped paytida va ketma-ket zaryadlash Oqim ostida oqim yana teng bo'ladi, shuning uchun har bir zaryaddan keyin lityum batareya modulida haddan tashqari zaryadlangan yoki kam zaryadlangan bitta hujayralar bo'lishi mumkin. Zaryadlash va zaryadsizlanish soni oshgani sayin, batareyaning ishlashi asta-sekin yomonlashadi va tsiklning ishlash muddati yig'ilmagan bitta hujayralar bilan taqqoslaganda, u sezilarli darajada kamaydi. Shuning uchun, batareyalarni yig'ish lityum-ion batareyalarni o'z-o'zidan tushirish tezligini aniq o'lchash va skrininglashni talab qiladi.

3 Batareya SOC-ni tuzatish

Zaryadlanish holati, shuningdek, batareya bir muncha vaqt ishlatilgandan yoki uzoq vaqt ishlatilmay qolganidan va uning to'liq zaryadlangan quvvatidan, odatda foiz sifatida ifoda etilgandan so'ng qolgan quvvatning nisbati bo'lgan qolgan quvvat deb ham ataladi. O'z-o'zidan tushirish tezligi lityum-ion batareyalarini SOC hisoblashda muhim ma'lumotga ega. O'z-o'zidan tushirish oqimi orqali SOCning boshlang'ich qiymatini to'g'rilash SOC hisoblashning aniqligini oshirishi mumkin. Bir tomondan, mijoz uchun mahsulotning foydalanish vaqti yoki haydash masofasi qolgan quvvat asosida hisoblanishi mumkin; boshqa tomondan, batareyaning haddan tashqari zaryadlanishini oldini olish uchun BMSning SOC bashoratini aniqlik bilan yaxshilash mumkin. Batareya quvvati tugashi bilan batareyaning ishlash muddati uzayadi.