Zašto litij-ionske baterije samopražnjenje, Kako mjeriti samopražnjenje?

Reakcija samoisustvalitij-ionska baterijaje neizbježno. Njegovo postojanje ne samo da dovodi do smanjenja vlastitog kapaciteta baterije, već i ozbiljno utječe na montažu baterije i vijek trajanja ciklusa. Stopa samopražnjenja litij-ionskih baterija općenito je 2% do 5% mjesečno, što može u potpunosti zadovoljiti zahtjeve uporabe pojedinačnih stanica.

Međutim, nakon što se jednolitijska baterija spoji u modul, karakteristike svake pojedinačne litijske baterije nisu u potpunosti dosljedne, tako da nakon svakog punjenja i pražnjenja, terminalni napon svake pojedinačne litijske baterije ne može postići potpunu konzistenciju, što će uzrokovati ako se u modulu pojave prekomjerne ili prenabijene ćelije, performanse stanične litijske baterije će se pogoršati. Kako se broj punjenja i pražnjenja povećava, stupanj pogoršanja dodatno će se pogoršati, a životni vijek ciklusa uvelike će se smanjiti u usporedbi s nesastavljenim pojedinačnim stanicama. Stoga je dubinsko istraživanje brzine samopraćenja litij-ionskih baterija hitna potreba za proizvodnjom baterije.

1

Čimbenici koji utječu na samopražnjenje

Fenomen samopražnjenja baterije odnosi se na pojavu spontanog gubitka kapaciteta baterije kada je ostavljena u otvorenom krugu, a naziva se i kapacitet zadržavanja punjenja. Samoizljedovolj se općenito može podijeliti u dvije vrste: reverzibilno samopražnjenje i nepovratno samopražnjenje. Kapacitet gubitka može se nadoknaditi reverzibilno za reverzibilno samopražnjenje, princip je sličan normalnoj reakciji pražnjenja baterije. Samopražnjenje koje se ne može nadoknaditi gubitak kapaciteta je nepovratno samopražnjenje. Glavni razlog je da se u bateriji pojavila nepovratna reakcija, uključujući reakciju pozitivne elektrode i elektrolita, reakciju negativne elektrode i elektrolita, reakciju uzrokovanu nečistoćama elektrolita i vrijeme proizvodnje nepovratnih reakcija uzrokovanih mikro kratkim spojem uzrokovanim nečistoćama. Faktori samopražnjenja koji utječu na samopražnjenje su sljedeći.

1 Katodni materijal

Utjecaj pozitivnog materijala elektrode je uglavnom da se prijelazni metal i nečistoće pozitivnog materijala elektroda talože na negativnu elektrodu kako bi uzrokovali unutarnji kratki spoj, čime se povećava samopražnjenje litijske baterije. Yah-Mei Teng et al. proučavao je fizikalna i elektrokemijska svojstva dvaju katodnih materijala LiFePO4. Studija je pokazala da baterije s visokim sadržajem nečistoće željeza u sirovinama te tijekom punjenja i pražnjenja imaju visoku brzinu samopražnjenja i lošu stabilnost. Razlog tome je što željezo postupno smanjuje i taloži na negativne elektrode, probije separator, i uzrokuje kratki spoj u bateriji, što je rezultiralo većim self-iscjedak .

2 Materijal za cink

Utjecaj negativnog materijala elektrode na samopražnjenje uglavnom je posljedica nepovratne reakcije između negativnog materijala elektrode i elektrolita. Godine 2003., Aurbach i sur. predložili su smanjenje elektrolita za oslobađanje plina, izlažući površinu grafita elektrolitu. U procesu punjenja i pražnjenja, kada su umetnuti i izvađeni litij-ioni, grafitna struktura sloja lako se oštećuje, što rezultira velikom brzinom samopražnjenja.

3 Elektrolit

Utjecaj elektrolita uglavnom uključuje: koroziju površine negativne elektrode elektrolitom ili nečistoćama; otapanje materijala elektrode u elektrolitu; elektroda je prekrivena netopljivom krutom ili plinom razgrađuju elektrolita kako bi se formirao pasivizacijski sloj. Trenutno, veliki broj istraživača posvećen je razvoju novih aditiva za suzbijanje utjecaja elektrolita na samopražnjenje. Jun Liu et al. dodao je aditive kao što je VEC u NCM111 elektrolit baterije NCM111 i utvrdio da se učinkovitost ciklusa na visokoj temperaturi baterije poboljšala, a stopa samopražnjenja općenito je opala. Razlog je u tome što ti aditivi mogu poboljšati SEI film, čime se štiti negativna elektroda baterije.

4 Status pohrane

Opći faktori koji utječu na stanje pohrane su temperatura skladištenja i SOC baterije. Općenito, što je temperatura veća i veća soc, to je veće samopražnjenje baterije. Takashi i sur. provodi eksperimente propadanja kapaciteta na litij željezo fosfatnim baterijama u statičkim uvjetima. Rezultati pokazuju da se, kako se temperatura povećava, stopa zadržavanja kapaciteta postupno smanjuje s vremenom police, a brzina samopražnjenja baterije povećava se.

Liu Yunjian i drugi koristili komercijalni litij manganat bateriju i utvrdili da je kao baterija stanje punjenja povećao, relativni potencijal pozitivne elektrode postao sve veći i veći, a njegova oksidansnost postala jača i jača; relativni potencijal negativne elektrode postao je niži i niži, njegova redukcija postaje sve jača i jača, oboje mogu ubrzati taloženje Mn, što dovodi do povećanja stope samopražnjenja.

5 Ostali čimbenici

Postoje mnogi čimbenici koji utječu na brzinu samopražnjenja baterije. Osim gore navedenih, postoje uglavnom sljedeći aspekti: tijekom proizvodnog procesa, neravni generirani prilikom rezanja polnih dijelova, a nečistoće uvedene u bateriju zbog problema s proizvodnim okolišem, kao što su prašina, metalni prah na polnim komadima itd., mogu uzrokovati unutarnji mikro kratki spoj baterije; vanjski okoliš je vlažan, vanjski krug nije u potpunosti izoliran, a kućište baterije ima slabu izolaciju. Tu je vanjski elektronički krug tijekom skladištenja, što dovodi do samopražnjenja; Tijekom dugotrajnog skladištenja, lijepljenje između aktivnog materijala elektrode i strujnog kolektora ne uspije, što rezultira prolijevanjem i ljuštenjem aktivnog materijala, što dovodi do smanjenja kapaciteta i povećanja samopražnjenja. Svaki od gore navedenih čimbenika ili kombinacija višestrukih čimbenika može uzrokovati samopražnjenje ponašanje litij baterije, što ga čini teško pronaći uzrok samopražnjenja i procijeniti performanse pohrane baterije.

2

Mjerna metoda brzine samoisućenja

Iz gore navedene analize može se znati da je stopa samopražnja litij baterija općenito niska. Na samu brzinu samopražnjenja utječu čimbenici kao što su temperatura, broj ciklusa uporabe i SOC. Stoga je vrlo teško i dugotrajan točno izmjeriti samoizdavanje baterije.

1 Tradicionalna metoda mjerenja brzine samoisušanja

Trenutačno su tradicionalne metode otkrivanja samopražnjenja sljedeće:

1.1 Metoda izravnog mjerenja

Prvo, napunite bateriju koja se testira na određeno stanje napunjenosti i držite je otvorenom na određeno vrijeme, a zatim ispraznite bateriju kako biste odredili gubitak kapaciteta baterije. Stopa samopražnjenja:

U formuli: C je nazivni kapacitet baterije; C1 je kapacitet pražnjenja. Nakon što je krug otvoren, preostali kapacitet baterije može se dobiti pražnjenjem baterije. U ovom trenutku, baterija se puni i ispražnjuje nekoliko puta kako bi se odredio puni kapacitet baterije. Ova metoda može odrediti nepovratni gubitak kapaciteta i reverzibilni gubitak kapaciteta baterije.

1.2 Metoda mjerenja brzine prigušenja napona otvorenog kruga

Napon otvorenog kruga izravno je povezan s stanjem napunjenosti baterije SOC. To samo treba mjeriti stopu promjene baterije OCV tijekom vremenskog razdoblja, i to:

Metoda je jednostavna za rad, a samo treba zabilježiti napon baterije u bilo kojem vremenskom razdoblju, a zatim se stanje punjenja baterije u ovom trenutku može dobiti prema odgovarajućem odnosu između napona i baterije SOC. Kroz izračun propadanja nagib napona i kapaciteta propadanja koji odgovara vremenu jedinice, može se konačno dobiti brzina samoizdavanja baterije.

1.3 Metoda održavanja kapaciteta

Izmjerite željeni napon otvorenog kruga baterije ili količinu energije koju zahtijeva SOC kako biste dobili brzinu samopražnjenja baterije. To jest, održava se struja punjenja kada se mjeri napon otvorenog kruga baterije, a brzina samopražnjenja baterije može se smatrati izmjerenom strujom punjenja.

2 Stopa samoizražavanja brza metoda mjerenja

Budući da tradicionalna metoda mjerenja traje dugo, a točnost mjerenja je nedostatna, stopa samoizlašanja koristi se samo kao metoda za provjeru baterije u postupku otkrivanja baterije u većini slučajeva. Pojava velikog broja novih i praktičnih novih metoda mjerenja štedi puno vremena i truda za mjerenje samopražnjenja baterije.

2.1 Tehnologija digitalne kontrole

Digitalna tehnologija kontrole nova je metoda mjerenja samoizvršenja izvedena iz tradicionalne metode mjerenja samoizvršenja pomoću mikroračunala s jednim čipom i tako dalje. Ova metoda ima prednosti kratkog vremena mjerenja, visoke točnosti i jednostavne opreme.

2.2 Ekvivalentna metoda kruga

Ekvivalentna metoda kruga je potpuno nova metoda mjerenja samopražnjenja. Ova metoda simulira bateriju kao ekvivalentni krug, koji može brzo i učinkovito mjeriti brzinu samoizvršenja litij-ionska baterija.

3

Značaj mjerenja brzine samoisušenja

Kao važan indeks performansi litij-ionskih baterija, stopa samopražnjenja ima važan utjecaj na odabir i grupiranje baterija. Stoga je dalekosežnog značaja za mjerenje brzine samopražnjenja litij baterija.

1 Predviđanje problematične ćelije

U istoj seriji baterija, materijali i kontrole proizvodnje su u osnovi isti. Kada je bijelo pražnjenje pojedinačnih baterija očito preveliko, razlog je vjerojatno da će biti ozbiljan mikro kratki spoj zbog nečistoća i nerava piercing separator. Budući da je učinak mikro-kratkog spoja na bateriju spor i nepovratan. Stoga, u kratkom roku, performanse takvih baterija neće biti mnogo drugačiji od normalne baterije, ali kao unutarnja nepovratna reakcija postupno produbljuje nakon dugoročnog skladištenja, performanse baterije će biti daleko niža od tvorničkih performansi i drugih normalnih performansi baterije. Stoga, kako bi se osigurala kvaliteta tvorničkih baterija, moraju se ukloniti baterije s velikim samopražnjenjem.

2 Grupirajte baterije

Litij baterije trebaju bolju konzistenciju, uključujući kapacitet, napon, unutarnji otpor i brzinu ispuštanja bijele boje. Utjecaj brzine samopraćenja baterije na bateriju uglavnom je sljedeći: nakon sastavljanja modula, zbog različitih stopa samopražnjenja pojedinačnih litij baterija, napon će pasti u različite stupnjeve tijekom postupka regalnih ili biciklističkih postupaka, a punjenje u seriji Pod strujom, struja će biti jednaka ponovno, tako da će nakon svakog punjenja , u modulu litij-baterije može biti prenabijenih ili podnabijenih pojedinačnih ćelija. Kako se broj punjenja i pražnjenja povećava, performanse baterije postupno će se pogoršati, a životni vijek u usporedbi s nesastavljenim pojedinačnim stanicama, značajno je pao. Stoga, sklop baterije zahtijeva točno mjerenje i probira brzine samopražnjenja litij-ionskih baterija.

3 Korekcija procjene SOC-a baterije

Stanje punjenja naziva se i preostali kapacitet, koji predstavlja omjer preostalog kapaciteta nakon što se baterija koristi tijekom određenog vremenskog razdoblja ili dugotrajnog neiskorištenog i potpuno naplaćenog kapaciteta, obično izraženog kao postotak. Stopa samopražnjenja ima važnu referentnu vrijednost za soc procjenu litij-ionskih baterija. Korekcija početne vrijednosti SOC kroz samopražnjenje struje može poboljšati točnost soc procjene. S jedne strane, za kupca, iskoristivo vrijeme ili udaljenost vožnje proizvoda može se procijeniti na temelju preostale snage; s druge strane, točnost soc predviđanja BMS može se učinkovito poboljšati kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje baterije. Tijekom pražnjenja, čime se produljuje vijek trajanja baterije.