Cómo mejorar la consistencia de las baterías de litio
Los vehículos de nueva energía son cada vez más populares. Cuando se utilizan baterías de litio como fuente de energía de vehículos eléctricos, debido a los requisitos de alta potencia y gran capacidad, las baterías de iones de litio individuales no pueden cumplir con los requisitos, por lo que las baterías de iones de litio deben conectarse en serie y en paralelo. Usado en combinación.
Sin embargo, la inconsistencia entre las celdas individuales a menudo causa problemas como una disminución excesiva de la capacidad y una vida corta del paquete de baterías durante el ciclo. La elección de baterías con un rendimiento lo más uniforme posible para la agrupación es de gran importancia para la promoción y aplicación de las baterías de iones de litio en las baterías eléctricas. Ahora haga un análisis sencillo desde varios aspectos:
1 Análisis de inconsistencias
1.1 Definición de inconsistencia La inconsistencia de un paquete de baterías de iones de litio se refiere a una cierta diferencia en parámetros como voltaje, capacidad, resistencia interna, vida, influencia de la temperatura y tasa de autodescarga después de las celdas individuales de la misma especificación y forma de modelo. una batería. Una vez fabricada la batería individual, existe una cierta diferencia en el rendimiento inicial en sí. Con el uso de baterías, estas diferencias de rendimiento continúan acumulándose. Al mismo tiempo, debido a que el entorno de uso de cada batería en el paquete de baterías no es exactamente el mismo, también hace que la inconsistencia de la batería individual se agrande gradualmente, lo que acelera la degradación del rendimiento de la batería y finalmente causa que el paquete de batería falla prematuramente. 1.2 Rendimiento de la inconsistencia La inconsistencia de las baterías de iones de litio se manifiesta principalmente en dos aspectos: la diferencia en los parámetros de rendimiento de la celda de la batería (capacidad de la batería, resistencia interna y tasa de autodescarga, etc.) y la diferencia en el estado de carga de la batería (SOC ). Dai Haifeng y col. encontró que la distribución de la diferencia de capacidad entre las celdas de la batería está cerca de la distribución de Weir, y la dispersión de la resistencia interna es más significativa que la de la capacidad, y la resistencia interna del mismo lote de baterías generalmente cumple con la ley de distribución normal , autodescarga La tasa también presenta una distribución aproximadamente normal. SOC caracteriza el estado de carga de la batería, que es la relación entre la capacidad restante de la batería y la capacidad nominal. Jie Jing y col. cree que debido a la inconsistencia de la batería, la tasa de caída de capacidad de la batería es diferente, lo que resulta en una diferencia en la capacidad máxima utilizable entre las baterías. La tasa de cambio de SOC de una batería de pequeña capacidad es más rápida que la de una batería de gran capacidad, y el voltaje de corte se alcanza más rápidamente durante la carga y descarga.
1.3 Causas de la inconsistencia Hay muchas razones para la inconsistencia de las baterías de iones de litio, principalmente en el proceso de fabricación y el proceso de uso. Todos los aspectos del proceso de fabricación, como la uniformidad de la lechada durante el procesamiento por lotes, el control de la densidad superficial y la tensión superficial durante el recubrimiento, etc., causarán la diferencia en el rendimiento de la celda individual. Luo Yu y col. estudió el impacto de los procesos de producción y fabricación de baterías de iones de litio en la consistencia de la batería, y se centró en el impacto del proceso de producción de baterías de iones de litio del sistema aglutinante a base de agua en la consistencia de la batería. Durante el uso de la batería, Xie Jiao y otros creen que el método de conexión, las piezas / dispositivos estructurales, las condiciones de funcionamiento y el entorno afectarán la consistencia del paquete de baterías. Debido a que la energía consumida por cada punto de conexión es inconsistente, el rendimiento y la tasa de envejecimiento de cada componente o estructura también son inconsistentes, por lo que el impacto en la batería también es inconsistente. Además, debido a la ubicación diferente de cada celda individual en la batería, la temperatura diferente y la degradación del rendimiento diferente, esto amplificará la inconsistencia de la celda única.
2 formas de mejorar la consistencia de la batería
2.1 Control del proceso productivo El control del proceso productivo se realiza principalmente desde dos vertientes: materias primas y procesos productivos. En términos de materias primas, intente seleccionar el mismo lote de materias primas para garantizar la consistencia del tamaño de partícula y el rendimiento de las materias primas. En el proceso de producción, todo el proceso de producción debe controlarse estrictamente, como garantizar que la lechada se agite uniformemente y no se coloque durante mucho tiempo, controlando la velocidad de la máquina de recubrimiento para garantizar el grosor y la uniformidad del recubrimiento, la apariencia de la pieza polar, y el pesaje y clasificación. , Controle el volumen de inyección, la formación, la separación del volumen, las condiciones de almacenamiento, etc. Luo Yu ha determinado los procesos clave que tienen un impacto significativo en la consistencia de las baterías de iones de litio a través de la investigación sobre la tecnología de preparación de las baterías de iones de litio, incluido el procesamiento por lotes. mezclado, recubrimiento, laminado, bobinado / laminado, inyección y formación de líquidos. También se realizan investigaciones y análisis en profundidad de la relación entre los parámetros clave del proceso y el rendimiento de la batería.
2.2 Control del proceso de configuración
El control del proceso de montaje se refiere principalmente a la clasificación de baterías. El paquete de baterías adopta baterías de especificaciones y modelos uniformes, y se debe medir el voltaje, la capacidad, la resistencia interna, etc. de las baterías para garantizar la consistencia del rendimiento inicial de las baterías. A través de la investigación, Xu Haitao et al. descubrió que cuando se ensambla el paquete de baterías, la diferencia de voltaje de las celdas individuales es un factor importante que afecta la consistencia de las celdas individuales al final de la carga y descarga del paquete de baterías. La diferencia en la resistencia interna de las celdas individuales hace que el paquete de baterías se cargue. Durante el proceso de descarga, la plataforma de voltaje de cada batería es bastante diferente. Wang Linxia y otros analizaron la inconsistencia de celdas individuales en paquetes de baterías en serie de iones de litio en paralelo y analizaron los principales factores que influyen en los paquetes de baterías en paralelo. El grado de influencia del paquete de baterías proporciona la base necesaria para el paquete de baterías ensamblado. Chen Ping y col. estudiaron la influencia de la tasa de descarga en la consistencia de la configuración de la batería y encontraron que con el aumento de la tasa de descarga se amplifica la inconsistencia de la batería, logrando el efecto de eliminar las baterías defectuosas.
2.3 Control del proceso de uso y mantenimiento para monitorizar la batería en tiempo real. La consistencia de la batería se analiza cuando se ensambla, lo que puede garantizar la consistencia de la batería en la etapa inicial de uso. La batería se monitorea en tiempo real durante el uso, y los problemas de consistencia durante el uso se pueden observar en tiempo real. Sin embargo, cuando la consistencia es pobre, el circuito de monitoreo cortará el circuito de carga y descarga y el rendimiento se reducirá. Debe encontrarse un equilibrio entre los dos. La batería de parámetros extremos también se puede ajustar o reemplazar a tiempo a través del monitoreo en tiempo real para garantizar que la inconsistencia del paquete de baterías no se expanda con el tiempo. Introducir un sistema de gestión equilibrado. Adopte la estrategia de ecualización y el circuito de ecualización adecuados para administrar la batería de manera inteligente. Las estrategias de balance comunes actuales incluyen la estrategia de balanceo basada en voltaje externo, la estrategia de balanceo basada en SOC y la estrategia de balanceo basada en capacidad. El circuito de ecualización se puede dividir en ecualización pasiva y ecualización activa según la forma de consumo de energía. Entre ellos, la ecualización activa puede realizar un flujo de energía sin pérdidas entre las baterías, que es un tema de investigación candente en el país y en el extranjero. Los métodos comúnmente utilizados en el equilibrio activo incluyen el método de derivación de la batería, el método del condensador conmutado, el método de inductancia conmutada y el método de conversión CC / CC.
Gestión térmica de la batería. Además de mantener la temperatura de funcionamiento del paquete de baterías dentro del rango óptimo, la gestión térmica de la batería también debe intentar garantizar la coherencia de las condiciones de temperatura entre las baterías, a fin de garantizar eficazmente la coherencia del rendimiento entre las baterías. Utilice estrategias de control razonables. Cuando la potencia de salida lo permita, intente reducir la profundidad de descarga de la batería y, al mismo tiempo, evite la sobrecarga de la batería, lo que puede prolongar la vida útil del paquete de baterías. Reforzar el mantenimiento de los paquetes de baterías. Realice una carga de mantenimiento de baja corriente en el paquete de baterías a intervalos regulares y preste atención a la limpieza.
3 Método de montaje de la batería de iones de litio
3.1 Método de adaptación de voltaje El método de adaptación de voltaje se puede dividir en método de adaptación de voltaje estático y método de adaptación de voltaje dinámico. El método de adaptación de voltaje estático también se denomina método de adaptación sin carga. No lleva carga y solo considera la batería en sí. Mide la tasa de autodescarga del estado de carga completa de la batería individual seleccionada después de decenas de días de reposo y los diferentes períodos de almacenamiento en el estado de carga completa. El voltaje de circuito abierto de la batería interna, este método es la operación más simple, pero no es precisa. El método de adaptación de voltaje dinámico investiga la situación del voltaje con carga, pero no tiene en cuenta factores como los cambios de carga, por lo que no es exacto.
3.2 El método de emparejamiento de capacidad estática carga y descarga la batería en las condiciones establecidas, calcula la capacidad a partir de la corriente de descarga y el tiempo de descarga, y empareja la batería de acuerdo con la capacidad. Este método es simple y fácil de implementar, pero solo puede reflejar que la batería tiene la misma capacidad bajo ciertas condiciones, no puede explicar las características de funcionamiento completas de la batería y tiene ciertas limitaciones.
3.3 El método de adaptación de la resistencia interna considera principalmente la resistencia interna de una sola batería. Este método puede lograr una medición rápida, pero debido a que la resistencia interna de la batería cambiará con el proceso de descarga, es difícil determinar con precisión la resistencia interna.
3.4 El método de coincidencia de múltiples parámetros considera simultáneamente la capacidad, la resistencia interna, el voltaje, la tasa de autodescarga y otras condiciones externas para evaluar de manera integral la batería y puede clasificar el paquete de baterías con mayor consistencia. Sin embargo, la premisa de este método es que la clasificación de un solo parámetro debe ser precisa y requiere mucho tiempo.
3.5 Método de agrupación de características dinámicas El método de agrupación de características dinámicas utiliza la curva característica de carga y descarga de la batería para clasificar las baterías y agruparlas. La curva de carga-descarga puede reflejar la mayoría de las características de la batería, y el uso del método de combinación de características dinámicas puede garantizar la consistencia de varios indicadores de rendimiento de la batería. Hay muchos datos en el método de comparación de características dinámicas, que generalmente se realiza mediante la cooperación de programas de computadora. Además, este método reduce la tasa de utilización del paquete de baterías, lo que no conduce a la reducción del costo de composición de la batería. La determinación de la curva estándar o curva de referencia también es un punto difícil en su implementación. 4. Conclusión
La razón de la inconsistencia de la batería está principalmente en la fabricación y uso de la batería.
Las medidas para mejorar la consistencia de la batería incluyen principalmente los siguientes tres aspectos:
1. Controlar estrictamente el proceso de producción desde dos aspectos de las materias primas y la tecnología de producción;
2. Utilice un método de clasificación más científico e intente seleccionar baterías con el mismo rendimiento inicial para la agrupación;
3. En el proceso de uso y mantenimiento de la batería, controle la batería en tiempo real, introduzca un sistema de gestión equilibrado, adopte una estrategia de control razonable, realice la gestión térmica de la batería y refuerce el mantenimiento del paquete de batería.
