A lítium akkumulátorok öregedése hosszú távú, fokozatos folyamat, és az akkumulátor állapotát számos tényező befolyásolja, például a hőmérséklet, az áramerősség és a lekapcsolási feszültség. Jelenleg bizonyos eredményeket értek el az akkumulátor állapotának kutatása és modellezése terén. A kapcsolódó kutatások magukban foglalják az akkumulátor leromlási mechanizmusát és az öregedési tényező elemzését, az akkumulátor állapotának kezelését, az akkumulátor állapotának figyelését és becslését, az akkumulátor élettartamának előrejelzését stb.
Azonban még mindig hiányzik a lítiumelemek állapotának viszonylag teljes összefoglalása és áttekintése. Ez a cikk szisztematikusan mutatja be az akkumulátor egészségi állapotának kutatási állapotát és előrehaladását öt aspektusból: definíció, befolyásoló tényezők, értékelési modell, kutatási nehézségek és az akkumulátor egészségi állapotának kutatási jelentősége.
1. Az akkumulátor állapotának meghatározása
Az akkumulátor SOH jellemzi a jelenlegi akkumulátor elektromos energia tárolási képességét az új akkumulátorhoz képest, és százalékos formában ábrázolja az akkumulátor állapotát az élettartam kezdetétől az élettartamának végéig. Az akkumulátoroknak számos teljesítménymutatója van. Az SOH-nak számos meghatározása létezik itthon és külföldön, de hiányzik az egységes koncepció. Jelenleg az SOH definíciója elsősorban több szempontból tükröződik, mint például a kapacitás, az elektromosság, a belső ellenállás, a ciklusidők és a csúcsteljesítmény.
1 Kapacitás Meghatározás SOH
A legtöbb szakirodalom az SOH definíciójáról az akkumulátor kapacitásának csökkenésével foglalkozik, és az SOH definíciója a következő: A képletben: A ketrecben az akkumulátor jelenlegi kapacitása; A láda az akkumulátor névleges kapacitása.
2 Villamosenergia-definíció SOH
Az SOH villamosenergia-fogyasztás definíciója hasonló a kapacitás definíciójához, mivel az akkumulátor névleges kapacitásának van tényleges effektív kapacitása és maximális kapacitása, az akkumulátor tényleges kapacitása pedig némileg eltér a névleges névleges kapacitástól, ezért egyes szakirodalom definiálja SOH az akkumulátor kisülési kapacitása szempontjából.
3 A belső ellenállás határozza meg az SOH-t
Az akkumulátor belső ellenállásának növekedése fontos megnyilvánulása az akkumulátor öregedésének, és ez az oka az akkumulátor további öregedésének is. Sok szakirodalom a belső ellenállást használja az SOH meghatározására.
4 A hátralévő ciklusok száma határozza meg az SOH-t
Azon kívül, hogy az akkumulátor teljesítménymutatóit, például kapacitást és belső ellenállást használnak az SOH meghatározásához, vannak olyan szakirodalom is, amelyek az akkumulátor SOH-ját az akkumulátor hátralévő ciklusainak számával határozzák meg.
A fenti négy típusú akkumulátor SOH meghatározása viszonylag gyakori a szakirodalomban. A kapacitás és a villamos energia definíciója rendkívül működőképes, de a kapacitás az akkumulátor külső teljesítménye, míg a belső ellenállás és a hátralévő idő definíciójának működőképessége nem erős. A belső ellenállás az SOC-hoz és a hőmérséklethez kapcsolódik, és nem könnyű mérni. A hátralévő ciklusok számát és a ciklusok teljes számát nem könnyű mérni. nem lehet pontosan megjósolni.
2. A lítium akkumulátorok egészségi állapotát befolyásoló tényezők
Az elmúlt években számos hazai és külföldi szakirodalom foglalkozott a lítium akkumulátorok öregedési mechanizmusával és törvényével. Általában úgy gondolják, hogy a lítium-ion-lerakódás, a SEI film megvastagodása és az aktív anyagok elvesztése az akkumulátor öregedésének és a kapacitás csökkenésének fő oka. A lítium akkumulátorokkal való visszaélés felgyorsítja az akkumulátor öregedését, és az akkumulátorok normál töltése és kisütése szintén befolyásolja az akkumulátor állapotát, és felgyorsítja az akkumulátor öregedését.
1 A hőmérséklet hatása az akkumulátor SOH-ra
Általában a hőmérsékletet tekintik az akkumulátor állapotát befolyásoló fő tényezőnek. A hőmérséklet kettős hatással van az akkumulátor teljesítményére. Egyrészt a magas hőmérséklet felgyorsítja a kémiai reakciót az akkumulátor belsejében, és javítja az akkumulátor hatékonyságát és teljesítményét. Ugyanakkor a magas hőmérséklet néhány visszafordíthatatlan kémiai reakciót is felgyorsít. A reakció végbemegy, ami az akkumulátor aktív anyagának csökkenését eredményezi, ami az akkumulátor öregedését és kapacitáscsökkenését okozza. A kísérleti adatok azt mutatják, hogy a magas hőmérséklet felgyorsítja az akkumulátor elektróda SEI filmjének növekedését, és megnő a lítium-ionok SEI filmbe való behatolási nehézsége, ami egyenértékű az akkumulátor belső ellenállásának növekedésével.
2 A töltési és kisütési áram sebességének hatása az akkumulátor SOH-jára
A töltési és kisütési sebesség befolyásolja az akkumulátor élettartamát. A Sony 18650 akkumulátort 300 cikluson keresztül tesztelték három különböző kisütési sebesség mellett. Ugyanakkor a nagy sebességű kisülés több hőt termel az akkumulátor belsejében, ami felgyorsítja az akkumulátor öregedését. Az elektronmikroszkóp alatt megfigyelhető, hogy a nagy sebességű kisülési akkumulátor elektródfelületén lévő SEI film vastagabb, mint a kis sebességű kisüléseké.
3 A kisülési mélység hatása az akkumulátor SOH-ra
Az akkumulátor töltési és kisütési mélysége hatással van az akkumulátor egészségére és öregedésére. Úgy gondolják, hogy az akkumulátor teljes átviteli energiát halmozott fel, és az akkumulátor kapacitáscsökkenésének és öregedésének elemzését a teljes átviteli energia alapján végzik el. Gao Fei et al. elemezte az akkumulátor felhalmozott átviteli energiája és az akkumulátor kapacitáscsökkenése közötti összefüggést a lítium akkumulátorok különböző kisütési mélységű ciklustesztjein keresztül, és arra a következtetésre jutott, hogy mielőtt az akkumulátor kapacitása 85%-ra csökkenne, az akkumulátor akkumulatív átviteli energiája a mélytöltésben és a mélykisülésben, valamint az akkumulátor kapacitásának csökkenésében. A sekély töltés és a sekély kisütés két módja alapvetően megegyezik. Amikor az akkumulátor kapacitása 85-75%-ra csökken, az akkumulátor felhalmozott átviteli energiája és energiahatékonysága jobb, mint a sekély töltés és a sekély kisütés mód.
4 A ciklusintervallum hatása az akkumulátor SOH-jára
Az akkumulátor töltési-kisütési ciklusa szintén befolyásolja az akkumulátor öregedési folyamatát. A töltő-kisütés akkumulátor belső ellenállása eltérő a különböző ciklusintervallumokban. Ezért az akkumulátor hője és reakciója a ciklus során kissé eltérő, ami hosszú távon hatással lesz az akkumulátor egészségére és öregedésére. Ezért egyes szakértők azt javasolják, hogy az akkumulátor SOC tartománya 20% ~ 80%, ami előnyös az akkumulátor egészsége és a ciklus élettartama szempontjából.
5 A töltési-kisütési megszakító feszültség hatása az akkumulátor SOH-ra
Az akkumulátor túltöltése és túlmerülése befolyásolja az akkumulátor állapotát, a nem megfelelő felső és alsó feszültséghatárok pedig hatással vannak az akkumulátorra. Minél alacsonyabb a kisülési kapcsolófeszültség, annál nagyobb az akkumulátor belső ellenállása, ami az akkumulátor belső felmelegedését, fokozott mellékreakciókat, az akkumulátor aktív anyagainak csökkenését és a negatív grafitlap összeomlását, valamint az akkumulátor felgyorsult öregedését és kapacitáscsökkenését eredményezi. akkumulátor. A túlzott töltési feszültség növeli az akkumulátor belső ellenállását, növekszik az akkumulátor belső hője, a túltöltés pedig a negatív elektróda „lítium kiválás” jelenségét és ennek megfelelő mellékreakciók növekedését okozza, ami befolyásolja a kapacitást. és az akkumulátor elöregedése.
Összefoglalva, az akkumulátor üzemi hőmérséklete, töltési-kisülési sebessége, kisütési mélysége, ciklusintervalluma és töltési-kisütési feszültsége mind hatással lesz az akkumulátor egészségére és élettartamára. Jelenleg az akkumulátor egészségi állapotát befolyásoló tényezők kutatása kvalitatív kutatási szakaszban van. Ezeknek az akkumulátorok öregedését befolyásoló tényezőknek a kvantitatív elemzése és az e tényezők közötti kapcsolódási kapcsolat a kutatás nehézségei és az akkumulátorok egészségével és élettartamával kapcsolatos kutatási hotspot a jövőben.
