วิธีปรับปรุงความสอดคล้องของแบตเตอรี่ลิเธียม

วิธีปรับปรุงความสอดคล้องของแบตเตอรี่ลิเธียม

รถยนต์พลังงานใหม่กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแหล่งพลังงานของรถยนต์ไฟฟ้า เนื่องจากความต้องการพลังงานสูงและความจุสูง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดี่ยวไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้ ดังนั้นจึงต้องเชื่อมต่อแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบอนุกรมและขนาน ใช้ร่วมกัน.

อย่างไรก็ตาม ความไม่สม่ำเสมอระหว่างเซลล์เดี่ยวมักทำให้เกิดปัญหา เช่น ความจุที่ลดลงมากเกินไปและอายุการใช้งานสั้นของแบตเตอรี่ระหว่างรอบการทำงาน การเลือกแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสม่ำเสมอมากที่สุดสำหรับการจัดกลุ่มมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการส่งเสริมและการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในแบตเตอรี่ไฟฟ้า ตอนนี้ทำการวิเคราะห์อย่างง่ายจากหลายแง่มุม:

1 การวิเคราะห์ความไม่สอดคล้องกัน

1.1 คำจำกัดความของความไม่สอดคล้องกัน ความไม่สอดคล้องกันของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหมายถึงความแตกต่างบางประการในพารามิเตอร์ เช่น แรงดันไฟฟ้า ความจุ ความต้านทานภายใน อายุการใช้งาน อิทธิพลของอุณหภูมิ และอัตราการคายประจุเองหลังจากเซลล์เดียวที่มีข้อมูลจำเพาะและรูปแบบเดียวกัน ก้อนแบตเตอรี่ หลังจากผลิตแบตเตอรี่ก้อนเดียวแล้ว ประสิทธิภาพการทำงานเริ่มต้นจะมีความแตกต่างบางประการ ด้วยการใช้แบตเตอรี่ ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพเหล่านี้ยังคงสะสมอยู่ ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากสภาพแวดล้อมการใช้งานของแบตเตอรี่แต่ละก้อนในก้อนแบตเตอรี่นั้นไม่เหมือนกันทุกประการ จึงทำให้เกิดความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่ก้อนเดียวค่อยๆ ขยายใหญ่ขึ้น จึงเป็นการเร่งประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่เสื่อมโทรมลง และสุดท้ายก็ทำให้แบตเตอรี่ก้อนนั้น ล้มเหลวก่อนเวลาอันควร 1.2 ประสิทธิภาพการทำงานที่ไม่สอดคล้องกัน ความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่แสดงให้เห็นในสองด้าน: ความแตกต่างในพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของเซลล์แบตเตอรี่ (ความจุของแบตเตอรี่ ความต้านทานภายใน และอัตราการคายประจุเอง ฯลฯ) และความแตกต่างในสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ (SOC) ). ได ไฮเฟิง และคณะ พบว่าการกระจายของความจุความแตกต่างระหว่างเซลล์แบตเตอรี่อยู่ใกล้กับการกระจายของฝายและการกระจายของความต้านทานภายในมีความสำคัญมากกว่าความจุและความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ชุดเดียวกันโดยทั่วไปเป็นไปตามกฎการกระจายแบบปกติ , การคายประจุเอง อัตรายังแสดงการแจกแจงแบบปกติโดยประมาณ SOC กำหนดลักษณะการชาร์จแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของความจุที่เหลืออยู่ของแบตเตอรี่ต่อความจุที่กำหนด เจี๋ย จิง et al. เชื่อว่าเนื่องจากความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่ อัตราการสลายตัวของความจุของแบตเตอรี่แตกต่างกัน ส่งผลให้เกิดความแตกต่างในความจุสูงสุดที่ใช้ได้ระหว่างแบตเตอรี่ อัตราการเปลี่ยนแปลง SOC ของแบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยจะเร็วกว่าแบตเตอรี่ที่มีความจุมาก และถึงแรงดันไฟฟ้าที่ตัดได้เร็วกว่าระหว่างการชาร์จและการคายประจุ

1.3 สาเหตุของความไม่สอดคล้องกัน มีเหตุผลหลายประการที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่สอดคล้องกัน ส่วนใหญ่อยู่ในกระบวนการผลิตและขั้นตอนการใช้งาน ทุกแง่มุมของกระบวนการผลิต เช่น ความสม่ำเสมอของสารละลายในระหว่างการผสม การควบคุมความหนาแน่นของพื้นที่และความตึงผิวในระหว่างการเคลือบ ฯลฯ จะทำให้เกิดความแตกต่างในประสิทธิภาพของเซลล์เดียว หลัว หยู และคณะ ศึกษาผลกระทบของกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ และเน้นที่ผลกระทบของกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนระบบสารยึดเกาะที่ใช้น้ำต่อความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ ระหว่างการใช้แบตเตอรี่ Xie Jiao และคนอื่นๆ เชื่อว่าวิธีการเชื่อมต่อ ชิ้นส่วน/อุปกรณ์ที่มีโครงสร้าง สภาพการทำงาน และสภาพแวดล้อมทั้งหมดจะส่งผลต่อความสม่ำเสมอของก้อนแบตเตอรี่ เนื่องจากพลังงานที่ใช้โดยจุดเชื่อมต่อแต่ละจุดไม่สอดคล้องกัน ประสิทธิภาพและอัตราการเสื่อมสภาพของแต่ละส่วนประกอบหรือโครงสร้างจึงไม่สอดคล้องกัน ดังนั้นผลกระทบต่อแบตเตอรี่จึงไม่สอดคล้องกัน นอกจากนี้ เนื่องจากตำแหน่งที่แตกต่างกันของแต่ละเซลล์ในแบตเตอรี่ อุณหภูมิที่แตกต่างกัน และการเสื่อมประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน สิ่งเหล่านี้จะขยายความไม่สอดคล้องของเซลล์เดียว

2 วิธีในการปรับปรุงความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่

2.1 การควบคุมกระบวนการผลิต การควบคุมกระบวนการผลิตส่วนใหญ่ดำเนินการจาก 2 ด้าน คือ วัตถุดิบและกระบวนการผลิต ในแง่ของวัตถุดิบ พยายามเลือกวัตถุดิบชุดเดียวกันเพื่อให้แน่ใจว่าขนาดอนุภาคและประสิทธิภาพของวัตถุดิบมีความสอดคล้องกัน ในกระบวนการผลิต กระบวนการผลิตทั้งหมดต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด เช่น การกวนสารละลายอย่างสม่ำเสมอและไม่ใส่เป็นเวลานาน การควบคุมความเร็วของเครื่องเคลือบเพื่อให้แน่ใจว่ามีความหนาและความสม่ำเสมอของสารเคลือบ ลักษณะที่ปรากฏ ของชิ้นขั้วและการชั่งน้ำหนักและการจำแนกประเภท ควบคุมปริมาณการฉีด การก่อตัว การแยกปริมาตร สภาพการจัดเก็บ ฯลฯ Luo Yu ได้กำหนดกระบวนการสำคัญที่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความสอดคล้องของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนผ่านการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการเตรียมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน รวมถึงการแบทช์ การผสม การเคลือบ การม้วน การม้วน/การเคลือบ การฉีดของเหลวและการก่อตัว การวิจัยเชิงลึกและการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ก็เสร็จสิ้นเช่นกัน

2.2 การควบคุมกระบวนการกำหนดค่า

การควบคุมกระบวนการประกอบส่วนใหญ่หมายถึงการคัดแยกแบตเตอรี่ ก้อนแบตเตอรี่ใช้แบตเตอรี่ที่มีข้อมูลจำเพาะและรุ่นเท่ากัน และต้องวัดแรงดันไฟฟ้า ความจุ ความต้านทานภายใน ฯลฯ ของแบตเตอรี่เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพเริ่มต้นของแบตเตอรี่มีความสอดคล้องกัน จากการวิจัย Xu Haitao et al. พบว่าเมื่อประกอบก้อนแบตเตอรี่ ความต่างศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เดียวเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของเซลล์เดียวเมื่อสิ้นสุดการชาร์จและการคายประจุของก้อนแบตเตอรี่ ความแตกต่างของความต้านทานภายในของเซลล์เดียวทำให้ก้อนแบตเตอรี่ชาร์จ ในระหว่างกระบวนการคายประจุ แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่แต่ละก้อนจะแตกต่างกันมาก Wang Linxia และคนอื่นๆ วิเคราะห์ความไม่สอดคล้องกันของเซลล์เดี่ยวในชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบขนาน และวิเคราะห์ปัจจัยที่มีอิทธิพลหลักในชุดแบตเตอรี่แบบขนาน ระดับอิทธิพลของก้อนแบตเตอรี่เป็นพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับก้อนแบตเตอรี่ที่ประกอบเข้าด้วยกัน เฉินปิงและคณะ ศึกษาอิทธิพลของอัตราการคายประจุที่มีต่อความสม่ำเสมอของการกำหนดค่าแบตเตอรี่ และพบว่าด้วยอัตราการคายประจุที่เพิ่มขึ้น ความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่ได้รับการขยายให้ใหญ่ขึ้น บรรลุผลของการกำจัดแบตเตอรี่ที่ไม่ดี

2.3 ใช้และควบคุมกระบวนการบำรุงรักษาเพื่อตรวจสอบแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ ความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่จะถูกคัดกรองเมื่อประกอบแบตเตอรี่ ซึ่งสามารถรับประกันความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ในระยะเริ่มแรกของการใช้งาน แบตเตอรี่จะได้รับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ระหว่างการใช้งาน และปัญหาความสม่ำเสมอระหว่างการใช้งานสามารถสังเกตได้แบบเรียลไทม์ อย่างไรก็ตาม เมื่อความสม่ำเสมอไม่ดี วงจรตรวจสอบจะตัดวงจรการชาร์จและการคายประจุ และประสิทธิภาพจะลดลง ต้องหาสมดุลระหว่างสองสิ่งนี้ นอกจากนี้ยังสามารถปรับหรือเปลี่ยนแบตเตอรี่พารามิเตอร์สุดขีดได้ตามเวลาจริงผ่านการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ เพื่อให้แน่ใจว่าก้อนแบตเตอรี่ที่ไม่สอดคล้องกันจะไม่ขยายตัวเมื่อเวลาผ่านไป แนะนำระบบการจัดการที่สมดุล ใช้กลยุทธ์อีควอไลเซอร์และวงจรอีควอไลเซอร์ที่เหมาะสมเพื่อจัดการแบตเตอรี่อย่างชาญฉลาด กลยุทธ์การปรับสมดุลทั่วไปในปัจจุบัน ได้แก่ กลยุทธ์การปรับสมดุลตามแรงดันไฟฟ้าภายนอก กลยุทธ์การปรับสมดุลตาม SOC และกลยุทธ์การปรับสมดุลตามความจุ วงจรอีควอไลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นอีควอไลเซอร์แบบพาสซีฟและอีควอไลเซอร์แบบแอคทีฟตามวิธีการใช้พลังงาน ในหมู่พวกเขา การปรับสมดุลแบบแอคทีฟสามารถรับรู้การไหลของพลังงานแบบไม่สูญเสียระหว่างแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นหัวข้อการวิจัยที่ร้อนแรงทั้งในและต่างประเทศ วิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการปรับสมดุลแบบแอคทีฟ ได้แก่ วิธีบายพาสแบตเตอรี่ วิธีตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ วิธีเหนี่ยวนำแบบสวิตช์ และวิธีการแปลง DC/DC

การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ นอกจากการรักษาอุณหภูมิการทำงานของก้อนแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมแล้ว การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ควรพยายามทำให้มั่นใจถึงความสอดคล้องของสภาวะอุณหภูมิระหว่างแบตเตอรี่ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอระหว่างแบตเตอรี่อย่างมีประสิทธิภาพ ใช้กลยุทธ์การควบคุมที่เหมาะสม เมื่อพลังงานออก พยายามลดความลึกของการคายประจุแบตเตอรี่ และในขณะเดียวกัน ให้หลีกเลี่ยงการชาร์จแบตเตอรี่มากเกินไป ซึ่งสามารถยืดอายุวงจรของก้อนแบตเตอรี่ได้ เสริมความแข็งแกร่งในการบำรุงรักษาชุดแบตเตอรี่ ทำการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสไฟต่ำเป็นระยะๆ และใส่ใจกับการทำความสะอาด

3 วิธีการประกอบของพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

3.1 วิธีการจับคู่แรงดันไฟฟ้า วิธีการจับคู่แรงดันไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นวิธีการจับคู่แรงดันสถิตและวิธีการจับคู่แรงดันไดนามิก วิธีการจับคู่แรงดันไฟฟ้าสถิตย์เรียกอีกอย่างว่าวิธีการจับคู่แบบไม่มีโหลด มันไม่ได้บรรทุกน้ำหนักและพิจารณาเฉพาะแบตเตอรี่เท่านั้น จะวัดอัตราการคายประจุในตัวเองของสถานะที่ชาร์จเต็มแล้วของแบตเตอรี่เดี่ยวที่เลือกหลังจากยืนนิ่งอยู่หลายสิบวันและระยะเวลาการจัดเก็บที่แตกต่างกันในสถานะที่ชาร์จเต็มแล้ว แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่ภายใน วิธีนี้เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด แต่ไม่ถูกต้อง วิธีการจับคู่แรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิกจะตรวจสอบสถานการณ์แรงดันไฟฟ้าที่มีโหลด แต่ไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงของโหลด ดังนั้นจึงไม่ถูกต้อง

3.2 วิธีการจับคู่ความจุแบบคงที่จะชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ภายใต้เงื่อนไขที่ตั้งไว้ คำนวณความจุจากกระแสไฟที่คายประจุและเวลาคายประจุ และจับคู่แบตเตอรี่ตามความจุ วิธีนี้ง่ายและใช้งานง่าย แต่สามารถสะท้อนได้ว่าแบตเตอรี่มีความจุเท่ากันภายใต้เงื่อนไขบางประการ และไม่สามารถอธิบายลักษณะการทำงานที่สมบูรณ์ของแบตเตอรี่ได้ และมีข้อจำกัดบางประการ

3.3 วิธีการจับคู่ความต้านทานภายในจะพิจารณาความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ก้อนเดียวเป็นหลัก วิธีนี้สามารถบรรลุการวัดอย่างรวดเร็ว แต่เนื่องจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะเปลี่ยนไปตามกระบวนการคายประจุ เป็นการยากที่จะระบุความต้านทานภายในอย่างแม่นยำ

3.4 วิธีการจับคู่แบบหลายพารามิเตอร์พร้อมกันจะพิจารณาความจุ ความต้านทานภายใน แรงดันไฟฟ้า อัตราการคายประจุ และเงื่อนไขภายนอกอื่นๆ เพื่อประเมินแบตเตอรี่อย่างครอบคลุม และสามารถจัดเรียงก้อนแบตเตอรี่ให้มีความสม่ำเสมอมากขึ้น อย่างไรก็ตาม สมมติฐานของวิธีนี้ก็คือการเรียงลำดับพารามิเตอร์เดียวต้องมีความถูกต้องและใช้เวลานาน

3.5 วิธีการจัดกลุ่มลักษณะเฉพาะแบบไดนามิก วิธีการจัดกลุ่มลักษณะเฉพาะแบบไดนามิกใช้เส้นโค้งลักษณะการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่เพื่อจัดเรียงแบตเตอรี่สำหรับการจัดกลุ่ม กราฟแสดงการชาร์จ-คายประจุสามารถสะท้อนถึงคุณลักษณะส่วนใหญ่ของแบตเตอรี่ และการใช้วิธีการจับคู่ลักษณะไดนามิกช่วยให้มั่นใจถึงความสอดคล้องของตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพต่างๆ ของแบตเตอรี่ มีข้อมูลมากมายในวิธีการจับคู่ลักษณะไดนามิก ซึ่งโดยปกติแล้วจะรับรู้ได้จากความร่วมมือของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ นอกจากนี้ วิธีนี้ช่วยลดอัตราการใช้แบตเตอรี่ ซึ่งไม่เอื้อต่อการลดต้นทุนองค์ประกอบของแบตเตอรี่ การกำหนดเส้นโค้งมาตรฐานหรือเส้นอ้างอิงยังเป็นจุดที่ยากในการนำไปใช้ 4 บทสรุป

สาเหตุของความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่มาจากการผลิตและการใช้แบตเตอรี่

มาตรการในการปรับปรุงความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามด้านต่อไปนี้:

1. ควบคุมกระบวนการผลิตอย่างเคร่งครัดจากวัตถุดิบและเทคโนโลยีการผลิต 2 ด้าน ได้แก่

2. ใช้วิธีการเรียงลำดับทางวิทยาศาสตร์มากขึ้นและพยายามเลือกแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพเริ่มต้นเท่ากันสำหรับการจัดกลุ่ม

3. ในกระบวนการใช้งานและบำรุงรักษาแบตเตอรี่ ให้ตรวจสอบแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ แนะนำระบบการจัดการที่สมดุล ใช้กลยุทธ์การควบคุมที่เหมาะสม ดำเนินการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ และเสริมสร้างการบำรุงรักษาก้อนแบตเตอรี่