So verbessern Sie die Konsistenz von Lithiumbatterien

So verbessern Sie die Konsistenz von Lithiumbatterien

Neue Energiefahrzeuge werden immer beliebter. Wenn Lithium-Batterien als Stromquelle von Elektrofahrzeugen verwendet werden, können einzelne Lithium-Ionen-Batterien aufgrund der Anforderungen an hohe Leistung und große Kapazität die Anforderungen nicht erfüllen, sodass Lithium-Ionen-Batterien in Reihe und parallel geschaltet werden müssen. In Kombination verwendet.

Die Inkonsistenz zwischen den einzelnen Zellen verursacht jedoch häufig Probleme wie einen übermäßigen Kapazitätsabfall und eine kurze Lebensdauer des Akkupacks während des Zyklus. Die Auswahl von Batterien mit möglichst konstanter Leistung für die Gruppierung ist von großer Bedeutung für die Förderung und Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien in Leistungsbatterien. Machen Sie nun eine einfache Analyse unter mehreren Aspekten:

1 Inkonsistenzanalyse

1.1 Definition von Inkonsistenz Die Inkonsistenz eines Lithium-Ionen-Akkupacks bezeichnet einen gewissen Unterschied in Parametern wie Spannung, Kapazität, Innenwiderstand, Lebensdauer, Temperatureinfluss und Selbstentladungsrate nach Einzelzellen gleicher Spezifikation und Bauform ein Akkupack. Nachdem die einzelne Batterie hergestellt wurde, gibt es einen gewissen Unterschied in der anfänglichen Leistung selbst. Bei Verwendung von Batterien summieren sich diese Leistungsunterschiede weiter. Da die Verwendungsumgebung jedes einzelnen Akkus im Akkupack nicht genau gleich ist, führt dies gleichzeitig dazu, dass sich die Inkonsistenz des einzelnen Akkus allmählich vergrößert, wodurch die Verschlechterung der Akkuleistung beschleunigt wird und schließlich der Akkupack . verursacht wird fällt vorzeitig aus. 1.2 Inkonsistenzverhalten Die Inkonsistenz von Lithium-Ionen-Batterien äußert sich hauptsächlich in zwei Aspekten: dem Unterschied der Leistungsparameter der Batteriezellen (Batteriekapazität, Innenwiderstand und Selbstentladungsrate usw.) und dem Unterschied im Batterieladezustand (SOC ). Dai Haifenget al. fanden heraus, dass die Verteilung des Kapazitätsunterschieds zwischen Batteriezellen nahe an der Weir-Verteilung liegt und die Streuung des Innenwiderstands signifikanter ist als die der Kapazität, und der Innenwiderstand derselben Batteriecharge entspricht im Allgemeinen dem Gesetz der Normalverteilung , Selbstentladung Auch die Rate weist eine annähernd normale Verteilung auf. SOC charakterisiert den Ladezustand der Batterie, das ist das Verhältnis der Restkapazität der Batterie zur Nennkapazität. Jie Jinget al. glauben, dass aufgrund der Inkonsistenz der Batterie die Kapazitätsabbaurate der Batterie unterschiedlich ist, was zu einem Unterschied in der maximal nutzbaren Kapazität zwischen den Batterien führt. Die SOC-Änderungsrate einer Batterie mit kleiner Kapazität ist schneller als die einer Batterie mit großer Kapazität, und die Abschaltspannung wird beim Laden und Entladen schneller erreicht.

1.3 Ursachen der Inkonsistenz Für die Inkonsistenz von Lithium-Ionen-Batterien gibt es viele Gründe, vor allem im Herstellungs- und Nutzungsprozess. Jeder Aspekt des Herstellungsprozesses, wie die Gleichmäßigkeit der Aufschlämmung während der Dosierung, die Kontrolle der Flächendichte und Oberflächenspannung während der Beschichtung usw., wird die Leistungsunterschiede der einzelnen Zelle verursachen. Luo Yuet al. untersuchten den Einfluss von Lithium-Ionen-Batterie-Produktions- und -Herstellungsprozessen auf die Batteriekonsistenz und konzentrierten sich auf den Einfluss des Lithium-Ionen-Batterie-Produktionsprozesses mit wasserbasierten Bindemittelsystemen auf die Batteriekonsistenz. Während der Verwendung der Batterie glauben Xie Jiao und andere, dass die Verbindungsmethode, Bauteile/Geräte, Betriebsbedingungen und Umgebung alle die Konsistenz des Batteriepacks beeinflussen. Da die von jedem Verbindungspunkt verbrauchte Energie inkonsistent ist, sind auch die Leistung und die Alterungsrate jeder Komponente oder Struktur inkonsistent, sodass die Auswirkungen auf die Batterie ebenfalls inkonsistent sind. Aufgrund der unterschiedlichen Position jeder einzelnen Zelle in der Batterie, der unterschiedlichen Temperaturen und der unterschiedlichen Leistungsverschlechterung verstärken diese außerdem die Inkonsistenz der einzelnen Zelle.

2 Möglichkeiten zur Verbesserung der Batteriekonsistenz

2.1 Kontrolle des Produktionsprozesses Die Kontrolle des Produktionsprozesses erfolgt hauptsächlich unter zwei Aspekten: Rohstoffe und Produktionsprozesse. Versuchen Sie in Bezug auf die Rohstoffe, die gleiche Rohstoffcharge auszuwählen, um die Konsistenz der Partikelgröße und Leistung der Rohstoffe sicherzustellen. Während des Produktionsprozesses muss der gesamte Produktionsprozess streng kontrolliert werden, z des Polschuhs sowie das Wiegen und Klassifizieren. , Kontrolle des Injektionsvolumens, der Bildung, der Volumentrennung, der Lagerbedingungen usw. Luo Yu hat die Schlüsselprozesse bestimmt, die einen signifikanten Einfluss auf die Konsistenz von Lithium-Ionen-Batterien haben, durch Forschungen zur Aufbereitungstechnologie von Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich Chargen Mischen, Beschichten, Walzen, Wickeln/Laminieren, Flüssigkeitseinspritzung und -formung. Eine eingehende Untersuchung und Analyse des Zusammenhangs zwischen den wichtigsten Prozessparametern und der Batterieleistung wird ebenfalls durchgeführt.

2.2 Steuerung des Konfigurationsprozesses

Die Kontrolle des Montageprozesses bezieht sich hauptsächlich auf das Sortieren von Batterien. Der Batteriesatz verwendet Batterien mit einheitlichen Spezifikationen und Modellen, und die Spannung, Kapazität, der Innenwiderstand usw. der Batterien müssen gemessen werden, um die Beständigkeit der anfänglichen Leistung der Batterien sicherzustellen. Durch Forschung haben Xu Haitao et al. festgestellt, dass beim Zusammenbau des Akkus die Spannungsdifferenz der einzelnen Zellen ein wichtiger Faktor ist, der die Konsistenz der einzelnen Zellen am Ende des Ladens und Entladens des Akkus beeinflusst. Der Unterschied im Innenwiderstand der einzelnen Zellen bewirkt, dass sich der Akkupack auflädt Während des Entladevorgangs ist die Spannungsplattform jeder einzelnen Batterie sehr unterschiedlich. Wang Linxia und andere analysierten die Inkonsistenz einzelner Zellen in Lithium-Ionen-Seriell-Parallel-Batteriepacks und analysierten die Haupteinflussfaktoren in parallelen Batteriepacks. Der Einflussgrad des Akkupacks bildet die notwendige Grundlage für den montierten Akkupack. ChenPinget al. untersuchten den Einfluss der Entladerate auf die Konsistenz der Batteriekonfiguration und fanden heraus, dass mit der Erhöhung der Entladerate die Inkonsistenz der Batterie verstärkt wurde, wodurch der Effekt erzielt wurde, schlechte Batterien zu eliminieren.

2.3 Nutzungs- und Wartungsprozesssteuerung zur Überwachung der Batterie in Echtzeit. Die Konsistenz der Batterie wird beim Zusammenbau der Batterie überprüft, was die Konsistenz der Batterie in der Anfangsphase des Gebrauchs sicherstellen kann. Die Batterie wird während der Nutzung in Echtzeit überwacht und Konsistenzprobleme während der Nutzung können in Echtzeit beobachtet werden. Wenn jedoch die Konsistenz schlecht ist, unterbricht die Überwachungsschaltung die Lade- und Entladeschaltung und die Leistung wird reduziert. Es muss eine Balance zwischen beiden gefunden werden. Die Extremparameter Batterie kann auch durch Echtzeitüberwachung rechtzeitig angepasst oder ausgetauscht werden, um sicherzustellen, dass sich die Inkonsistenz des Batteriepacks nicht mit der Zeit ausdehnt. Führen Sie ein ausgewogenes Managementsystem ein. Nehmen Sie eine geeignete Ausgleichsstrategie und Ausgleichsschaltung an, um die Batterie intelligent zu verwalten. Zu den gängigen Bilanzierungsstrategien gehören derzeit die Bilanzierungsstrategie auf Basis externer Spannung, die Bilanzierungsstrategie auf Basis von SOC und die Bilanzierungsstrategie auf Basis der Kapazität. Die Entzerrungsschaltung kann je nach Art des Energieverbrauchs in passive Entzerrung und aktive Entzerrung unterteilt werden. Unter anderem kann der aktive Ausgleich einen verlustfreien Energiefluss zwischen Batterien realisieren, was im In- und Ausland ein heißes Forschungsthema ist. Üblicherweise verwendete Verfahren beim aktiven Ausgleichen umfassen das Batterie-Bypass-Verfahren, das geschaltete Kondensatorverfahren, das geschaltete Induktivitätsverfahren und das DC/DC-Wandlungsverfahren.

Wärmemanagement der Batterie. Zusätzlich dazu, dass die Betriebstemperatur des Batteriepacks im optimalen Bereich gehalten wird, sollte das Wärmemanagement der Batterie auch versuchen, die Konsistenz der Temperaturbedingungen zwischen den Batterien sicherzustellen, um die Leistungskonstanz zwischen den Batterien effektiv sicherzustellen. Verwenden Sie vernünftige Kontrollstrategien. Wenn die Ausgangsleistung dies zulässt, versuchen Sie, die Entladetiefe des Akkus zu verringern und gleichzeitig ein Überladen des Akkus zu vermeiden, was die Lebensdauer des Akkus verlängern kann. Verstärken Sie die Wartung von Batteriepacks. Führen Sie in regelmäßigen Abständen eine Niedrigstrom-Erhaltungsladung des Akkus durch und achten Sie auf die Reinigung.

3 Montagemethode des Lithium-Ionen-Akkus

3.1 Spannungsanpassungsverfahren Das Spannungsanpassungsverfahren kann in statische Spannungsanpassungsverfahren und dynamische Spannungsanpassungsverfahren unterteilt werden. Das statische Spannungsanpassungsverfahren wird auch als Leerlaufanpassungsverfahren bezeichnet. Es trägt keine Last und berücksichtigt nur die Batterie selbst. Es misst die Selbstentladungsrate des vollgeladenen Zustands der ausgewählten Einzelbatterie nach zig Tagen Standzeit und die unterschiedlichen Lagerzeiten im vollgeladenen Zustand. Die Leerlaufspannung der internen Batterie, diese Methode ist die einfachste Operation, aber sie ist nicht genau. Die dynamische Spannungsanpassungsmethode untersucht die Spannungssituation mit Last, berücksichtigt jedoch Faktoren wie Laständerungen nicht und ist daher nicht genau.

3.2 Das statische Kapazitätsanpassungsverfahren lädt und entlädt die Batterie unter den eingestellten Bedingungen, berechnet die Kapazität aus Entladestrom und Entladezeit und passt die Batterie entsprechend der Kapazität an. Diese Methode ist einfach und leicht zu implementieren, kann jedoch nur widerspiegeln, dass die Batterie unter bestimmten Bedingungen die gleiche Kapazität hat, und kann nicht die vollständigen Arbeitseigenschaften der Batterie erklären und hat bestimmte Einschränkungen.

3.3 Die Methode der Innenwiderstandsanpassung berücksichtigt hauptsächlich den Innenwiderstand der einzelnen Batterie. Mit dieser Methode kann eine schnelle Messung erreicht werden, aber da sich der Innenwiderstand der Batterie mit dem Entladevorgang ändert, ist es schwierig, den Innenwiderstand genau zu bestimmen.

3.4 Die Multiparameter-Matching-Methode berücksichtigt gleichzeitig die Kapazität, den Innenwiderstand, die Spannung, die Selbstentladungsrate und andere externe Bedingungen, um die Batterie umfassend zu bewerten und den Batteriepack mit besserer Konsistenz auszusortieren. Die Prämisse dieses Verfahrens ist jedoch, dass die Einzelparametersortierung genau und zeitaufwendig sein muss.

3.5 Dynamisches Kennlinien-Gruppierungsverfahren Das dynamische Kennlinien-Gruppierungsverfahren verwendet die Lade- und Entladekennlinie der Batterie, um die Batterien für die Gruppierung zu sortieren. Die Lade-Entlade-Kurve kann die meisten Eigenschaften der Batterie widerspiegeln, und die Verwendung einer dynamischen Eigenschaftsanpassungsmethode kann die Konsistenz verschiedener Leistungsindikatoren der Batterie sicherstellen. Es gibt viele Daten im dynamischen Merkmalsvergleichsverfahren, das normalerweise durch die Zusammenarbeit von Computerprogrammen realisiert wird. Außerdem verringert dieses Verfahren die Nutzungsrate des Batteriepacks, was der Reduzierung der Batteriezusammensetzungskosten nicht förderlich ist. Auch die Bestimmung der Standardkurve oder Referenzkurve ist ein schwieriger Punkt bei der Umsetzung. 4. Fazit

Der Grund für die Inkonsistenz der Batterie liegt hauptsächlich in der Herstellung und Verwendung der Batterie.

Die Maßnahmen zur Verbesserung der Batteriekonsistenz umfassen im Wesentlichen die folgenden drei Aspekte:

1. Den Produktionsprozess streng unter zwei Aspekten der Rohstoffe und der Produktionstechnologie kontrollieren;

2. Verwenden Sie eine wissenschaftlichere Sortiermethode und versuchen Sie, Batterien mit der gleichen Anfangsleistung für die Gruppierung auszuwählen;

3. Überwachen Sie bei der Batterienutzung und -wartung die Batterie in Echtzeit, führen Sie ein ausgewogenes Managementsystem ein, wenden Sie eine angemessene Kontrollstrategie an, führen Sie das Wärmemanagement der Batterie durch und verstärken Sie die Wartung des Batteriesatzes.