Starnutie lítiových batérií je dlhodobý postupný proces a zdravie batérie ovplyvňujú rôzne faktory, ako je teplota, rýchlosť prúdu a vypínacie napätie. V súčasnosti sa dosiahli určité úspechy vo výskume a modelovej analýze zdravotného stavu batérie. Súvisiaci výskum zahŕňa mechanizmus degradácie batérie a analýzu faktorov starnutia, správu stavu batérie, monitorovanie a odhad stavu batérie, predpoveď životnosti batérie atď.
Stále však chýba relatívne úplné zhrnutie a prehľad hodnotenia zdravotného stavu lítiových batérií. Tento príspevok systematicky predstavuje stav výskumu a vývoj zdravotného stavu batérie z piatich aspektov: definícia, ovplyvňujúce faktory, hodnotiaci model, ťažkosti výskumu a výskumný význam zdravotného stavu batérie.
1. Definícia zdravotného stavu batérie
Batéria SOH charakterizuje schopnosť súčasnej batérie akumulovať elektrickú energiu vzhľadom na novú batériu a vyjadruje stav batérie od začiatku jej životnosti do konca jej životnosti vo forme percent. Existuje mnoho ukazovateľov výkonu batérií. Existuje mnoho definícií SOH doma aj v zahraničí, chýba však jednota v koncepcii. V súčasnosti sa definícia SOH odráža najmä v niekoľkých aspektoch, ako je kapacita, elektrina, vnútorný odpor, časy cyklov a špičkový výkon.
1 Definícia kapacity SOH
Existuje väčšina literatúry o definícii SOH podľa poklesu kapacity batérie a definícia SOH je uvedená nasledovne: Vo vzorci: Caged je aktuálna kapacita batérie; Crated je menovitá kapacita batérie.
2 Definícia elektriny SOH
Definícia SOH pre spotrebu elektrickej energie je podobná definícii kapacity, pretože menovitá kapacita batérie má skutočnú efektívnu kapacitu a maximálnu kapacitu a skutočná kapacita batérie je trochu odlišná od menovitej menovitej kapacity, preto sa v niektorých literatúrach definujú SOH z pohľadu kapacity vybíjania batérie.
3 Vnútorný odpor definuje SOH
Nárast vnútorného odporu batérie je dôležitým prejavom starnutia batérie a je aj dôvodom ďalšieho starnutia batérie. Mnoho literatúry používa vnútorný odpor na definovanie SOH.
4 Počet zostávajúcich cyklov definuje SOH
Okrem použitia indikátorov výkonu batérie, ako je kapacita a vnútorný odpor na definovanie SOH, existujú aj literatúra, ktorá definuje SOH batérie počtom zostávajúcich cyklov batérie.
SOH definície vyššie uvedených štyroch typov batérií sú v literatúre pomerne bežné. Definícia kapacity a elektriny je vysoko použiteľná, ale kapacita je vonkajší výkon batérie, zatiaľ čo funkčnosť definície vnútorného odporu a zostávajúcich časov nie je silná. Vnútorný odpor súvisí s SOC a teplotou a nie je ľahké ho zmerať. Počet zostávajúcich cyklov a celkový počet cyklov nie je ľahké zmerať. sa nedá presne predpovedať.
2. Faktory ovplyvňujúce zdravotný stav lítiových batérií
Mechanizmus starnutia a zákonitosť lítiových batérií v posledných rokoch študovalo mnoho domácej a zahraničnej literatúry. Všeobecne sa verí, že depozícia lítnych iónov, zhrubnutie filmu SEI a strata aktívnych materiálov sú hlavnými dôvodmi starnutia batérie a úbytku kapacity. Zneužívanie lítiových batérií urýchli starnutie batérie a normálne nabíjanie a vybíjanie batérií tiež ovplyvní zdravie batérie a urýchli starnutie batérie.
1 Vplyv teploty na batériu SOH
Teplota sa vo všeobecnosti považuje za hlavný faktor ovplyvňujúci zdravie batérie. Teplota má dvojaký vplyv na výkon batérie. Na jednej strane vysoká teplota urýchli chemickú reakciu vo vnútri batérie a zlepší účinnosť a výkon batérie. Vysoká teplota zároveň urýchli aj niektoré nezvratné chemické reakcie. Dochádza k reakcii, ktorej výsledkom je pokles aktívneho materiálu batérie, čo spôsobuje starnutie a úbytok kapacity batérie. Experimentálne údaje ukazujú, že vysoká teplota urýchli rast SEI filmu elektródy batérie a zvýši sa obtiažnosť lítiových iónov prenikať cez SEI film, čo je ekvivalentné zvýšeniu vnútorného odporu batérie.
2 Vplyv rýchlosti nabíjacieho a vybíjacieho prúdu na batériu SOH
Rýchlosť nabíjania a vybíjania ovplyvní životnosť batérie. Batéria Sony 18650 bola testovaná na 300 cyklov pri troch rôznych rýchlostiach vybíjania. Súčasne bude vysokorýchlostné vybíjanie generovať viac tepla vo vnútri batérie, čo urýchli starnutie batérie. Pod elektrónovým mikroskopom sa pozoruje, že SEI film na povrchu elektródy vysokorýchlostného vybíjacieho akumulátora je hrubší ako pri nízkorýchlostnom vybíjaní.
3 Vplyv hĺbky vybitia na batériu SOH
Hĺbka nabitia a vybitia batérie má vplyv na zdravie a starnutie batérie. Predpokladá sa, že batéria akumulovala celkovú prenosovú energiu a analýza poklesu kapacity a starnutia batérie sa vykonáva na základe celkovej prenosovej energie. Gao Fei a kol. analyzovali vzťah medzi akumulačnou prenosovou energiou batérie a poklesom kapacity batérie prostredníctvom cyklových testov rôznych hĺbok vybitia lítiových batérií a dospeli k záveru, že predtým, než kapacita batérie klesne na 85 %, je akumulačná prenosová energia batérie pri hlbokom nabití a hlbokom vybití a znižovaní kapacity batérie. Dva režimy plytkého nabíjania a plytkého vybíjania sú v podstate rovnaké. Keď sa kapacita batérie zníži na 85%~75%, akumulačný prenos energie a energetická účinnosť batérie sú lepšie ako v režime plytkého nabíjania a plytkého vybíjania.
4 Vplyv intervalu cyklu na batériu SOH
Proces starnutia batérie ovplyvní aj interval cyklov nabíjania a vybíjania batérie. Vnútorný odpor nabíjacej-vybíjacej batérie je rôzny pre rôzne intervaly cyklov. Teplo a reakcia batérie počas cyklu sú preto mierne odlišné, čo z dlhodobého hľadiska ovplyvní zdravie a starnutie batérie. Niektorí odborníci preto naznačujú, že rozsah SOC batérie je 20 % ~ 80 %, čo je prospešné pre zdravie batérie a životnosť cyklu.
5 Vplyv vypínacieho napätia nabíjania a vybíjania na akumulátor SOH
Prebitie a nadmerné vybitie batérie ovplyvní stav batérie a nevhodné horné a spodné limity napätia ovplyvnia batériu. Čím nižšie je vybíjacie vypínacie napätie, tým väčší je vnútorný odpor batérie, čo vedie k vnútornému zahrievaniu batérie, zvýšeným vedľajším reakciám, zníženiu aktívnych materiálov batérie a kolapsu negatívnej grafitovej dosky, zrýchlenému starnutiu a úbytku kapacity batérie. batérie. Nadmerné vypínacie napätie nabíjania spôsobuje zvýšenie vnútorného odporu batérie, zvýšenie vnútorného tepla batérie a prebitie spôsobuje jav „zrážania lítia“ zápornej elektródy a zodpovedajúce zvýšenie vedľajších reakcií, ktoré ovplyvňujú kapacitu. a starnutie batérie.
Stručne povedané, prevádzková teplota, rýchlosť nabíjania a vybíjania, hĺbka vybitia, interval cyklov a vypínacie napätie batérie bude mať vplyv na zdravie a životnosť batérie. V súčasnosti je výskum faktorov ovplyvňujúcich zdravotný stav batérie v štádiu kvalitatívneho výskumu. Kvantitatívna analýza týchto faktorov ovplyvňujúcich starnutie batérie a vzťah medzi týmito faktormi sú ťažkosťami výskumu a výskumným hotspotom zdravia a životnosti batérie v budúcnosti.
