آسیب ناسازگاری باتری لیتیوم یون و نحوه مقابله با آن

آسیب ناسازگاری باتری لیتیوم یون و نحوه مقابله با آن

باتری های لیتیوم یونی برق به طور پیوسته موقعیت رهبر را در منبع تغذیه وسایل نقلیه برقی اشغال کرده اند.عمر طولانی ، چگالی انرژی بالا و پتانسیل بسیار خوبی برای بهبود.ایمنی قابل تغییر است و چگالی انرژی می تواند به افزایش خود ادامه دهد.در زمان قابل پیش بینی (افسانه مربوط به سال 2020 است) می تواند با استقامت و عملکرد هزینه وسایل نقلیه سوخت روبرو شود و وارد اولین مرحله بالغ وسایل نقلیه برقی شود.با این وجود ، باتری های لیتیوم یونی نیز باتری های لیتیوم یونی را دچار مشکل می کنند.

1. چرا اکثر باتری های لیتیوم یون اندک هستند

باتری های لیتیوم یونی ، باتری های استوانه ای ، باتری های نرم افزاری و باتری های مربعی که دیدیم عموما بسیار زیبا و زیبا هستند و هیچ چیز باتری سنتی اسید سرب وجود ندارد.چرا؟

با وجود چگالی انرژی بالا ، باتری های لیتیوم یون اغلب از طراحی ظرفیت بزرگ می ترسند.چگالی انرژی باتریهای اسید سرب در حدود 40Wh / kg است ، در حالی که باتری های لیتیوم یونی از 150 وات / کیلوگرم فراتر رفته اند.با افزایش غلظت انرژی ، الزامات ایمنی در حال افزایش است.

اول از همه ، این برای باتری های لیتیوم یونی بسیار خطرناک است که فقط می توانند از مقادیر بسیار زیاد باتری های لیتیوم یونی در تصادف استفاده کنند و باعث فرار حرارتی و واکنش شدید در داخل باتری شوند.در مدت زمان كوتاهی ، انرژی بیش از حد وجود ندارد كه بسیار خطرناك باشد.به خصوص هنگامی که توسعه فناوری ایمنی و قابلیت های مدیریت و کنترل کافی نیست ، باید ظرفیت هر باتری مهار شود.

ثانیاً ، هنگامی که حادثه ای رخ داد ، انرژی پیچیده شده در پوسته باتری لیتیوم یونی توسط آتش نشانان و عوامل خاموش کننده غیرقابل دسترسی و عدم قدرت خواهد بود.آنها فقط در صورت بروز حادثه می توانند صحنه را جدا كنند و اجازه دهند كه باتری تصادف به خودی خود واکنش نشان دهد تا انرژی از بین نرود.

البته به دلایل ایمنی ، باتری های لیتیوم یونی فعلی با اقدامات ایمنی متعدد طراحی شده اند.از باتری های استوانه ای به عنوان نمونه استفاده کنید.

سوپاپ ایمنی ، هنگامی که واکنش داخلی باتری از حد طبیعی بالاتر می رود ، درجه حرارت بالا می رود و گاز واکنش جانبی تولید می شود ، فشار به مقدار طراحی می رسد ، شیر ایمنی به طور خودکار باز می شود تا فشار را آزاد کند.در لحظه ای که دریچه ایمنی باز می شود ، باتری به طور کامل از بین می رود.

ترمیستور و بعضی از سلولها مجهز به ترمیستور هستند.هنگامی که بیش از حد رخ می دهد ، پس از رسیدن مقاومت به درجه حرارت خاص ، مقدار مقاومت به شدت افزایش می یابد ، و جریان موجود در حلقه کاهش می یابد و از افزایش بیشتر دما جلوگیری می کند.

فیوز ، سلول باتری مجهز به فیوز با عملکرد فیوز بیش از حد است ، پس از بروز خطر جریان بیش از حد ، مدار قطع می شود تا از بروز حوادث شرور جلوگیری شود.

2. مشکل سازگاری باتری لیتیوم یون

باتری های لیتیوم یون قابل حمل نیستند ، بنابراین بسیاری از باتری های کوچک باید ساماندهی شوند.همه می توانند سخت کار کنند و با یکدیگر همکاری کنند و همچنین می توانند با ماشین های برقی پرواز کنند.در این زمان ، ما باید با یک مشکل ، قوام روبرو شویم.

چرا سازگار باشد

تجربه روزانه ما این است که اگر قطب های مثبت و منفی دو باتری خشک به هم متصل شوند ، چراغ قوه می تواند نور را ساطع کند.چه کسی به چیزهای یکسان و متناقض اهمیت می دهد.کاربرد در مقیاس بزرگ باتری های لیتیوم یون چندان ساده نیست.

ناسازگاری پارامترهای باتری لیتیوم یون عمدتاً به عدم تناسب ظرفیت ، مقاومت داخلی و ولتاژ مدار باز اشاره دارد.در صورت استفاده از باتری های متناقض در سری ، مشکلات زیر ایجاد می شوند.

1) از بین رفتن ظرفیت.سلولهای منفرد یک باتری را تشکیل می دهند.ظرفیت با "اصل بشکه" مطابقت دارد.ظرفیت بدترین سلول ظرفیت کل باتری را تعیین می کند.

به منظور جلوگیری از شارژ بیش از حد و شارژ باتری ، منطق سیستم مدیریت باتری به شرح زیر تنظیم شده است: هنگام تخلیه ، هنگامی که کمترین ولتاژ سلولی به ولتاژ قطع جریان تخلیه می رسد ، کل بسته باتری تخلیه را متوقف می کند.هنگام شارژ ، هنگامی که بالاترین ولتاژ سلولی به ولتاژ قطع شارژ می رسد برای متوقف کردن شارژ.

به عنوان نمونه دو باتری را به صورت سری بزنید.یکی از باتری ها دارای ظرفیت C و دیگری با ظرفیت تنها 0.9C است.در یک اتصال سری ، دو باتری جریان مشابه را منتقل می کنند.

هنگام شارژ ، ابتدا باید باتری با ظرفیت کمی شارژ شود و شرایط قطع شارژ به دست آمده باشد و سیستم به شارژ خود ادامه نخواهد داد.هنگام تخلیه ، باتری با ظرفیت کمی ابتدا باید تمام انرژی موجود را منتشر کند و سیستم بلافاصله تخلیه را متوقف می کند.

بدین ترتیب باتری هایی با ظرفیت اندک کاملاً تخلیه می شوند ، در حالی که باتری هایی با ظرفیت زیاد همیشه از بخشی از ظرفیت استفاده می کنند.بخشی از ظرفیت کل باتری همیشه بیکار است

2) از دست دادن زندگی ، به طور مشابه ، عمر باتری با کمترین عمر توسط سلول تعیین می شود.بسیار محتمل است که سلول با کمترین طول عمر ، سلولی با ظرفیت کمی باشد.باتری های با ظرفیت کوچک هر بار کاملاً شارژ و تخلیه می شوند و خروجی آن بسیار قوی است که احتمالاً ابتدا به کانون زندگی می رسد.عمر سلول باتری به پایان رسیده است و گروهی از سلول های باتری که با هم جوش داده شده اند می میرند.

3) مقاومت داخلی افزایش می یابد ، همان جریان از طریق مقاومت های مختلف داخلی جریان می یابد و سلول های دارای مقاومت داخلی بزرگ گرمای بیشتری تولید می کنند.دمای باتری خیلی زیاد است و باعث می شود سرعت بدتر شدن تسریع شود و مقاومت داخلی نیز بیشتر می شود.مقاومت داخلی و افزایش دما یک جفت بازخورد منفی را تشکیل می دهد که باعث خراب شدن سلولهای مقاومت داخلی بالا می شود.

سه پارامتر فوق کاملاً مستقل نیستند.مقاومت داخلی باتری با درجه پیری عمیق بیشتر است ، و ضعف ظرفیت نیز بیشتر است.توضیحات جداگانه ، فقط برای بیان صریحاً جهت های نفوذشان.

3. نحوه برخورد با ناسازگاری ها

ناسازگاری عملکرد هسته باتری در طی فرایند تولید شکل می گیرد و در طول استفاده عمیق تر می شود.سلول های باتری موجود در همان باتری همیشه برای ضعیف ها ضعیف هستند و با سرعت بیشتری ضعیف می شوند.میزان پراکندگی پارامترهای بین سلولهای مجرد با افزایش عمق درجه پیری افزایش می یابد.

در حال حاضر مهندسان برای مقابله با عدم تناقض سلولهای واحد باید سه جنبه را در نظر بگیرند.مرتب سازی باتری منفرد ، مدیریت حرارتی پس از گروه بندی ، سیستم مدیریت باتری هنگامی که مقدار کمی از عدم تناقض رخ می دهد ، عملکرد تسویه را فراهم می کند.

1) مرتب سازی

از نظر تئوری نباید از دسته های مختلف باتری استفاده شود.حتی باتری های همان دسته باید نمایش داده شوند و باتری هایی با پارامترهای نسبتاً متمرکز در یک باتری و در همان باتری قرار می گیرند.

هدف از مرتب سازی ، انتخاب سلول هایی با پارامترهای مشابه است.روش مرتب سازی سالها مورد مطالعه قرار گرفته است و عمدتاً به دو دسته تقسیم می شود: طبقه بندی استاتیک و مرتب سازی دینامیکی.

مرتب سازی استاتیک برای نمایش ولتاژ مدار باز ، مقاومت داخلی ، ظرفیت و سایر پارامترهای مشخصه سلولها ، انتخاب پارامترهای هدف ، معرفی الگوریتم های آماری ، تعیین معیارهای غربالگری و در نهایت همان دسته از سلول ها به چند گروه تقسیم می شود.

غربالگری پویا بر اساس ویژگی های سلول باتری در طی فرآیند شارژ و تخلیه است.برخی فرایند شارژ ولتاژ جریان ثابت و ثابت را انتخاب می کنند ، برخی فرایند شارژ شوک پالس و فرایند تخلیه را انتخاب می کنند و برخی دیگر منحنی های شارژ و تخلیه خود را با یکدیگر مقایسه می کنند.ارتباط.

از ترکیب مرتب سازی پویا و استاتیک ، غربالگری استاتیک برای گروه بندی اولیه استفاده می شود و غربالگری پویا بر این اساس انجام می شود ، به طوری که می توان گروه های بیشتری را تقسیم کرد و دقت غربالگری بالاتر است ، اما هزینه بر این اساس افزایش می یابد.

در اینجا بازتاب کوچکی از اهمیت مقیاس تولید باتری لیتیوم یونی برق وجود دارد.حمل و نقل در مقیاس بزرگ به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا مرتب سازی دقیق تر را انجام دهند و بسته های باتری را با عملکرد نزدیک تر بدست آورند.اگر خروجی خیلی کوچک باشد و گروه های زیادی وجود داشته باشد ، یک دسته نمی تواند به یک باتری مجهز باشد و از بهترین روش استفاده نمی شود.

2) مدیریت حرارتی

برای باتری هایی با مقاومت داخلی متناقض ، مشکل گرمای مختلف ظاهر می شود.افزودن سیستم مدیریت حرارتی می تواند اختلاف دمای کل بسته باتری را تنظیم کند تا آن را در یک محدوده کوچک نگه دارد.سلولهایی که گرمای بیشتری تولید می کنند ، باز هم افزایش دما زیاد دارند ، اما از سلولهای دیگر جدا نخواهند شد و در میزان تخریب تفاوت معنی داری وجود نخواهد داشت.

3) تعادل

ناسازگاری سلول های باتری ، ولتاژ پایانه برخی از سلول های باتری همیشه جلوتر از سایر سلول های باتری است ، ابتدا به آستانه کنترل می رسد و در نتیجه باعث کاهش کل ظرفیت سیستم می شود.به منظور حل این مشکل ، سیستم مدیریت باتری BMS عملکرد متعادل کننده را طراحی کرده است.

یک سلول خاص ابتدا به ولتاژ قطع شارژ می رسد ، در حالی که آشکارا ولتاژ سلول های دیگر عقب مانده است.BMS عملکرد همسان سازی شارژ را فعال می کند ، یا یک مقاومت را به بخشی از توان سلول ولتاژ بالا متصل می کند ، یا انرژی را به دور از آن انتقال می دهد و آن را به پایین می آورد و از سلول ولتاژ بالا می رود.در این روش ، وضعیت قطع شارژ برداشته می شود ، فرایند شارژ مجدداً شروع می شود و باتری باتری بیشتری را شارژ می کند.

تاکنون ، ناسازگاری باتری ها هنوز هم یک بخش مهم تحقیق در صنعت است.هر چقدر چگالی انرژی سلول باتری چقدر بالا باشد ، در صورت مواجهه با ناسازگاری ، ظرفیت بسته باتری بسیار کاهش می یابد.