Литий батареяларының қартаюы ұзақ мерзімді кезеңді процесс болып табылады және батареяның денсаулығына температура, ток жылдамдығы және өшіру кернеуі сияқты әртүрлі факторлар әсер етеді. Қазіргі уақытта батареяның күйін зерттеу және модельдеу талдауында кейбір жетістіктерге қол жеткізілді. Қатысты зерттеулерге батареяның тозу механизмі және қартаю факторын талдау, батареяның денсаулығын басқару, батарея күйін бақылау және бағалау, батареяның қызмет ету мерзімін болжау және т.б. кіреді.
Дегенмен, литий батареяларының денсаулық жағдайын бағалаудың салыстырмалы түрде толық жиынтығы мен шолуы әлі де жоқ. Бұл мақалада бес аспекті бойынша аккумулятор күйінің зерттеу күйі мен барысын жүйелі түрде енгізеді: анықтама, әсер етуші факторлар, бағалау моделі, зерттеу қиындықтары және аккумулятордың денсаулық жағдайының зерттеу маңыздылығы.
1. Батареяның денсаулық күйінің анықтамасы
SOH батареясы ағымдағы аккумулятордың жаңа аккумуляторға қатысты электр энергиясын сақтау қабілетін сипаттайды және аккумулятордың қызмет ету мерзімінің басынан аяғына дейінгі күйін пайыз түрінде көрсетеді. Батареялардың көптеген өнімділік көрсеткіштері бар. Үйде және шетелде SOH көптеген анықтамалары бар, бірақ тұжырымдамада бірлік жоқ. Қазіргі уақытта SOH анықтамасы негізінен қуат, электр энергиясы, ішкі кедергі, цикл уақыты және ең жоғары қуат сияқты бірнеше аспектілерде көрсетіледі.
1 Сыйымдылық анықтамасы SOH
Батарея сыйымдылығының ыдырауы бойынша SOH анықтамасы бойынша көптеген әдебиеттер бар және SOH анықтамасы келесідей берілген: Формулада: Торлы – аккумулятордың ағымдағы сыйымдылығы; Корпус - батареяның номиналды сыйымдылығы.
2 Электр энергиясының анықтамасы SOH
Электр энергиясын тұтынуға арналған SOH анықтамасы сыйымдылықты анықтауға ұқсас, өйткені аккумулятордың номиналды сыйымдылығы нақты тиімді және максималды сыйымдылыққа ие, ал аккумулятордың нақты сыйымдылығы номиналды сыйымдылықтан біршама ерекшеленеді, сондықтан кейбір әдебиеттер SOH батареяның зарядсыздану қабілеті тұрғысынан.
3 Ішкі кедергі SOH анықтайды
Аккумулятордың ішкі кедергісінің жоғарылауы батареяның қартаюының маңызды көрінісі болып табылады, сонымен қатар ол батареяның одан әрі қартаюының себебі болып табылады. Көптеген әдебиеттер SOH анықтау үшін ішкі кедергіні пайдаланады.
4 Қалған циклдар саны SOH анықтайды
SOH анықтау үшін сыйымдылық пен ішкі кедергі сияқты батарея өнімділігі көрсеткіштерін пайдаланудан басқа, батареяның SOH мәнін батареяның қалған циклдарының саны бойынша анықтайтын әдебиеттер де бар.
Жоғарыда аталған төрт батарея түрінің SOH анықтамалары әдебиетте салыстырмалы түрде кең таралған. Сыйымдылық пен электр қуатының анықтамасы жоғары жұмыс істейді, бірақ сыйымдылық батареяның сыртқы өнімділігі болып табылады, ал ішкі қарсылық пен қалған уақыттарды анықтаудың жұмыс қабілеттілігі күшті емес. Ішкі кедергі SOC және температураға байланысты және оны өлшеу оңай емес. Қалған циклдар саны мен циклдардың жалпы санын өлшеу оңай емес. дәл болжау мүмкін емес.
2. Литий батареяларының денсаулық жағдайына әсер ететін факторлар
Соңғы жылдары көптеген отандық және шетелдік әдебиеттер литий батареяларының қартаю механизмі мен заңын зерттеді. Литий-ионды тұндыру, SEI қабықшасының қалыңдауы және белсенді материалдардың жоғалуы батареяның қартаюының және сыйымдылықтың ыдырауының негізгі себептері болып табылады деп саналады. Литий батареяларын теріс пайдалану батареяның қартаюын тездетеді, ал батареяларды қалыпты зарядтау және зарядсыздандыру да батареяның күйіне әсер етіп, батареяның қартаюын тездетеді.
1 SOH батареясына температураның әсері
Температура әдетте батареяның денсаулығына әсер ететін негізгі фактор болып саналады. Температура батареяның жұмысына екі есе әсер етеді. Бір жағынан, жоғары температура батареяның ішіндегі химиялық реакцияны жылдамдатады және батареяның тиімділігі мен өнімділігін арттырады. Сонымен бірге жоғары температура кейбір қайтымсыз химиялық реакцияларды да тездетеді. Реакция пайда болады, нәтижесінде батареяның белсенді материалы азайып, батареяның қартаюына және сыйымдылығының төмендеуіне әкеледі. Эксперименттік мәліметтер көрсеткендей, жоғары температура аккумулятор электродының SEI қабықшасының өсуін тездетеді, ал литий иондарының SEI пленкасына ену қиындығы артады, бұл аккумулятордың ішкі кедергісінің жоғарылауына тең.
2 SOH аккумуляторына зарядтау және разряд тоғының жылдамдығының әсері
Зарядтау және зарядсыздандыру жылдамдығы батареяның қызмет ету мерзіміне әсер етеді. Sony 18650 батареясы үш түрлі зарядсыздану жылдамдығымен 300 цикл үшін сыналған. Бұл ретте жоғары жылдамдықты разряд батареяның ішінде көбірек жылу шығарады, бұл батареяның қартаюын тездетеді. Электрондық микроскопта жоғары жылдамдықты разрядты батареяның электрод бетіндегі SEI пленкасы төмен жылдамдықты разрядқа қарағанда қалыңырақ екені байқалады.
3 Зарядтау тереңдігінің батареяның SOH-ға әсері
Батареяны зарядтау және разрядтау тереңдігі батареяның денсаулығы мен қартаюына әсер етеді. Батареяда жалпы тасымалдау энергиясы жинақталған деп саналады, ал батареяның сыйымдылығының ыдырауы мен қартаюын талдау жалпы тасымалдау энергиясы негізінде жүзеге асырылады. Гао Фей және т.б. литий батареяларының әртүрлі разряд тереңдіктерінің циклдік сынақтары арқылы аккумулятордың жинақтаушы тасымалдау энергиясы мен батареяның сыйымдылығының ыдырауы арасындағы байланысты талдады және аккумулятор сыйымдылығы 85% дейін төмендегенге дейін аккумулятордың жинақтаушы тасымалдау энергиясы болып табылады деген қорытындыға келді. терең зарядтауда және терең разрядта және батарея сыйымдылығының төмендеуінде. Таяз зарядтау мен таяз зарядтаудың екі режимі негізінен бірдей. Батарея сыйымдылығы 85% ~ 75% дейін азайған кезде аккумулятордың жинақтаушы тасымалдау энергиясы мен энергия тиімділігі таяз зарядтау және таяз разрядтау режиміне қарағанда жақсырақ болады.
4 Цикл аралығының батареяның SOH-ға әсері
Батареяны зарядтау-разрядтау циклінің аралығы батареяның қартаю процесіне де әсер етеді. Зарядтау-разряд батареясының ішкі кедергісі әртүрлі цикл аралықтары үшін әртүрлі. Сондықтан цикл кезіндегі батареяның қызуы мен реакциясы аздап ерекшеленеді, бұл батареяның денсаулығына және ұзақ мерзімді перспективада қартаюына әсер етеді. Сондықтан кейбір сарапшылар батареяның SOC диапазоны 20% ~ 80% құрайды, бұл батареяның денсаулығына және циклдің қызмет ету мерзіміне пайдалы деп санайды.
5 Зарядтау-разрядты ажырату кернеуінің SOH аккумуляторына әсері
Батареяның шамадан тыс зарядталуы және шамадан тыс зарядталуы аккумулятордың денсаулығына әсер етеді, ал жоғары және төменгі кернеудің сәйкес емес шектері батареяға әсер етеді. Разрядты өшіру кернеуі неғұрлым төмен болса, батареяның ішкі кедергісі соғұрлым жоғары болады, нәтижесінде батареяның ішкі қызуы, жанама реакциялардың жоғарылауы, аккумулятордың белсенді материалдарының азаюы және теріс графит парағының құлауы, жылдам қартаю және сыйымдылықтың ыдырауы. батарея. Шамадан тыс зарядтауды өшіру кернеуі аккумулятордың ішкі кедергісін арттырады, аккумулятордың ішкі қызуы артады, ал артық заряд теріс электродтың «литий тұнбасы» құбылысын және сыйымдылыққа әсер ететін жанама реакциялардың сәйкес өсуін тудырады. және батареяның ескіруі.
Қорытындылай келе, батареяның жұмыс температурасы, зарядтау-разряд жылдамдығы, разрядтау тереңдігі, цикл аралығы және зарядтау-разрядты өшіру кернеуі батареяның денсаулығы мен қызмет ету мерзіміне әсер етеді. Қазіргі уақытта аккумулятордың денсаулығына әсер ететін факторларды зерттеу сапалы зерттеу сатысында. Батареяның қартаюына әсер ететін осы факторлардың сандық талдауы және осы факторлар арасындағы байланыс байланысы болашақта батареяның денсаулығы мен қызмет ету мерзімін зерттеудің және зерттеудің қиындықтары болып табылады.
