De veroudering van lithiumbatterijen is een geleidelijk proces op de lange termijn, en de gezondheid van de batterij wordt beïnvloed door verschillende factoren, zoals temperatuur, stroomsnelheid en uitschakelspanning. Momenteel zijn er enkele successen geboekt op het gebied van onderzoek en modellering van de gezondheidsstatus van batterijen. Gerelateerd onderzoek omvat onder meer de analyse van batterijdegradatiemechanismen en verouderingsfactoranalyse, batterijgezondheidsbeheer, monitoring en schatting van de batterijstatus, voorspelling van de levensduur van de batterij, enz.
Er bestaat echter nog steeds een gebrek aan een relatief volledige samenvatting en evaluatie van de gezondheidsbeoordeling van lithiumbatterijen. Dit artikel introduceert systematisch de onderzoeksstatus en voortgang van de gezondheidstoestand van batterijen vanuit vijf aspecten: definitie, beïnvloedende factoren, evaluatiemodel, onderzoeksproblemen en onderzoeksbelangstelling van de gezondheidstoestand van batterijen.
1. Definitie van de status van de batterij
De batterij-SOH karakteriseert het vermogen van de huidige batterij om elektrische energie op te slaan ten opzichte van de nieuwe batterij, en vertegenwoordigt de toestand van de batterij vanaf het begin van zijn levensduur tot het einde van zijn levensduur in de vorm van een percentage. Er zijn veel prestatie-indicatoren voor batterijen. Er zijn veel definities van SOH in binnen- en buitenland, maar er is een gebrek aan eenheid in concept. Momenteel komt de definitie van SOH vooral tot uiting in verschillende aspecten zoals capaciteit, elektriciteit, interne weerstand, cyclustijden en piekvermogen.
1 Capaciteitsdefinitie SOH
Er bestaat de meeste literatuur over de definitie van SOH door het verval van de batterijcapaciteit, en de definitie van SOH wordt als volgt gegeven: In de formule: Caged is de huidige capaciteit van de batterij; Crated is de nominale capaciteit van de batterij.
2 Elektriciteitsdefinitie SOH
De definitie van SOH voor elektriciteitsverbruik is vergelijkbaar met de definitie van capaciteit, omdat de nominale capaciteit van de batterij de werkelijke effectieve capaciteit en maximale capaciteit heeft, en de werkelijke capaciteit van de batterij enigszins verschilt van de nominale nominale capaciteit, zo definiëren sommige literatuur SOH vanuit het perspectief van de ontladingscapaciteit van de batterij.
3 Interne weerstand definieert SOH
De toename van de interne weerstand van de batterij is een belangrijke manifestatie van de veroudering van de batterij, en is tevens de reden voor de verdere veroudering van de batterij. Veel literatuur gebruikt de interne weerstand om de SOH te definiëren.
4 Het aantal resterende cycli definieert SOH
Naast het gebruik van batterijprestatie-indicatoren zoals capaciteit en interne weerstand om de SOH te definiëren, zijn er ook literatuur waarin de SOH van de batterij wordt gedefinieerd aan de hand van het aantal resterende cycli van de batterij
De SOH-definities van de bovengenoemde vier typen batterijen komen relatief vaak voor in de literatuur. De definitie van capaciteit en elektriciteit is zeer bruikbaar, maar de capaciteit is de externe prestatie van de batterij, terwijl de bruikbaarheid van de definitie van interne weerstand en resterende tijden niet sterk is. De interne weerstand houdt verband met SOC en temperatuur en is niet eenvoudig te meten. Het aantal resterende cycli en het totaal aantal cycli zijn niet eenvoudig te meten. kan niet nauwkeurig worden voorspeld.
2. Factoren die de gezondheidsstatus van lithiumbatterijen beïnvloeden
De afgelopen jaren hebben veel binnen- en buitenlandse literatuur het verouderingsmechanisme en de wet van lithiumbatterijen bestudeerd. Algemeen wordt aangenomen dat de afzetting van lithiumionen, de verdikking van de SEI-film en het verlies van actieve materialen de belangrijkste redenen zijn voor veroudering van batterijen en capaciteitsverlies. Misbruik van lithiumbatterijen zal de veroudering van de batterij versnellen, en normaal opladen en ontladen van batterijen zal ook de gezondheid van de batterij beïnvloeden en de veroudering van de batterij versnellen.
1 Invloed van temperatuur op batterij-SOH
Temperatuur wordt algemeen beschouwd als de belangrijkste factor die de gezondheid van de batterij beïnvloedt. Temperatuur heeft een dubbele invloed op de prestaties van de batterij. Enerzijds zal een hoge temperatuur de chemische reactie in de batterij versnellen en de efficiëntie en prestaties van de batterij verbeteren. Tegelijkertijd zullen hoge temperaturen ook enkele onomkeerbare chemische reacties versnellen. De reactie vindt plaats, wat resulteert in een afname van het actieve materiaal van de batterij, waardoor veroudering en capaciteitsverlies van de batterij ontstaat. Experimentele gegevens tonen aan dat hoge temperaturen de groei van de SEI-film van de batterij-elektrode zullen versnellen, en dat de moeilijkheid van lithiumionen om de SEI-film te penetreren zal toenemen, wat equivalent is aan een toename van de interne weerstand van de batterij.
2 Invloed van de laad- en ontlaadstroomsnelheid op de SOH van de accu
De laad- en ontlaadsnelheid heeft invloed op de levensduur van de batterij. De Sony 18650-batterij werd gedurende 300 cycli getest met drie verschillende ontladingssnelheden. Tegelijkertijd zal een hoge ontlading meer warmte in de batterij genereren, wat de veroudering van de batterij zal versnellen. Onder de elektronenmicroscoop wordt waargenomen dat de SEI-film op het elektrodeoppervlak van de batterij met hoge ontlading dikker is dan die van de batterij met lage ontlading.
3 Invloed van de ontladingsdiepte op de SOH van de batterij
De laad- en ontladingsdiepte van de batterij heeft invloed op de gezondheid en veroudering van de batterij. Er wordt aangenomen dat de batterij totale overdrachtsenergie heeft verzameld, en de capaciteitsverval en verouderingsanalyse van de batterij wordt uitgevoerd op basis van de totale overdrachtsenergie. Gao Fei et al. analyseerde de relatie tussen de accumulatieve overdrachtsenergie van de batterij en het capaciteitsverlies van de batterij door middel van cyclustests van verschillende ontladingsdieptes van lithiumbatterijen, en concludeerde dat voordat de batterijcapaciteit afneemt tot 85%, de accumulatieve overdrachtsenergie van de batterij is in de diepe lading en diepe ontlading en het verval van de batterijcapaciteit. De twee manieren van ondiep laden en ondiep ontladen zijn in principe hetzelfde. Wanneer de batterijcapaciteit afneemt tot 85% ~ 75%, zijn de accumulatieve overdrachtsenergie en de energie-efficiëntie van de batterij beter dan de modus voor oppervlakkig opladen en ondiep ontladen.
4 Invloed van cyclusinterval op batterij-SOH
Het laad-ontlaadcyclusinterval van de batterij heeft ook invloed op het verouderingsproces van de batterij. De interne weerstand van de laad-ontlaadbatterij is verschillend voor verschillende cyclusintervallen. Daarom zijn de warmte en reactie van de batterij tijdens de cyclus enigszins verschillend, wat op de lange termijn de gezondheid en veroudering van de batterij zal beïnvloeden. Daarom suggereren sommige experts dat het SOC-bereik van de batterij 20% ~ 80% bedraagt, wat gunstig is voor de gezondheid van de batterij en de levensduur van de batterij.
5 Invloed van laad-ontlaad-afsluitspanning op accu SOH
Overladen en ontladen van de batterij heeft invloed op de gezondheid van de batterij, en ongepaste boven- en onderspanningslimieten hebben invloed op de batterij. Hoe lager de ontladingsafsluitspanning, hoe groter de interne weerstand van de batterij, wat resulteert in interne verwarming van de batterij, verhoogde nevenreacties, vermindering van actieve materialen in de batterij en instorting van de negatieve grafietplaat, versnelde veroudering en capaciteitsverlies van de batterij. accu. Een te hoge laadafsluitspanning zorgt ervoor dat de interne weerstand van de batterij toeneemt, de interne warmte van de batterij toeneemt en de overlading veroorzaakt het fenomeen "lithiumprecipitatie" van de negatieve elektrode en de overeenkomstige toename van nevenreacties, wat de capaciteit beïnvloedt. en veroudering van de batterij.
Samenvattend zullen de bedrijfstemperatuur, de laad-ontlaadsnelheid, de ontladingsdiepte, het cyclusinterval en de laad-ontlaad-uitschakelspanning van de accu allemaal invloed hebben op de gezondheid en levensduur van de accu. Momenteel bevindt het onderzoek naar de beïnvloedende factoren van de batterijstatus zich in de kwalitatieve onderzoeksfase. Kwantitatieve analyse van deze beïnvloedende factoren op de veroudering van batterijen en de koppelingsrelatie tussen deze factoren zijn de moeilijkheden van onderzoek en de onderzoekshotspot van de gezondheid en het leven van batterijen in de toekomst.
