リチウム-イオン電池パックの放電容量に影響を与える要因
Li - ionバッテリーパックは、主に、スクリーニング、グループ化、パッケージング、および組み立て後にセルの電気的性能をテストして、容量と圧力差が適格な製品であるかどうかを判断するためのものです。
バッテリーの直列セルと並列セルの間の一貫性は、バッテリーパックで特別に考慮されます。 良好な容量、充電状態、内部抵抗、および自己放電の一貫性がある場合にのみ、バッテリーパックの容量を発揮および解放できます。 性能が悪いと、バッテリーパックの全体的な性能に深刻な影響を及ぼし、過充電または過放電を引き起こし、安全上の問題を引き起こす可能性があります。 優れた組み合わせ方法は、モノマーの一貫性を向上させる効果的な方法です。
リチウム-イオン電池は周囲温度の影響により制限されており、温度が高すぎたり低すぎたりすると電池容量が影響を受けます。 バッテリーが高温条件下で長時間動作すると、サイクル寿命に影響を与える可能性があります。 温度が低すぎると、容量を発揮しにくくなります。 放電率は、バッテリーの高い-電流の充電および放電能力を反映しています。 レートが小さすぎると、充電と放電の速度が遅くなり、テスト効率に影響します。 レートが大きすぎると、バッテリーの分極効果と熱効果により容量が減少します。 充電および放電率。
1.整合性のマッチング
良好な構成は、セルの利用率を向上させるだけでなく、セルの一貫性を制御することもできます。これは、バッテリーパックの放電における良好な放電容量とサイクル安定性を達成するための基礎です。 ただし、構成が不十分な場合のバッテリセル容量のACインピーダンスの分散が大きくなり、バッテリパックのサイクル性能と使用可能容量が低下します。 誰かがバッテリーの特性ベクトルに従ってバッテリーマッチングの方法を提案しました。 特性ベクトルは、単一バッテリーの充電および放電電圧データと標準バッテリーの充電および放電データの間の類似度を反映します。 バッテリーの充電-放電曲線が標準曲線に近いほど、類似性が高く、相関係数は1に近くなります。このマッチング方法は、主にモノマー電圧の相関係数に基づいています。次に、他のパラメータを組み合わせてマッチングを実行します。これにより、より優れたマッチング効果を得ることができます。 このアプローチの難しさは、標準のバッテリー特性ベクトルを提供することです。 生産レベルの制約により、バッテリーの各バッチ間に差がなければならず、バッテリーの各バッチに適した特徴ベクトルのセットを取得することは非常に困難です。
定量分析は、単一セル間の差異評価方法を分析するために使用されました。 まず、電池性能に影響を与える要点を数学的手法で抽出し、数学的抽象化を行って電池性能の総合評価・比較を行い、電池性能の定性分析を定量分析に変換し、バッテリーパックの全体的なパフォーマンス。 実際に実装できる簡単な方法を紹介します。 バッテリーの選択とグループ化に基づく包括的なパフォーマンス評価システムが提案され、主観的なDelphiスコアリングと客観的なグレー相関度測定を組み合わせ、バッテリーのマルチ-パラメーターグレー相関モデルを確立します。評価基準として単一のインデックスを使用することの側面。 パワーリチウム-イオン電池の性能評価が実現され、評価結果から得られた相関関係は、後の段階での電池のスクリーニングとマッチングのための信頼できる理論的基礎を提供します。
動的特性マッチング方式は、主にバッテリーの充放電曲線に応じたマッチング機能を実現することです。 具体的な実装手順は、最初に曲線上の特性点を抽出して特性ベクトルを形成することです。 各曲線間の特性ベクトル間の距離に応じて、マッチングインデックスについては、適切なアルゴリズムを選択することで曲線の分類が実現され、バッテリーマッチングプロセスが完了します。 このマッチング方法は、動作中のバッテリーの性能変化を考慮に入れています。 これに基づいて、他の適切なパラメータがバッテリーマッチングのために選択され、より一貫したパフォーマンスを持つバッテリーを分類することができます。
2.充電方法
適切な充電方式は、バッテリーの放電容量に大きな影響を及ぼします。 充電深度が浅い場合は、それに応じて放電容量が減少します。 過充電すると、バッテリーの化学的活性物質に影響を与え、不可逆的な損傷を引き起こし、バッテリーの容量と寿命を低下させます。 したがって、適切な充電率、上限電圧、定電圧カット-オフ電流を選択して、充電容量を実現しながら充電効率と安全性および安定性を最適化する必要があります。 現在、パワーリチウム-イオン電池は主に定電流-定電圧充電モードを使用しています。 異なる充電電流と異なるカットオフ電圧の下でのリン酸鉄リチウムシステムと三元システムバッテリーの定電流と定電圧の充電結果を分析することにより、次のことがわかります。（1）充電がカットされたとき{{5 }}オフ電圧が押されると、充電電流が増加し、定電流比が減少します。充電時間は短縮されますが、エネルギー消費量は増加します。 （2）充電電流を押すと、充電カット-オフ電圧が低下するため、定電流充電率が低下し、充電容量とエネルギーの両方が低下します。 バッテリー容量を確保するために、リン酸鉄リチウム-イオンバッテリーの充電カット-オフ電圧は3.4Vより低くすることはできません。 充電時間とエネルギー損失のバランスをとるには、適切な充電電流を選択し、-オフ時間をカットします。
各セルのSOCの一貫性は、バッテリーパックの放電容量を大きく左右します。バランスの取れた充電により、各セルの放電に対して同様の初期SOCプラットフォームを実現できる可能性があり、放電容量と放電効率（放電容量/マッチング容量）を向上させることができます。 。 充電の均等化方法とは、充電プロセス中の電力リチウム-イオン電池の均等化を指します。 通常、イコライゼーションは、バッテリーパックの電圧が設定電圧以上になると開始し、充電電流を減らすことで過充電を防ぎます。
バッテリーパック内の単一セルのさまざまな状態に応じて、バッテリーパックの平衡充電制御回路モデルと単一セルの充電電流を微調整するための均等化回路-を介して、次のような方法が提案されます。バッテリーパックの急速充電を実現するだけでなく、単一セルの不整合を解消することもできます。 バッテリーパックのサイクル寿命効果のための均等充電制御戦略。 具体的には、スイッチ信号を介して、リチウム-イオン電池パックの全体的なエネルギーが単一の電池に補充されるか、単一の電池のエネルギーが全体的な電池パックに変換されます。 バッテリパックの充電プロセス中に、各シングルセルの電圧値を検出することにより、シングルセルの電圧が特定の値に達すると、バランシングモジュールが動作を開始します。 単一バッテリーの充電電流は、充電電圧を下げるために分割され、分割された電流は、バランスの目的を達成するために、エネルギーを充電バスにフィードバックするためにモジュールによって変換されます。
誰かが可変レート充電均等化ソリューションを提案しました。 この方法の均等化の考え方は、低エネルギーの単一バッテリーにのみ追加のエネルギーを供給することです。これにより、単一バッテリーのエネルギーをより多くのエネルギーで抽出するプロセスが妨げられ、プロセスが大幅に簡素化されます。 等化回路のトポロジー。 つまり、さまざまな充電率を使用して、さまざまなエネルギー状態の単一セルを充電し、良好なバランス効果を実現します。
3.排出率
放電率は、パワーリチウム-イオン電池の重要な指標です。 バッテリーの高速放電は、正極と負極の材料と電解質のテストです。 正極材料であるリン酸鉄リチウムは、構造が安定しており、充放電時のひずみが小さく、大電流放電の基本条件がありますが、リン酸鉄リチウムの導電性が悪いというデメリットがあります。 電解液中のリチウムイオンの拡散速度は、電池の放電速度に影響を与える重要な要素であり、電池内のイオンの拡散は、電池の構造と電解液の濃度に密接に関係しています。
したがって、放電率が異なると、バッテリの放電時間と放電電圧プラットフォームが異なり、その結果、放電容量が異なります。これは、並列バッテリパックで特に顕著です。 したがって、適切な排出量を選択する必要があります。 放電電流が大きくなると、バッテリーの使用可能容量は減少します。
Jiang Cuina etal。 リン酸鉄リチウム電池セルの解放可能容量に対する放電率の影響を研究しました。 同じタイプの初期一貫性が良好な単一セルのグループは、1C電流で3.8Vに充電され、次に0 .1、0。2、{{7}の放電率で充電されました。 } .5、1、2、および3Cは2.5Vに放電され、図1に示すように、電圧と放電電力の関係曲線が記録されました。実験結果は、1および2Cの解放容量が97.8であることを示しています。 C / 3の放出容量のそれぞれ96.5パーセントと96.5パーセントであり、放出されるエネルギーは、C / 3によって放出されるエネルギーのそれぞれ97.2パーセントと94.3パーセントです。 増加すると、リチウム-イオン電池によって放出される容量とエネルギーが大幅に減少します。
リチウム-イオン電池が放電される場合、一般的に国家標準の1Cが使用され、最大放電電流は通常23Cに制限されます。 大電流を放電すると、大きな温度上昇が発生し、エネルギー損失につながります。 そのため、過熱による電池の損傷を防ぎ、電池の寿命を縮めるために、電池パックの温度をリアルタイムで監視する必要があります。
4.温度条件
温度は、バッテリー内部の電極材料の活性と電解質性能に大きく影響します。 温度が高すぎたり低すぎたりすると、バッテリーの容量に大きな影響を与えます。
低温では、バッテリーの活動が大幅に低下し、リチウムの挿入と抽出の能力が低下し、バッテリーの内部抵抗と分極電圧が増加し、実際の使用可能容量が減少し、バッテリーの放電容量が減少します、放電プラットフォームが低く、バッテリーが放電カット-オフ電圧に達する可能性が高くなります。 バッテリーの利用可能な容量が減少すると、バッテリーのエネルギー利用効率が低下します。
温度が上昇すると、正極と負極の間のリチウムイオンの抽出と挿入がアクティブになり、バッテリーの内部抵抗が減少し、内部抵抗の安定時間が長くなり、電子移動度が増加します。外部回路と容量がより効果的です。 遊ぶ。 ただし、高温環境で長時間使用すると、正格子構造の安定性が低下し、電池の安全性が低下し、電池の寿命が大幅に短くなります。
Li Zhe etal。 バッテリーの実際の放電容量に対する温度の影響を調査し、さまざまな温度での標準放電容量（25度で1C放電）に対するバッテリーの実際の放電容量の比率を記録しました。 バッテリーの容量変化を温度に合わせて、次の式を求めます。式：Cはバッテリー容量です。 Tは温度です。 R2はフィッティングの相関係数です。 実験によると、バッテリーの容量は低温で非常に急速に低下しますが、ほぼ常温では温度の上昇とともに容量が増加します。 -4 0度でのバッテリーの容量は公称値のわずか1/3ですが、0度から60度では、バッテリー容量は公称容量の80％から100％に増加します。
分析の結果、低温でのオーム内部抵抗の変化率は高温での変化率よりも大きいことがわかりました。これは、低温がバッテリーの動作に明らかな影響を及ぼし、それによってバッテリーの放電可能電力に影響を与えることを示しています。 温度が上昇すると、充電および放電プロセスのオーム内部抵抗と分極内部抵抗の両方が減少します。 ただし、高温になると、電池の化学反応バランスと材料の安定性が損なわれ、副反応が起こり、電池の容量や内部抵抗に影響を与え、サイクル寿命が短くなり、安全性が低下します。
したがって、高温と低温の両方がリン酸鉄リチウム電池の性能と耐用年数に影響を与えます。 実際の作業プロセスでは、新しいバッテリーの熱管理などの方法を使用して、バッテリーが適切な温度条件下で動作することを確認する必要があります。 バッテリーパックパックテストでは、25度の恒温試験室を設けることができます。
