リチウム電池の一貫性を向上させる方法
新エネルギー車はますます人気が高まっています。 電気自動車の電源としてリチウム電池を使用する場合、高出力・大容量の要件により、単一のリチウムイオン電池では要件を満たせないため、リチウムイオン電池を直列および並列に接続する必要があります。 組み合わせて使用します。
ただし、単一セル間の不整合は、サイクル中の過剰な容量の低下やバッテリパックの寿命の短さなどの問題を引き起こすことがよくあります。 グループ化のために可能な限り一貫した性能を備えたバッテリーを選択することは、パワーバッテリーでのリチウムイオンバッテリーの促進と応用にとって非常に重要です。 次に、いくつかの側面から簡単な分析を行います。
1不整合分析
1.1不整合の定義リチウムイオン電池パックの不整合とは、同じ仕様およびモデル形式の単一セルの後の、電圧、容量、内部抵抗、寿命、温度の影響、および自己放電率などのパラメータの特定の違いを指します。バッテリーパック。 シングルバッテリーを製造した後は、初期性能自体に一定の違いがあります。 バッテリーを使用すると、これらのパフォーマンスの違いは蓄積され続けます。 同時に、バッテリーパック内の各バッテリーの使用環境が完全に同じではないため、シングルバッテリーの不整合が徐々に大きくなり、バッテリー性能の低下が加速し、最終的にバッテリーパックが発生します。時期尚早に失敗します。 1.2不整合の性能リチウムイオン電池の不整合は、主に2つの側面で現れます。電池セルの性能パラメータ（電池容量、内部抵抗、自己放電率など）の違いと電池の充電状態（SOC）の違いです。 ）。 Dai Haifeng etal。 バッテリーセル間の容量差の分布は堰分布に近く、内部抵抗の分散は容量の分散よりも重要であり、同じバッチのバッテリーの内部抵抗は一般に正規分布の法則を満たしていることがわかりました。 、自己放電率もほぼ正規分布を示します。 SOCは、バッテリーの充電状態を特徴づけます。これは、バッテリーの残りの容量と定格容量の比率です。 Jie Jing etal。 バッテリーの不整合により、バッテリーの容量減衰率が異なり、バッテリー間の最大使用可能容量に違いが生じると考えられます。 容量の小さいバッテリーのSOC変化率は、容量の大きいバッテリーよりも速く、充電および放電中のカットオフ電圧への到達が速くなります。
1.3不整合の原因リチウムイオン電池の不整合には、主に製造工程と使用工程において多くの理由があります。 バッチ処理中のスラリーの均一性、コーティング中の面密度と表面張力の制御など、製造プロセスのあらゆる側面により、単一セルの性能に違いが生じます。 駱羽他 リチウムイオン電池の製造および製造プロセスが電池の一貫性に与える影響を研究し、水性バインダーシステムのリチウムイオン電池の製造プロセスが電池の一貫性に与える影響に焦点を当てました。 Xie Jiaoらは、バッテリーの使用中、接続方法、構造部品/デバイス、動作条件、および環境がすべてバッテリーパックの一貫性に影響を与えると考えています。 各接続ポイントで消費されるエネルギーに一貫性がないため、各コンポーネントまたは構造のパフォーマンスと経年劣化率にも一貫性がなく、バッテリーへの影響にも一貫性がありません。 さらに、バッテリー内の各単一セルの位置、温度、およびパフォーマンスの低下が異なるため、これらは単一セルの不整合を増幅します。
バッテリーの一貫性を向上させる2つの方法
2.1製造工程の管理製造工程の管理は、主に原材料と製造工程の2つの側面から行われます。 原材料に関しては、同じバッチの原材料を選択して、原材料の粒子サイズと性能の一貫性を確保するようにしてください。 製造工程では、スラリーが均一に攪拌され、長時間置かれないようにする、コーティング機の速度を制御してコーティングの厚さと均一性、外観を確保するなど、製造プロセス全体を厳密に制御する必要があります。ポールピースの、そして計量と分類。 、注入量、形成、容量分離、保管条件などを制御します。LuoYuは、バッチ処理を含むリチウムイオン電池の準備技術の研究を通じて、リチウムイオン電池の一貫性に大きな影響を与える主要なプロセスを決定しました。混合、コーティング、圧延、巻線/積層、液体注入および形成。 主要なプロセスパラメータとバッテリ性能の関係についての詳細な調査と分析も行われます。
2.2構成プロセスの制御
組み立て工程の管理は、主に電池の仕分けを指します。 バッテリーパックは、統一された仕様とモデルのバッテリーを採用しており、バッテリーの初期性能の一貫性を確保するために、バッテリーの電圧、容量、内部抵抗などを測定する必要があります。 研究を通して、Xu Haitao etal。 バッテリーパックを組み立てるとき、単一セルの電圧差が、バッテリーパックの充電と放電の最後の単一セルの一貫性に影響を与える重要な要因であることがわかりました。 単一セルの内部抵抗の違いにより、バッテリーパックが充電されます。放電プロセス中、各単一バッテリーの電圧プラットフォームはまったく異なります。 Wang Linxiaらは、リチウムイオン直列並列バッテリパックの単一セルの不整合を分析し、並列バッテリパックの主な影響要因を分析しました。 バッテリーパックの影響の程度は、組み立てられたバッテリーパックに必要な基礎を提供します。 Chen Ping etal。 バッテリー構成の一貫性に対する放電率の影響を調査し、放電率の増加に伴い、バッテリーの不整合が増幅され、不良バッテリーを排除する効果が得られることを発見しました。
2.3バッテリーをリアルタイムで監視するための使用および保守プロセス制御。 バッテリーの一貫性は、バッテリーの組み立て時にスクリーニングされます。これにより、使用の初期段階でバッテリーの一貫性を確保できます。 バッテリーは使用中にリアルタイムで監視され、使用中の一貫性の問題をリアルタイムで観察できます。 ただし、整合性が悪いと、監視回路が充放電回路を遮断し、性能が低下します。 2つの間のバランスを見つける必要があります。 極端なパラメータのバッテリーは、リアルタイムの監視を通じて時間内に調整または交換して、バッテリーパックの不整合が時間の経過とともに拡大しないようにすることもできます。 バランスの取れた管理システムを導入します。 適切なイコライゼーション戦略とイコライゼーション回路を採用して、バッテリーをインテリジェントに管理します。 現在の一般的なバランシング戦略には、外部電圧に基づくバランシング戦略、SOCに基づくバランシング戦略、および容量に基づくバランシング戦略が含まれます。 等化回路は、エネルギー消費の仕方によってパッシブ等化とアクティブ等化に分けることができます。 その中でも、アクティブイコライゼーションは、バッテリー間のロスレスエネルギーフローを実現することができます。これは、国内外で注目されている研究トピックです。 アクティブバランシングで一般的に使用される方法には、バッテリバイパス方式、スイッチトキャパシタ方式、スイッチインダクタンス方式、およびDC / DC変換方式があります。
バッテリーの熱管理。 バッテリーパックの動作温度を最適な範囲内に維持することに加えて、バッテリーの熱管理は、バッテリー間の性能の一貫性を効果的に確保するために、バッテリー間の温度条件の一貫性を確保することも試みるべきです。 合理的な管理戦略を使用します。 出力電力が許す場合は、バッテリーの放電深度を減らすようにしてください。同時に、バッテリーの過充電を避けてください。これにより、バッテリーパックのサイクル寿命が延びる可能性があります。 バッテリーパックのメンテナンスを強化します。 バッテリーパックの低電流メンテナンス充電を定期的に行い、清掃に注意してください。
3パワーリチウムイオン電池の組み立て方法
3.1電圧整合方式電圧整合方式は、静的電圧整合方式と動的電圧整合方式に分けられます。 静電圧整合方式は無負荷整合方式とも呼ばれます。 負荷をかけず、バッテリー自体のみを考慮します。 これは、数十日間の放置後の選択された単一バッテリーの完全充電状態の自己放電率と、完全充電状態でのさまざまな保管期間を測定します。 内蔵バッテリーの開回路電圧、この方法は最も簡単な操作ですが、正確ではありません。 動的電圧整合法は、負荷のある電圧状況を調査しますが、負荷の変化などの要素を考慮していないため、正確ではありません。
3.2静的容量マッチング方式は、設定された条件下でバッテリーを充電および放電し、放電電流と放電時間から容量を計算し、容量に応じてバッテリーをマッチングします。 この方法はシンプルで実装が簡単ですが、特定の条件下でバッテリーが同じ容量であることを反映することしかできず、バッテリーの完全な動作特性を説明することはできず、特定の制限があります。
3.3内部抵抗マッチング法は、主に単一バッテリーの内部抵抗を考慮します。 この方法では迅速な測定が可能ですが、放電過程で電池の内部抵抗が変化するため、内部抵抗を正確に求めることは困難です。
3.4マルチパラメータマッチング方式は、容量、内部抵抗、電圧、自己放電率、その他の外部条件を同時に考慮して、バッテリを包括的に評価し、より一貫性のあるバッテリパックを分類できます。 ただし、この方法の前提は、単一パラメーターのソートが正確で時間がかかる必要があるということです。
3.5動的特性グループ化方法動的特性グループ化方法は、バッテリーの充電および放電特性曲線を使用して、グループ化するバッテリーを分類します。 充放電曲線は、バッテリーのほとんどの特性を反映することができ、動的特性マッチング方法を使用することで、バッテリーのさまざまなパフォーマンス指標の一貫性を確保できます。 動的特性マッチング法には多くのデータがあり、通常はコンピュータプログラムの協力によって実現されます。 また、この方法では電池パックの使用率が低下するため、電池構成コストの削減にはつながらない。 検量線または検量線の決定も、その実装において難しい点です。 4結論
バッテリーの不整合の理由は、主にバッテリーの製造と使用にあります。
バッテリーの一貫性を改善するための対策には、主に次の3つの側面が含まれます。
1.原材料と生産技術の2つの側面から生産プロセスを厳密に管理します。
2.より科学的な分類方法を使用し、グループ化のために同じ初期性能を持つバッテリーを選択してみてください。
3.バッテリーの使用とメンテナンスの過程で、バッテリーをリアルタイムで監視し、バランスの取れた管理システムを導入し、合理的な制御戦略を採用し、バッテリーの熱管理を実施し、バッテリーパックのメンテナンスを強化します。
