Îmbătrânirea bateriilor cu litiu este un proces gradual pe termen lung, iar sănătatea bateriei este afectată de diverși factori, cum ar fi temperatura, rata curentului și tensiunea de întrerupere. În prezent, unele realizări au fost realizate în cercetarea și analiza modelării stării de sănătate a bateriei. Cercetările înrudite includ mecanismul de degradare a bateriei și analiza factorilor de îmbătrânire, gestionarea sănătății bateriei, monitorizarea și estimarea stării bateriei, predicția duratei bateriei etc.
Cu toate acestea, încă lipsește un rezumat relativ complet și o revizuire a evaluării stării de sănătate a bateriei cu litiu. Această lucrare introduce în mod sistematic stadiul cercetării și progresul stării de sănătate a bateriei din cinci aspecte: definiție, factori de influență, model de evaluare, dificultăți de cercetare și semnificația cercetării privind starea de sănătate a bateriei.
1. Definiția stării de sănătate a bateriei
Bateria SOH caracterizează capacitatea bateriei actuale de a stoca energie electrică în raport cu noua baterie și reprezintă starea bateriei de la începutul vieții sale până la sfârșitul duratei sale de viață sub formă de procent. Există mulți indicatori de performanță ai bateriilor. Există multe definiții ale SOH în țară și în străinătate, dar există o lipsă de unitate în concept. În prezent, definiția SOH se reflectă în principal în mai multe aspecte precum capacitatea, electricitatea, rezistența internă, timpii de ciclu și puterea de vârf.
1 Definiția capacității SOH
Există cele mai multe literaturi cu privire la definiția SOH prin scăderea capacității bateriei, iar definiția SOH este dată după cum urmează: În formula: Caged este capacitatea curentă a bateriei; Crated este capacitatea nominală a bateriei.
2 Definiția energiei electrice SOH
Definiția SOH pentru consumul de energie electrică este similară cu definiția capacității, deoarece capacitatea nominală a bateriei are capacitatea efectivă efectivă și capacitatea maximă, iar capacitatea reală a bateriei este oarecum diferită de capacitatea nominală nominală, așa că unele literaturi definesc SOH din perspectiva capacității de descărcare a bateriei.
3 Rezistența internă definește SOH
Creșterea rezistenței interne a bateriei este o manifestare importantă a îmbătrânirii bateriei și este și motivul îmbătrânirii în continuare a bateriei. Multe literaturi folosesc rezistența internă pentru a defini SOH.
4 Numărul de cicluri rămase definește SOH
Pe lângă utilizarea indicatorilor de performanță a bateriei, cum ar fi capacitatea și rezistența internă pentru a defini SOH, există și literaturi care definesc SOH a bateriei prin numărul de cicluri rămase ale bateriei.
Definițiile SOH ale celor patru tipuri de baterii de mai sus sunt relativ comune în literatură. Definiția capacității și a electricității este foarte operabilă, dar capacitatea este performanța externă a bateriei, în timp ce operabilitatea definiției rezistenței interne și timpilor rămase nu este puternică. Rezistența internă este legată de SOC și temperatură și nu este ușor de măsurat. Numărul de cicluri rămase și numărul total de cicluri nu sunt ușor de măsurat. nu poate fi prezis cu exactitate.
2. Factori care afectează starea de sănătate a bateriilor cu litiu
În ultimii ani, multe literaturi interne și străine au studiat mecanismul de îmbătrânire și legea bateriilor cu litiu. În general, se crede că depunerea de ioni de litiu, îngroșarea peliculei SEI și pierderea de materiale active sunt principalele motive pentru îmbătrânirea bateriei și scăderea capacității. Abuzul bateriilor cu litiu va accelera îmbătrânirea bateriilor, iar încărcarea și descărcarea normală a bateriilor va afecta, de asemenea, sănătatea bateriei și va accelera îmbătrânirea bateriei.
1 Influența temperaturii asupra bateriei SOH
Temperatura este în general considerată a fi principalul factor care afectează sănătatea bateriei. Temperatura are un dublu impact asupra performanței bateriei. Pe de o parte, temperatura ridicată va accelera reacția chimică din interiorul bateriei și va îmbunătăți eficiența și performanța bateriei. În același timp, temperatura ridicată va accelera și unele reacții chimice ireversibile. Reacția are loc, rezultând o scădere a materialului activ al bateriei, provocând îmbătrânirea și scăderea capacității bateriei. Datele experimentale arată că temperatura ridicată va accelera creșterea filmului SEI al electrodului bateriei, iar dificultatea ionilor de litiu care pătrund în filmul SEI va crește, ceea ce echivalează cu o creștere a rezistenței interne a bateriei.
2 Influența ratei curentului de încărcare și descărcare asupra bateriei SOH
Rata de încărcare și descărcare va afecta durata de viață a bateriei. Bateria Sony 18650 a fost testată pentru 300 de cicluri la trei rate diferite de descărcare. În același timp, descărcarea de mare viteză va genera mai multă căldură în interiorul bateriei, ceea ce va accelera îmbătrânirea bateriei. La microscopul electronic se observă că pelicula SEI de pe suprafața electrodului bateriei cu descărcare de mare viteză este mai groasă decât cea a descărcării cu viteză scăzută.
3 Influența adâncimii de descărcare asupra bateriei SOH
Adâncimea de încărcare și descărcare a bateriei are un impact asupra sănătății și îmbătrânirii bateriei. Se crede că bateria a acumulat energie de transfer totală, iar analiza scăderii capacității și a îmbătrânirii bateriei se efectuează pe baza energiei totale de transfer. Gao Fei și colab. a analizat relația dintre energia de transfer acumulată a bateriei și scăderea capacității bateriei prin testele ciclului diferitelor adâncimi de descărcare a bateriilor cu litiu și a concluzionat că înainte ca capacitatea bateriei să scadă la 85%, energia de transfer acumulată a bateriei este în încărcarea profundă și descărcarea profundă, iar capacitatea bateriei scade. Cele două moduri de încărcare superficială și descărcare superficială sunt practic aceleași. Când capacitatea bateriei scade la 85% ~ 75%, energia de transfer acumulată și eficiența energetică a bateriei sunt mai bune decât modul de încărcare superficială și descărcare superficială.
4 Influența intervalului de ciclu asupra bateriei SOH
Intervalul ciclului de încărcare-descărcare a bateriei va afecta, de asemenea, procesul de îmbătrânire a bateriei. Rezistența internă a bateriei de încărcare-descărcare este diferită pentru diferite intervale de ciclu. Prin urmare, căldura și reacția bateriei în timpul ciclului sunt ușor diferite, ceea ce va afecta sănătatea și îmbătrânirea bateriei pe termen lung. Prin urmare, unii experți sugerează că intervalul SOC al bateriei este de 20% ~ 80%, ceea ce este benefic pentru sănătatea bateriei și durata de viață.
5 Influența tensiunii de întrerupere a sarcinii-descărcării asupra bateriei SOH
Supraîncărcarea și supradescărcarea bateriei vor afecta starea de sănătate a bateriei, iar limitele inadecvate de tensiune superioară și inferioară vor afecta bateria. Cu cât tensiunea de întrerupere a descărcării este mai mică, cu atât rezistența internă a bateriei este mai mare, ceea ce duce la încălzirea internă a bateriei, reacții secundare crescute, reducerea materialelor active ale bateriei și prăbușirea foii negative de grafit, îmbătrânirea accelerată și scăderea capacității. baterie. Tensiunea excesivă de întrerupere a încărcării determină creșterea rezistenței interne a bateriei, creșterea căldurii interne a bateriei, iar supraîncărcarea provoacă fenomenul de „precipitare de litiu” a electrodului negativ și creșterea corespunzătoare a reacțiilor secundare, ceea ce afectează capacitatea. și îmbătrânirea bateriei.
Pe scurt, temperatura de funcționare, rata de încărcare-descărcare, adâncimea de descărcare, intervalul de ciclu și tensiunea de întrerupere a bateriei vor avea toate un impact asupra sănătății și vieții bateriei. În prezent, cercetarea factorilor de influență ai stării de sănătate a bateriei se află în stadiul de cercetare calitativă. Analiza cantitativă a acestor factori de influență asupra îmbătrânirii bateriei și relația de cuplare dintre acești factori reprezintă dificultățile cercetării și punctul fierbinte al cercetării privind sănătatea și viața bateriei în viitor.
