Aldring av litiumbatterier er en langsiktig gradvis prosess, og batteriets helse påvirkes av ulike faktorer som temperatur, strømhastighet og avskjæringsspenning. For tiden er det gjort noen prestasjoner i forskning og modelleringsanalyse av batterihelsestatus. Relatert forskning inkluderer batterinedbrytningsmekanisme og aldringsfaktoranalyse, batterihelsestyring, batteristatusovervåking og estimering, prediksjon av batterilevetid, etc.
Det mangler imidlertid fortsatt en relativt fullstendig oppsummering og gjennomgang av helsetilstandsvurdering av litiumbatterier. Denne artikkelen introduserer systematisk forskningsstatus og fremgang for batterihelsetilstand fra fem aspekter: definisjon, påvirkningsfaktorer, evalueringsmodell, forskningsvansker og forskningsmessig betydning av batterihelsetilstand.
1. Definisjon av batterihelsestatus
Batteriet SOH karakteriserer det gjeldende batteriets evne til å lagre elektrisk energi i forhold til det nye batteriet, og representerer batteriets tilstand fra begynnelsen av levetiden til slutten av levetiden i form av en prosentandel. Det er mange ytelsesindikatorer for batterier. Det er mange definisjoner av SOH i inn- og utland, men det er mangel på enhet i konseptet. For tiden gjenspeiles definisjonen av SOH hovedsakelig i flere aspekter som kapasitet, elektrisitet, intern motstand, syklustider og toppeffekt.
1 Kapasitet Definisjon SOH
Det er mest litteratur om definisjonen av SOH ved batterikapasitetsfall, og definisjonen av SOH er gitt som følger: I formelen: Caged er batteriets nåværende kapasitet; Cated er den nominelle kapasiteten til batteriet.
2 Elektrisitetsdefinisjon SOH
Definisjonen av SOH for strømforbruk er lik definisjonen av kapasitet, fordi den nominelle kapasiteten til batteriet har faktisk effektiv kapasitet og maksimal kapasitet, og den faktiske kapasiteten til batteriet er noe forskjellig fra den nominelle nominelle kapasiteten, så noen litteratur definerer SOH fra perspektivet til batteriutladningskapasitet.
3 Intern motstand definerer SOH
Økningen av den interne motstanden til batteriet er en viktig manifestasjon av aldring av batteriet, og det er også årsaken til den videre aldring av batteriet. Mange litteraturer bruker den indre motstanden for å definere SOH.
4 Antall gjenværende sykluser definerer SOH
I tillegg til å bruke batteriytelsesindikatorer som kapasitet og intern motstand for å definere SOH, er det også litteratur som definerer SOH til batteriet ved antall gjenværende sykluser av batteriet
SOH-definisjonene av de fire ovennevnte batteritypene er relativt vanlige i litteraturen. Definisjonen av kapasitet og elektrisitet er svært operativ, men kapasiteten er den eksterne ytelsen til batteriet, mens betjeningsevnen til definisjonen av intern motstand og gjenværende tid ikke er sterk. Den indre motstanden er relatert til SOC og temperatur, og den er ikke lett å måle. Antall gjenværende sykluser og totalt antall sykluser er ikke lett å måle. kan ikke forutsies nøyaktig.
2. Faktorer som påvirker helsestatusen til litiumbatterier
De siste årene har mange innenlandsk og utenlandsk litteratur studert aldringsmekanismen og loven til litiumbatterier. Det antas generelt at litiumionavsetning, SEI-filmfortykning og tap av aktive materialer er hovedårsakene til batterialdring og kapasitetssvikt. Misbruk av litiumbatterier vil akselerere aldring av batterier, og normal lading og utlading av batterier vil også påvirke batterihelsen og akselerere aldring av batterier.
1 Temperaturpåvirkning på batteri SOH
Temperatur anses generelt for å være den viktigste faktoren som påvirker helsen til batteriet. Temperaturen har en dobbel innvirkning på ytelsen til batteriet. På den ene siden vil høy temperatur fremskynde den kjemiske reaksjonen inne i batteriet og forbedre effektiviteten og ytelsen til batteriet. Samtidig vil høy temperatur også akselerere noen irreversible kjemiske reaksjoner. Reaksjonen oppstår, noe som resulterer i en reduksjon i det aktive materialet i batteriet, noe som forårsaker aldring og kapasitetsfall av batteriet. Eksperimentelle data viser at høy temperatur vil akselerere veksten av SEI-filmen til batterielektroden, og vanskeligheten med at litiumioner trenger inn i SEI-filmen vil øke, noe som tilsvarer en økning i den interne motstanden til batteriet.
2 Påvirkning av lade- og utladningsstrømhastighet på batteri SOH
Lade- og utladingshastigheten vil påvirke batteriets levetid. Sony 18650-batteriet ble testet i 300 sykluser med tre forskjellige utladingshastigheter. Samtidig vil høyhastighetsutlading generere mer varme inne i batteriet, noe som vil fremskynde aldring av batteriet. Det er observert under elektronmikroskopet at SEI-filmen på elektrodeoverflaten til høyhastighetsutladningsbatteriet er tykkere enn lavhastighetsutladningen.
3 Påvirkning av utladningsdybde på batteri SOH
Dybden av ladning og utlading av batteriet har innvirkning på helsen og aldring av batteriet. Det antas at batteriet har akkumulert total overføringsenergi, og kapasitetsreduksjon og aldringsanalyse av batteriet utføres basert på den totale overføringsenergien. Gao Fei et al. analyserte forholdet mellom den akkumulerte overføringsenergien til batteriet og kapasitetsreduksjonen til batteriet gjennom syklustestene av forskjellige utladningsdybder av litiumbatterier, og konkluderte med at før batterikapasiteten synker til 85 %, er den akkumulerte overføringsenergien til batteriet i dypladingen og dyputladingen og batterikapasiteten avtar. De to modusene for grunn lading og grunn utladning er i utgangspunktet de samme. Når batterikapasiteten synker til 85% ~ 75%, er den akkumulerte overføringsenergien og energieffektiviteten til batteriet bedre enn grunn lading og grunn utlading.
4 Påvirkning av syklusintervall på batteri SOH
Batteriets lade-utladingssyklus vil også påvirke batteriets aldringsprosess. Den interne motstanden til lade-utladningsbatteriet er forskjellig for forskjellige syklusintervaller. Derfor er batterivarmen og reaksjonen under syklusen litt annerledes, noe som vil påvirke batteriets helse og aldring på sikt. Derfor foreslår noen eksperter at batteriets SOC-område er 20%~80%, noe som er gunstig for batteriets helse og sykluslevetid.
5 Påvirkning av avskjæringsspenning for lade-utlading på batteri SOH
Overlading og overutlading av batteriet vil påvirke helsen til batteriet, og upassende øvre og nedre spenningsgrenser vil påvirke batteriet. Jo lavere utladningssperrespenningen er, desto større er den indre motstanden til batteriet, noe som resulterer i intern oppvarming av batteriet, økte sidereaksjoner, reduksjon av batteriaktive materialer og kollaps av det negative grafittarket, akselerert aldring og kapasitetssvikt i batteri. Overdreven ladesperrespenning fører til at den indre motstanden til batteriet øker, den interne varmen til batteriet øker, og overladingen forårsaker "litiumutfelling" -fenomenet til den negative elektroden og den tilsvarende økningen i sidereaksjoner, noe som påvirker kapasiteten og aldring av batteriet.
Oppsummert vil driftstemperaturen, lade-utladingshastigheten, utladningsdybden, syklusintervallet og lade-utladnings-sperrespenningen til batteriet alle ha innvirkning på batteriets helse og levetid. For tiden er forskningen på påvirkningsfaktorene for batterihelsestatus i det kvalitative forskningsstadiet. Kvantitativ analyse av disse påvirkningsfaktorene på batterialdring og koblingsforholdet mellom disse faktorene er vanskelighetene med forskning og forskningens hotspot for batterihelse og levetid i fremtiden.
