Індекс оцінки продуктивності літій-іонного акумулятора

Індекс оцінки продуктивності акумулятора - літієвий елемент батареї

Мономер літій-іонної батареї складається з катода, анода, електроліт для літій-іонних акумуляторів і діафрагма, які є основними структурними одиницями, що складають акумуляторний модуль і акумуляторну батарею. Акумуляторна батарея як різновид електрохімічного джерела живлення природно має напругу, внутрішній опір, ємність, енергію, потужність та інші характерні параметри, ці параметри також використовуються виробниками літій-іонних акумуляторів в якості основної бази для тестування працездатності батареї.

Існує дві основні мети, для яких люди хочуть вимірювати та оцінювати параметри, що впливають на продуктивність акумулятора. Одна з них - реалізація мети активного контролю, наприклад, неузгодженість напруги елементів батареї знижує ємність накопичення енергії в системі, а продуктивність батареї знижується, якщо вона може активно регулювати напругу елементів на двох полюсах, то це може мати ефект посилення ємності системи.

Інша - з міркувань безпеки, параметри батареї мають свій фіксований діапазон, виявлення параметрів батареї, здійснення моніторингу його меж, може зіграти певну роль в характеристиці стану безпеки батареї і підтримці хорошої продуктивності батареї.

Показник оцінки продуктивності акумулятора - напруга

Напруга мономера, як один з основних параметрів для тестування працездатності акумулятора, залежить від типу мономера, матеріалів анода і катода, загального літію, кобальту і оксиду кобальту, потрійна літієва батарея Катод з графітовим негативним електродом може отримати близько 4,2 В напруги повного заряду, в той час як літій-залізо-фосфатний може досягти лише максимальної напруги 3,6 В.

Тут напруга, точніше потенціал, залежить від властивостей матеріалу, потенціал чисельно дорівнює напрузі розімкнутого контуру акумулятора після досить тривалого часу спокою. Напруга на одній клемі в замкнутому контурі - це значення напруги, яке фіксується зовнішніми приладами, і його величина дорівнює потенціалу акумулятора мінус внутрішній опір акумулятора, що враховує напругу. А внутрішній опір акумулятора не є постійним, на нього впливають різноманітні фактори та зміни.

Напруга елемента, крім того, що визначається матеріали для акумуляторівслідує за зміною заряду і знаходиться в пропорційній залежності один до одного. Тому в багатьох випадках заряд елемента (SOC), який неможливо виміряти безпосередньо і просто, часто визначають за допомогою напруги розімкнутого ланцюга елемента.

Напруга мономера пов'язана зі ступенем активності активної речовини всередині акумулятора, тому температура, яка впливає на ступінь активності, може також впливати на рівень напруги мономера в невеликому діапазоні, що опосередковано впливає на продуктивність акумулятора.

Чим вища напруга мономера, тим більше енергії міститься в тій самій ємності акумулятора, тому, з точки зору забезпечення безпеки, підвищення верхньої межі напруги мономера є технічним шляхом підвищення енергоємності системи і продуктивності акумулятора.

Показник оцінки продуктивності акумулятора - внутрішній опір

Літієві батареї, іони літію від одного полюса до іншого, процес перешкоджання руху іонів в процесі, фактори в сукупності складають внутрішній опір літієвих батарей.

Його основними складовими є фізичний опір струмопровідних частин; матеріали електродвигуна, діафрагми, електроліту та інших електрохімічних речовин, яким притаманний імпеданс; внутрішній опір акумулятора, обумовлений наявністю струму всередині, тимчасовим збільшенням руху іонів літію, що генерується перешкодою; разом ці три компоненти формують основну частину внутрішнього опору і є еталонними елементами для тестування продуктивності акумулятора.

Внутрішній опір найбільш чутливий до температури, і значення внутрішнього опору може сильно змінюватися при різних температурах. Однією з найважливіших причин погіршення продуктивності акумулятора при низьких температурах є те, що внутрішній опір акумулятора занадто великий при низьких температурах.

Літієва батарея як джерело живлення, хочеться, щоб продуктивність батареї була відмінною, з зовнішньої точки зору, внутрішній опір, безумовно, чим менше, тим краще. Особливо в енергетиці малий внутрішній опір є необхідною умовою.

Індекс оцінки продуктивності акумулятора - ємність

Ємність літій-іонного акумулятора також є одним з найважливіших еталонних факторів, що визначають його продуктивність. Вимірювана ємність - це максимальна кількість енергії, яку можна зарядити і розрядити в межах розумного діапазону максимальної і мінімальної напруги акумулятора. Ємність окремого блоку можна виміряти шляхом заряджання і розряджання перед встановленням на транспортний засіб.

На борту судна ємність батареї можна оцінити лише за допомогою алгоритмів. У системі управління батареєю BMS точна оцінка стану заряду батареї SOC є важливим показником рівня її проектування. В даний час звичною практикою є інтегрування ланцюга струм-ампер-час для динамічної роботи, а також калібрування заряду батареї за напругою холостого ходу батареї в неробочому стані.

Інші методи, хоч і різноманітні, але або нестабільні, або занадто трудомісткі, і небагато з них були застосовані в реальних кількостях. На ємність мономера, очевидно, впливає ступінь старіння, як ми всі знаємо, зниження ємності до граничного значення є зниженням продуктивності акумулятора до моменту ліквідації, див. абсолютну кореляцію між цими двома показниками.

По-друге, на ємність також впливає температура, при низькій температурі активність активного матеріалу знижується, він може віддавати менше іонів, ємність неодмінно буде слідувати за зниженням. Тому існує різниця між роботою акумулятора взимку і влітку.

Індекс оцінки продуктивності акумулятора - потужність

Якщо бути точним, то під потужністю тут слід розуміти питому потужність, тобто потужність заряду і розряду одного елемента або потужність заряду і розряду на одиницю маси або на одиницю об'єму елемента акумулятора.

Чи є продуктивність літієвої батареї достатньо хорошою для зарядки та розрядки великої потужності, це було вирішено при її розробці. Той самий літій-залізо-фосфатний матеріал або потрійний матеріал, використання технологічних засобів, зміна товщини електрода або добавок, регулювання структури активної речовини, природи електроліту, властивостей електродної плівки SEI можуть відігравати роль у регулюванні енергетичних характеристик акумулятора.

Загалом, продуктивність акумулятора за потужністю та щільністю енергії часто не може співіснувати, той самий матеріал, гонитва за високою потужністю, частина щільності енергії буде принесена в жертву. Після того, як акумуляторна батарея була виготовлена, її розумний максимум зарядний струм і розрядний струм вже визначені, і можливостей для подальшого регулювання майже не залишилося, за винятком регулювання умов тепловідведення батареї, щоб мати можливість в невеликій мірі змінювати її максимальну зарядну і розрядну потужність.

Крім питомої потужності, є ще кілька параметрів, зведених до одиниці маси або об'єму, які дають краще уявлення про рівень продуктивності акумулятора.

Індекс оцінки продуктивності акумулятора - питома ємність і питома енергія

Питома ємність і питома енергія також можуть бути використані як еталонні показники для тестування продуктивності акумулятора. Об'єм до ємності - це ємність, поділена на об'єм акумулятора, а маса до ємності - це ємність, поділена на масу.

Виходячи звідси, вартість акумулятора складають на одиницю ємності, тобто від здатності акумулятора заряджатися і розряджатися можна говорити про ціну: економічно вигідний спосіб розрахунку ціни на одиницю ємності акумулятора до ємності, тобто за одиницю ціни акумулятора можна розрядити певну кількість електроенергії. Однак, як правило, цей спосіб використовується рідше.

Аналогічно, питома енергія мономера батареї - це енергія, поділена на масу, тобто енергія, яка може бути вивільнена з одиниці маси батареї; і питома об'ємна енергія, тобто енергія, яка може бути вивільнена з одиниці об'єму батареї або активної речовини; Визначення ціни батареї на основі ціни за одиницю енергії є більш поширеним способом говорити про ціни на батареї в промисловості, тобто скільки коштує 1 кВт-год.

Модуль літій-іонного акумулятора

Акумуляторний модуль утворюється шляхом послідовного та паралельного з'єднання декількох акумуляторних елементів і є елементом, з якого складається акумуляторна батарея. Акумуляторний модуль рідко оцінюється окремо як корпус в реальній експлуатації, і час від часу в деяких системах перевіряється значення його напруги.

Насправді, люди схильні думати про модуль як про велику батарею. Різниця полягає в тому, що модуль має проблему консистенції мономера, і його внутрішня різниця напруги елементів є основною функцією вирівнювання. Продуктивність акумулятора часто залежить від складу мономера в модулі акумулятора з найнижчою продуктивністю, і в основному відображається на ємності цього показника.

Під час заряджання першою заповнюється комірка з високою напругою, а під час розряджання першою розряджається комірка з низькою напругою. І цілком ймовірно, що ці дві комірки не є однією і тією ж коміркою. Тому узгодженість параметрів елементів в модулі має вирішальний вплив на продуктивність батареї.

Консистенція - це параметр, який потрібно враховувати на рівні модуля більше, ніж на рівні мономера. Цей параметр забезпечується за допомогою різних засобів скринінгу електричного сердечника на початку формування модуля; після виробництва модуля консистенція є важливим показником для приймання; під час експлуатації вона може бути гарантована тільки функцією вирівнювання BMS. Для отримання додаткової інформації ви також можете перевірити 10 найкращих виробників систем керування акумуляторами для двоколісних транспортних засобів.

Літій-іонні акумуляторні системи

Акумуляторні батареї, як правило, складаються з модулів, з'єднаних послідовно. Крім успадкування всіх параметрів модулів, загальна напруга акумуляторної батареї визначає плато напруги силової установки електромобіля і є дуже важливим параметром для тестування продуктивності батареї.

Акумуляторна батарея в цілому також має кілька інших показників, пов'язаних з безпекою, які будуть постійно контролюватися. Вихідний опір позитивного і негативного полюсів акумуляторної батареї щодо землі, струм витоку в системі, сигнал блокування високої напруги, максимальна і мінімальна температура системи, максимальна різниця температур в системі, максимальна швидкість зростання температури в системі, максимальна і мінімальна індивідуальна напруга в системі і так далі.

Все вищесказане стосується продуктивності акумулятора, як конструкції в цілому, у продуктивності акумулятора є багато параметрів, на які потрібно продовжувати звертати увагу, а також стійкість до впливу навколишнього середовища, стійкість до зловживань.