Ličio baterijų senėjimas yra ilgalaikis laipsniškas procesas, o akumuliatoriaus būklei įtakos turi įvairūs veiksniai, tokie kaip temperatūra, srovės greitis ir išjungimo įtampa. Šiuo metu yra pasiekta tam tikrų pasiekimų tiriant ir modeliuojant baterijų sveikatos būklę. Susiję tyrimai apima akumuliatoriaus blogėjimo mechanizmą ir senėjimo faktorių analizę, akumuliatoriaus būklės valdymą, akumuliatoriaus būsenos stebėjimą ir įvertinimą, akumuliatoriaus veikimo trukmės prognozavimą ir kt.
Tačiau vis dar trūksta santykinai išsamios ličio baterijos būklės įvertinimo santraukos ir apžvalgos. Straipsnyje sistemingai pristatoma akumuliatoriaus sveikatos būklės tyrimo būklė ir pažanga iš penkių aspektų: apibrėžimo, įtakojančių veiksnių, vertinimo modelio, tyrimo sunkumų ir akumuliatoriaus sveikatos būklės tyrimo reikšmės.
1. Baterijos būklės apibrėžimas
Baterijos SOH apibūdina esamos baterijos gebėjimą kaupti elektros energiją, palyginti su nauja baterija, ir procentais parodo akumuliatoriaus būseną nuo jo eksploatavimo pradžios iki jo naudojimo pabaigos. Yra daug baterijų veikimo rodiklių. Namuose ir užsienyje yra daug SOH apibrėžimų, tačiau koncepcijoje trūksta vienybės. Šiuo metu SOH apibrėžimas daugiausia atsispindi keliais aspektais, tokiais kaip talpa, elektra, vidinė varža, ciklo laikas ir didžiausia galia.
1 Talpa Apibrėžimas SOH
Yra daug literatūros apie SOH apibrėžimą pagal akumuliatoriaus talpos mažėjimą, o SOH apibrėžimas pateikiamas taip: Formulėje: „Cged“ yra dabartinė akumuliatoriaus talpa; Crated yra vardinė akumuliatoriaus talpa.
2 Elektros apibrėžimas SOH
SOH apibrėžimas elektros energijos suvartojimui yra panašus į talpos apibrėžimą, nes vardinė akumuliatoriaus talpa turi faktinę efektyviąją talpą ir maksimalią talpą, o tikroji akumuliatoriaus talpa šiek tiek skiriasi nuo vardinės talpos, todėl kai kuriose literatūrose apibrėžiama. SOH akumuliatoriaus išsikrovimo pajėgumo požiūriu.
3 SOH apibrėžia vidinė varža
Akumuliatoriaus vidinės varžos padidėjimas yra svarbus akumuliatoriaus senėjimo požymis, taip pat ir tolesnio akumuliatoriaus senėjimo priežastis. Daugelyje literatūros SOH apibrėžti naudojamas vidinis pasipriešinimas.
4 Likusių ciklų skaičius apibrėžia SOH
Be to, kad SOH apibrėžti naudojami akumuliatoriaus veikimo rodikliai, tokie kaip talpa ir vidinis atsparumas, taip pat yra literatūros, kuri apibrėžia akumuliatoriaus SOH pagal likusių akumuliatoriaus ciklų skaičių.
Pirmiau minėtų keturių tipų baterijų SOH apibrėžimai literatūroje yra gana dažni. Talpos ir elektros energijos apibrėžimas yra labai veikiantis, tačiau talpa yra išorinis akumuliatoriaus veikimas, o vidinės varžos ir likusio laiko apibrėžimo veikimas nėra stiprus. Vidinė varža yra susijusi su SOC ir temperatūra, todėl ją nėra lengva išmatuoti. Likusių ciklų skaičių ir bendrą ciklų skaičių nėra lengva išmatuoti. negalima tiksliai numatyti.
2. Veiksniai, turintys įtakos ličio baterijų sveikatos būklei
Pastaraisiais metais daugelyje vietinių ir užsienio literatūros buvo tiriamas ličio baterijų senėjimo mechanizmas ir dėsnis. Paprastai manoma, kad ličio jonų nusodinimas, SEI plėvelės sustorėjimas ir aktyvių medžiagų praradimas yra pagrindinės baterijos senėjimo ir talpos mažėjimo priežastys. Piktnaudžiavimas ličio baterijomis paspartins baterijų senėjimą, o įprastas baterijų įkrovimas ir iškrovimas taip pat turės įtakos akumuliatoriaus būklei ir paspartins baterijos senėjimą.
1 Temperatūros įtaka akumuliatoriaus SOH
Temperatūra paprastai laikoma pagrindiniu veiksniu, turinčiu įtakos akumuliatoriaus sveikatai. Temperatūra turi dvejopą įtaką akumuliatoriaus veikimui. Viena vertus, aukšta temperatūra pagreitins cheminę reakciją akumuliatoriaus viduje ir pagerins akumuliatoriaus efektyvumą bei našumą. Tuo pačiu metu aukšta temperatūra taip pat paspartins kai kurias negrįžtamas chemines reakcijas. Vyksta reakcija, dėl kurios sumažėja akumuliatoriaus aktyvioji medžiaga, dėl ko akumuliatorius sensta ir sumažėja jo talpa. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad aukšta temperatūra paspartins akumuliatoriaus elektrodo SEI plėvelės augimą, o ličio jonų prasiskverbimas į SEI plėvelę padidės, o tai prilygsta akumuliatoriaus vidinės varžos padidėjimui.
2 Įkrovimo ir iškrovimo srovės greičio įtaka akumuliatoriaus SOH
Įkrovimo ir iškrovimo greitis turės įtakos akumuliatoriaus tarnavimo laikui. Sony 18650 baterija buvo išbandyta 300 ciklų esant trims skirtingiems iškrovimo laipsniams. Tuo pačiu metu didelio greičio iškrovimas sukels daugiau šilumos akumuliatoriaus viduje, o tai paspartins akumuliatoriaus senėjimą. Elektroniniu mikroskopu pastebima, kad didelio greičio akumuliatoriaus elektrodo paviršiuje esanti SEI plėvelė yra storesnė nei mažo greičio iškrovimo.
3 Iškrovos gylio įtaka akumuliatoriaus SOH
Akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo gylis turi įtakos akumuliatoriaus būklei ir senėjimui. Manoma, kad akumuliatoriuje yra sukaupta visa perdavimo energija, o akumuliatoriaus talpos mažėjimo ir senėjimo analizė atliekama pagal bendrą perdavimo energiją. Gao Fei ir kt. išanalizavo ryšį tarp akumuliatoriaus akumuliacinės perdavimo energijos ir akumuliatoriaus talpos mažėjimo atliekant skirtingų ličio baterijų iškrovimo gylių ciklo bandymus ir padarė išvadą, kad prieš akumuliatoriaus talpai nesumažėjus iki 85%, akumuliatoriaus kaupiamoji perdavimo energija yra gilus įkrovimas ir iškrovimas bei akumuliatoriaus talpos mažėjimas. Du seklaus įkrovimo ir sekliojo iškrovimo režimai iš esmės yra vienodi. Kai akumuliatoriaus talpa sumažėja iki 85% ~ 75%, akumuliatoriaus kaupiamoji perdavimo energija ir energijos efektyvumas yra geresni nei sekliojo įkrovimo ir iškrovimo režimai.
4 Ciklo intervalo įtaka akumuliatoriaus SOH
Akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo ciklo intervalas taip pat turės įtakos akumuliatoriaus senėjimo procesui. Įkrovimo ir iškrovimo akumuliatoriaus vidinė varža skiriasi skirtingais ciklo intervalais. Todėl akumuliatoriaus įkaitimas ir reakcija ciklo metu šiek tiek skiriasi, o tai ilgainiui turės įtakos akumuliatoriaus sveikatai ir senėjimui. Todėl kai kurie ekspertai teigia, kad akumuliatoriaus SOC diapazonas yra 20% ~ 80%, o tai yra naudinga akumuliatoriaus sveikatai ir ciklo tarnavimo laikui.
5 Įkrovimo ir iškrovimo ribinės įtampos įtaka akumuliatoriaus SOH
Per didelis akumuliatoriaus įkrovimas ir išsikrovimas turės įtakos akumuliatoriaus būklei, o netinkamos viršutinės ir apatinės įtampos ribos paveiks akumuliatorių. Kuo mažesnė iškrovos ribinė įtampa, tuo didesnė vidinė akumuliatoriaus varža, dėl kurios akumuliatorius įkaista, sustiprėja šalutinės reakcijos, sumažėja baterijos aktyviųjų medžiagų kiekis ir griūva neigiamas grafito lakštas, pagreitėja akumuliatoriaus senėjimas ir mažėja talpa. baterija. Dėl per didelės įkrovimo ribinės įtampos padidėja akumuliatoriaus vidinė varža, padidėja vidinė akumuliatoriaus šiluma, o perkrovimas sukelia neigiamo elektrodo „ličio nusodinimo“ reiškinį ir atitinkamą šalutinių reakcijų padidėjimą, kuris turi įtakos talpai. ir akumuliatoriaus senėjimą.
Apibendrinant galima pasakyti, kad darbinė temperatūra, įkrovimo-iškrovimo greitis, iškrovimo gylis, ciklų intervalas ir akumuliatoriaus įkrovimo-iškrovimo ribinė įtampa turės įtakos akumuliatoriaus sveikatai ir tarnavimo laikui. Šiuo metu baterijų sveikatos būklę įtakojančių veiksnių tyrimai yra kokybinio tyrimo stadijoje. Kiekybinė šių veiksnių, turinčių įtakos akumuliatoriaus senėjimui, analizė ir šių veiksnių ryšys yra tyrimo sunkumai ir baterijos sveikatos ir naudojimo ateityje tyrimų taškas.
