Aldring af lithiumbatterier er en langsigtet gradvis proces, og batteriets sundhed påvirkes af forskellige faktorer såsom temperatur, strømhastighed og afskæringsspænding. På nuværende tidspunkt er der opnået nogle resultater i forskningen og modelleringsanalysen af batteriets sundhedsstatus. Relateret forskning omfatter batterinedbrydningsmekanisme og ældningsfaktoranalyse, batterisundhedsstyring, batteristatusovervågning og estimering, forudsigelse af batterilevetid osv.
Der mangler dog stadig en relativt fuldstændig oversigt og gennemgang af lithiumbatteriets helbredstilstand. Dette papir introducerer systematisk forskningsstatus og fremskridt for batteriets sundhedstilstand ud fra fem aspekter: definition, indflydelsesfaktorer, evalueringsmodel, forskningsvanskeligheder og forskningsmæssig betydning af batteriets sundhedstilstand.
1. Definition af batteriets helbredsstatus
Batteriet SOH karakteriserer det nuværende batteris evne til at lagre elektrisk energi i forhold til det nye batteri, og repræsenterer batteriets tilstand fra begyndelsen af dets levetid til slutningen af dets levetid i form af en procentdel. Der er mange ydeevneindikatorer for batterier. Der er mange definitioner af SOH i ind- og udland, men der mangler enighed i konceptet. På nuværende tidspunkt afspejles definitionen af SOH hovedsageligt i flere aspekter såsom kapacitet, elektricitet, intern modstand, cyklustider og spidseffekt.
1 Kapacitetsdefinition SOH
Der er de fleste litteraturer om definitionen af SOH ved batterikapacitetsfald, og definitionen af SOH er givet som følger: I formlen: Bur er batteriets nuværende kapacitet; Kasse er batteriets nominelle kapacitet.
2 Elektricitetsdefinition SOH
Definitionen af SOH for elforbrug svarer til definitionen af kapacitet, fordi batteriets nominelle kapacitet har faktisk effektiv kapacitet og maksimal kapacitet, og batteriets faktiske kapacitet er noget anderledes end den nominelle nominelle kapacitet, så nogle litteraturer definerer SOH fra et perspektiv af batteriafladningskapacitet.
3 Intern modstand definerer SOH
Forøgelsen af batteriets indre modstand er en vigtig manifestation af batteriets ældning, og det er også årsagen til den yderligere ældning af batteriet. Mange litteraturer bruger den indre modstand til at definere SOH.
4 Antallet af resterende cyklusser definerer SOH
Ud over at bruge batteriydelsesindikatorer såsom kapacitet og intern modstand til at definere SOH, er der også litteratur, der definerer SOH for batteriet ved antallet af resterende cyklusser af batteriet
SOH-definitionerne af ovenstående fire typer batterier er relativt almindelige i litteraturen. Definitionen af kapacitet og elektricitet er meget funktionsdygtig, men kapaciteten er batteriets eksterne ydeevne, mens funktionsdygtigheden af definitionen af intern modstand og resterende tid ikke er stærk. Den interne modstand er relateret til SOC og temperatur, og den er ikke let at måle. Antallet af resterende cyklusser og det samlede antal cyklusser er ikke let at måle. kan ikke forudsiges nøjagtigt.
2. Faktorer, der påvirker lithiumbatteriers sundhedsstatus
I de senere år har mange indenlandske og udenlandske litteraturer studeret ældningsmekanismen og loven om lithiumbatterier. Det antages generelt, at lithiumionaflejring, SEI-filmfortykkelse og tab af aktive materialer er hovedårsagerne til batteriets aldring og kapacitetsfald. Misbrug af lithium-batterier vil fremskynde batteriets aldring, og normal opladning og afladning af batterier vil også påvirke batteriets sundhed og fremskynde batteriets aldring.
1 Temperaturens indflydelse på batteriet SOH
Temperatur anses generelt for at være den vigtigste faktor, der påvirker batteriets sundhed. Temperaturen har en dobbelt indflydelse på batteriets ydeevne. På den ene side vil høj temperatur fremskynde den kemiske reaktion inde i batteriet og forbedre batteriets effektivitet og ydeevne. Samtidig vil høj temperatur også fremskynde nogle irreversible kemiske reaktioner. Reaktionen opstår, hvilket resulterer i et fald i batteriets aktive materiale, hvilket forårsager ældning og kapacitetsfald af batteriet. Eksperimentelle data viser, at høj temperatur vil accelerere væksten af SEI-filmen på batterielektroden, og vanskeligheden for lithium-ioner, der trænger ind i SEI-filmen, vil stige, hvilket svarer til en stigning i batteriets indre modstand.
2 Indflydelse af opladning og afladningsstrøm på batteriet SOH
Opladnings- og afladningshastigheden vil påvirke batteriets levetid. Sony 18650-batteriet blev testet i 300 cyklusser ved tre forskellige afladningshastigheder. Samtidig vil højhastighedsafladning generere mere varme inde i batteriet, hvilket vil fremskynde ældningen af batteriet. Det observeres under elektronmikroskopet, at SEI-filmen på elektrodeoverfladen af højhastighedsafladningsbatteriet er tykkere end lavhastighedsafladningen.
3 Indflydelse af afladningsdybde på batteri SOH
Dybden af opladning og afladning af batteriet har indflydelse på batteriets sundhed og ældning. Det antages, at batteriet har akkumuleret total overførselsenergi, og kapacitetsforfald og ældningsanalyse af batteriet udføres baseret på den samlede overførselsenergi. Gao Fei et al. analyserede forholdet mellem batteriets akkumulerede overføringsenergi og batteriets kapacitetsfald gennem cyklustestene af forskellige afladningsdybder af lithiumbatterier og konkluderede, at før batterikapaciteten falder til 85 %, er batteriets akkumulerede overføringsenergi i dybde- og dybdeafladningen og batterikapaciteten falder. De to tilstande for lav opladning og lav afladning er grundlæggende ens. Når batterikapaciteten falder til 85% ~ 75%, er batteriets akkumulerede overførselsenergi og energieffektivitet bedre end lav opladning og lav afladning.
4 Indflydelse af cyklusinterval på batteri SOH
Batteriets opladning/afladningscyklus vil også påvirke batteriets ældningsprocessen. Opladnings-afladningsbatteriets interne modstand er forskellig for forskellige cyklusintervaller. Derfor er batterivarmen og reaktionen under cyklussen lidt anderledes, hvilket vil påvirke batteriets sundhed og aldring på længere sigt. Derfor foreslår nogle eksperter, at batteriets SOC-område er 20%~80%, hvilket er gavnligt for batteriets sundhed og cykluslevetid.
5 Indflydelse af lade-afladnings-afskæringsspænding på batteri SOH
Overopladning og overafladning af batteriet vil påvirke batteriets sundhed, og uhensigtsmæssige øvre og nedre spændingsgrænser vil påvirke batteriet. Jo lavere afladningsafskæringsspændingen er, desto større er batteriets indre modstand, hvilket resulterer i intern opvarmning af batteriet, øgede sidereaktioner, reduktion af batteriaktive materialer og kollaps af den negative grafitplade, accelereret ældning og kapacitetsfald af batteri. For høj opladningsafskæringsspænding får batteriets indre modstand til at stige, batteriets indre varme øges, og overladningen forårsager "lithiumudfældning" fænomenet af den negative elektrode og den tilsvarende stigning i sidereaktioner, hvilket påvirker kapaciteten og ældning af batteriet.
Sammenfattende vil driftstemperaturen, opladnings-afladningshastigheden, afladningsdybden, cyklusinterval og opladnings-afladningsafskæringsspændingen for batteriet alle have indflydelse på batteriets sundhed og levetid. På nuværende tidspunkt er forskningen i de faktorer, der påvirker batteriets helbredsstatus, i den kvalitative forskningsfase. Kvantitativ analyse af disse faktorer, der påvirker batteriets ældning og koblingsforholdet mellem disse faktorer, er forskningens vanskeligheder og forskningens hotspot for batteriets sundhed og levetid i fremtiden.
