Lityum-iyon pil tutarsızlığının zararı ve bununla nasıl başa çıkılacağı

July 29, 2020

hakkında en son şirket haberleri Lityum-iyon pil tutarsızlığının zararı ve bununla nasıl başa çıkılacağı

Lityum-iyon pil tutarsızlığının zararı ve bununla nasıl başa çıkılacağı

 

Güç lityum-iyon piller, elektrikli araçların güç kaynağındaki liderin konumunu sürekli olarak işgal etmiştir.Uzun hizmet ömrü, yüksek enerji yoğunluğu ve iyileştirme için büyük potansiyel.Güvenlik değiştirilebilir ve enerji yoğunluğu artmaya devam edebilir.Öngörülebilir sürede (efsane yaklaşık 2020'dir), yakıt araçlarının dayanıklılık ve maliyet performansına yetişebilir ve elektrikli araçların ilk olgun aşamasına girebilir.Ancak, lityum iyon piller de lityum iyon pillerin sıkıntılarına sahiptir.


1. neden çoğu lityum- iyon pil küçük


Gördüğümüz lityum-iyon piller, silindirik piller, yumuşak paket piller ve kare piller genellikle güzel ve güzeldir ve geleneksel kurşun-asit pil diye bir şey yoktur.Neden?


Yüksek enerji yoğunluğu ile lityum-iyon piller genellikle büyük kapasite tasarlamaktan korkarlar.Kurşun-asit akülerin enerji yoğunluğu yaklaşık 40Wh / kg iken, lityum-iyon aküler 150Wh / kg'ı aşmıştır.Enerji konsantrasyonundaki artışla birlikte güvenlik gereksinimleri de artıyor.


Her şeyden önce, bir kazada sadece aşırı yüksek miktarda lityum iyon pil kullanabilen, termal kaçaklara neden olan ve pilin içinde keskin bir reaksiyona neden olan lityum iyon piller için çok tehlikelidir.Kısa sürede çok fazla enerji açığa çıkmayacak, bu çok tehlikeli.Özellikle güvenlik teknolojisi ve yönetim ve kontrol yeteneklerinin geliştirilmesi yeterli olmadığında, her pilin kapasitesi sınırlandırılmalıdır.


İkincisi, bir kaza meydana geldiğinde, lityum iyon pil kabuğuna sarılmış olan enerji, itfaiyeciler ve söndürme maddeleri tarafından erişilemez ve güçsüz olacaktır.Sahneyi ancak bir kaza durumunda izole edebilir ve kaza pilinin enerji tükenene kadar kendi kendine tepki vermesine izin verebilirler.


Elbette, güvenlik nedeniyle, mevcut lityum iyon piller çoklu güvenlik önlemleriyle tasarlanmıştır.Silindirik pilleri örnek olarak alalım.


Emniyet valfi, pilin dahili reaksiyonu normal aralığı aştığında, sıcaklık artar ve yan reaksiyon gazı üretilir, basınç tasarım değerine ulaşır, emniyet valfi basıncı serbest bırakmak için otomatik olarak açılır.Emniyet valfi açıldığı anda pil tamamen bozulur.


Termistör ve bazı hücreler termistör ile donatılmıştır.Aşırı akım meydana geldiğinde, direnç belirli bir sıcaklığa ulaştıktan sonra, direnç değeri keskin bir şekilde artar ve döngüdeki akım düşer ve daha fazla sıcaklık artışını önler.


Sigorta, akü hücresi aşırı akım kaynaştırma işlevine sahip bir sigorta ile donatılmıştır, aşırı akım riski oluştuğunda, kısır kazaların ortaya çıkmasını önlemek için devre bağlantısı kesilir.


2. Li-ion pil tutarlılık sorunu


Lityum iyon piller büyük pillere dönüştürülemez, bu nedenle birçok küçük pilin organize edilmesi gerekir.Herkes sıkı çalışabilir ve birbirleriyle işbirliği yapabilir ve ayrıca elektrikli arabalarla uçabilir.Şu anda, bir sorunla, tutarlılıkla yüzleşmek zorundayız.


Neden tutarlı olun


Günlük ilgili deneyimlerimiz, iki kuru pilin pozitif ve negatif kutupları bağlanırsa, el fenerinin ışık yayabileceğidir.Kim aynı ve tutarsız şeyleri önemsiyor.Lityum iyon pillerin büyük ölçekli uygulaması o kadar basit değildir.


Lityum-iyon pil parametrelerinin tutarsızlığı esas olarak kapasite, iç direnç ve açık devre voltajının tutarsızlığını ifade eder.Tutarsız piller birlikte seri olarak kullanılırsa, aşağıdaki sorunlar ortaya çıkar.


1) Kapasite kaybı.Tek hücreler bir pil takımı oluşturur.Kapasite "namlu prensibine" uygundur.En kötü hücrenin kapasitesi, tüm pil takımının kapasitesini belirler.


Bataryanın aşırı şarj ve aşırı deşarj olmasını önlemek için batarya yönetim sisteminin mantığı şu şekilde ayarlanır: boşaltma sırasında, en düşük hücre voltajı deşarj kesme voltajına ulaştığında, tüm batarya paketinin boşalması durur;şarj ederken, en yüksek hücre voltajı şarj kesme voltajına ulaştığında Şarjı durdurmak için.


Örnek olarak iki pili seri olarak alın.Bir pilin kapasitesi C, diğerinin kapasitesi ise sadece 0.9C'dir.Seri bağlantıda, iki pil aynı akımı geçirir.


Şarj ederken, önce küçük kapasiteli pil tamamen şarj edilmeli ve şarj kesme durumuna ulaşılmalı ve sistem şarj olmaya devam etmeyecektir.Boşaltırken, küçük kapasiteli bir pil ilk önce mevcut tüm enerjiyi yaymalıdır ve sistem derhal boşalmayı durdurur.


Bu şekilde, küçük kapasiteli piller her zaman tam olarak boşalırken, büyük kapasiteli piller her zaman kapasitenin bir kısmını kullanır.Tüm pil takımının kapasitesinin bir kısmı her zaman boştadır


2) Yaşam kaybı, benzer şekilde, bir pil takımının ömrü en kısa ömürlü hücre tarafından belirlenir.En kısa ömrü olan hücrenin küçük kapasiteli bir hücre olması muhtemeldir.Küçük kapasiteli piller her seferinde tam olarak şarj ve deşarj olur ve çıkış çok güçlüdür, bu da önce yaşamın odağına ulaşması muhtemeldir.Pil hücresinin ömrü sona erdi ve birlikte kaynak yapılmış bir grup pil hücresi ölecek.


3) İç direnç artar, aynı akım farklı iç dirençlerden akar ve büyük iç dirence sahip hücreler daha fazla ısı üretir.Pil sıcaklığı çok yüksek, bozulma hızının artmasına neden oluyor ve iç direnç daha da artacak.İç direnç ve sıcaklık artışı, yüksek iç direnç hücrelerinin bozulmasını hızlandıran bir çift negatif geri besleme oluşturur.


Yukarıdaki üç parametre tamamen bağımsız değildir.Derin yaşlanma derecesine sahip pilin iç direnci daha büyüktür ve kapasite zayıflaması da daha fazladır.Sadece kendi etki yönlerini açıkça ifade etmek için ayrı açıklamalar.


3. Tutarsızlıklarla nasıl başa çıkılır?


Pil çekirdeği performansının tutarsızlığı üretim sürecinde oluşur ve kullanım sırasında derinleşir.Aynı pil paketindeki pil hücreleri zayıflar için her zaman zayıftır ve hızlandırılmış bir oranda zayıflar.Parametrelerin tek hücreler arasındaki dağılım derecesi, yaşlanma derecesi derinleştikçe artar.


Şu anda, mühendisler tek hücrelerin tutarsızlığıyla başa çıkmak için üç yönü düşünmelidir.Tek akü ayırma, gruplamadan sonra termal yönetim, akü yönetim sistemi az miktarda tutarsızlık olduğunda eşitleme fonksiyonu sağlar.


1) Sıralama


Teoride farklı pil grupları birlikte kullanılmamalıdır.Aynı partideki piller bile taranmalı ve nispeten konsantre parametreleri olan piller bir pil takımına ve aynı pil takımına yerleştirilmelidir.


Sıralamanın amacı benzer parametrelere sahip hücreleri seçmektir.Sıralama yöntemi uzun yıllardır incelenmiştir ve temel olarak iki kategoriye ayrılır: statik sıralama ve dinamik sıralama.


Statik sıralama, hücrelerin açık devre voltajını, iç direncini, kapasitesini ve diğer karakteristik parametrelerini taramak, hedef parametreleri seçmek, istatistiksel algoritmaları tanıtmak, tarama kriterlerini ayarlamak ve son olarak aynı hücre grubunu birkaç gruba ayırmaktır.


Dinamik tarama, şarj etme ve boşaltma işlemi sırasında batarya hücresinin özelliklerine dayanır.Bazıları sabit akım ve sabit voltaj şarj işlemini seçer, bazıları darbe şok şarj ve deşarj sürecini seçer ve bazıları kendi şarj ve deşarj eğrilerini karşılaştırır.ilişkisi.


Dinamik ve statik sınıflandırmayı birleştiren ön gruplama için statik tarama kullanılır ve dinamik tarama bu temelde gerçekleştirilir, böylece daha fazla grup bölünebilir ve tarama doğruluğu daha yüksek olur, ancak maliyet buna göre artar.


İşte bir güç lityum iyon pil üretim ölçeğinin öneminin küçük bir yansıması.Büyük ölçekli gönderiler, üreticilerin daha iyi sıralama yapmalarına ve daha yakın performansa sahip pil paketleri almalarına olanak tanır.Çıktı çok küçükse ve çok fazla grup varsa, bir parti pil takımıyla donatılamaz ve en iyi yöntem kullanılmaz.


2) Isı yönetimi


Tutarsız iç dirence sahip piller için farklı ısı sorunu ortaya çıkar.Termal yönetim sisteminin eklenmesi, tüm pil takımının sıcaklık farkını küçük bir aralıkta tutmak için ayarlayabilir.Daha fazla ısı üreten hücreler hala yüksek bir sıcaklık artışına sahip olacak, ancak diğer hücrelerden ayrılmayacak ve bozulma seviyesinde önemli bir fark olmayacaktır.


3) Denge


Akü hücrelerinin tutarsızlığı, bazı akü hücrelerinin terminal voltajı her zaman diğer akü hücrelerinin önündedir ve önce kontrol eşiğine ulaşarak tüm sistem kapasitesinin azalmasına neden olur.Bu sorunu çözmek için, BMS pil yönetim sistemi bir dengeleme işlevi tasarlamıştır.


Belirli bir hücre ilk olarak şarj kesme voltajına ulaşırken, diğer hücrelerin voltajı açıkça geride kalmaktadır.BMS, şarj eşitleme fonksiyonunu etkinleştirir veya yüksek voltaj hücresinin gücünün bir kısmını boşaltmak için bir direnç bağlar veya enerjiyi uzaklaştırır ve düşük seviyeye getirir. Gerilim hücresi yükselir.Bu şekilde, şarj kesme durumu kaldırılır, şarj işlemi yeniden başlar ve pil takımı daha fazla güç ile şarj edilir.


Şimdiye kadar, pillerin tutarsızlığı hala sektörde önemli bir araştırma alanıdır.Batarya hücresinin enerji yoğunluğu ne kadar yüksek olursa olsun, batarya paketi tutarsızlığı ile karşılaşırsa büyük ölçüde azalacaktır.