Lityum pillerin yaşlanması uzun vadeli, kademeli bir süreçtir ve pilin sağlığı sıcaklık, akım hızı ve kesme voltajı gibi çeşitli faktörlerden etkilenir. Şu anda, pil sağlık durumu araştırma ve modelleme analizinde bazı başarılar elde edilmiştir. İlgili araştırmalar arasında pil bozulma mekanizması ve yaşlanma faktörü analizi, pil sağlığı yönetimi, pil durumu izleme ve tahmini, pil ömrü tahmini vb. yer alır.
Bununla birlikte, lityum pil sağlık durumu değerlendirmesinin nispeten eksiksiz bir özeti ve incelemesi hâlâ eksiktir. Bu makale, batarya sağlık durumunun araştırma durumunu ve ilerlemesini beş açıdan sistematik olarak tanıtmaktadır: tanım, etkileyen faktörler, değerlendirme modeli, araştırma zorlukları ve batarya sağlık durumunun araştırma önemi.
1. Pil sağlığı durumunun tanımı
Pil SOH, mevcut pilin yeni pile göre elektrik enerjisi depolama yeteneğini karakterize eder ve pilin ömrünün başlangıcından ömrünün sonuna kadar olan durumunu yüzde biçiminde temsil eder. Pillerin birçok performans göstergesi vardır. SOH'un yurt içinde ve yurt dışında pek çok tanımı var ancak kavram bütünlüğü sağlanamıyor. Şu anda SOH'nin tanımı temel olarak kapasite, elektrik, iç direnç, çevrim süreleri ve tepe güç gibi çeşitli yönlere yansıtılmaktadır.
1 Kapasite Tanımı SOH
SOH'un pil kapasitesinin azalmasıyla tanımlanmasına ilişkin literatürün çoğu bulunmaktadır ve SOH'nin tanımı şu şekilde verilmektedir: Formülde: Kafesli pilin mevcut kapasitesidir; Kasalı pilin nominal kapasitesidir.
2 Elektrik tanımı SOH
Elektrik tüketimi için SOH tanımı, kapasite tanımına benzer, çünkü pilin nominal kapasitesi gerçek etkin kapasiteye ve maksimum kapasiteye sahiptir ve pilin gerçek kapasitesi, nominal nominal kapasiteden biraz farklıdır, bu nedenle bazı literatürlerde Pil deşarj kapasitesi açısından SOH.
3 İç direnç SOH'yi tanımlar
Pilin iç direncinin artması, pilin yaşlanmasının önemli bir göstergesidir ve aynı zamanda pilin daha da yaşlanmasının da nedenidir. Birçok literatür SOH'yi tanımlamak için iç direnci kullanır.
4 Kalan döngü sayısı SOH'yi tanımlar
SOH'yi tanımlamak için kapasite ve iç direnç gibi pil performans göstergelerini kullanmanın yanı sıra, pilin SOH'sini pilin kalan döngü sayısına göre tanımlayan literatürler de vardır.
Yukarıdaki dört tip pilin SOH tanımları literatürde nispeten yaygındır. Kapasite ve elektrik tanımı yüksek derecede çalıştırılabilir ancak kapasite pilin harici performansı iken iç direnç ve kalan süre tanımının çalışabilirliği güçlü değildir. İç direnç SOC ve sıcaklıkla ilgilidir ve ölçülmesi kolay değildir. Kalan döngü sayısını ve toplam döngü sayısını ölçmek kolay değildir. doğru olarak tahmin edilemez.
2. Lityum pillerin sağlık durumunu etkileyen faktörler
Son yıllarda pek çok yerli ve yabancı literatürde lityum pillerin yaşlanma mekanizması ve kanunu incelenmiştir. Genel olarak lityum iyon birikmesinin, SEI filminin kalınlaşmasının ve aktif malzeme kaybının pilin yaşlanmasının ve kapasite azalmasının ana nedenleri olduğuna inanılmaktadır. Lityum pillerin kötüye kullanılması pilin yaşlanmasını hızlandıracaktır ve pillerin normal şekilde şarj edilmesi ve boşaltılması da pil sağlığını etkileyerek pilin yaşlanmasını hızlandıracaktır.
1 Sıcaklığın akü SOH'u üzerindeki etkisi
Sıcaklık genellikle pilin sağlığını etkileyen ana faktör olarak kabul edilir. Sıcaklığın pil performansı üzerinde ikili etkisi vardır. Bir yandan yüksek sıcaklık, pil içindeki kimyasal reaksiyonu hızlandıracak ve pilin verimliliğini ve performansını artıracaktır. Aynı zamanda yüksek sıcaklık, geri dönüşü olmayan bazı kimyasal reaksiyonları da hızlandıracaktır. Reaksiyon meydana gelir ve pilin aktif maddesinin azalmasına neden olarak pilin yaşlanmasına ve kapasitesinin azalmasına neden olur. Deneysel veriler, yüksek sıcaklığın akü elektrotunun SEI filminin büyümesini hızlandıracağını ve lityum iyonlarının SEI filmine nüfuz etme zorluğunun artacağını, bunun da akünün iç direncindeki bir artışa eşdeğer olduğunu göstermektedir.
2 Şarj ve deşarj akım hızının akü SOH'sine etkisi
Şarj ve deşarj oranı pilin ömrünü etkileyecektir. Sony 18650 pil, üç farklı deşarj hızında 300 döngü boyunca test edildi. Aynı zamanda yüksek hızlı deşarj, pilin içinde daha fazla ısı üretecek ve bu da pilin yaşlanmasını hızlandıracaktır. Elektron mikroskobu altında yüksek hızlı deşarj bataryasının elektrot yüzeyindeki SEI filminin düşük hızlı deşarja göre daha kalın olduğu görülmektedir.
3 Deşarj derinliğinin akü SOH'u üzerindeki etkisi
Akünün şarj ve deşarj derinliği akünün sağlığı ve yaşlanması üzerinde etkiye sahiptir. Pilin toplam transfer enerjisini biriktirdiğine inanılmakta olup, pilin kapasite azalması ve yaşlanma analizi toplam transfer enerjisine göre yapılmaktadır. Gao Fei ve diğerleri. Lityum pillerin farklı deşarj derinliklerine ilişkin döngü testleri yoluyla pilin birikimli transfer enerjisi ile pilin kapasite azalması arasındaki ilişkiyi analiz etmiş ve pil kapasitesi %85'e düşmeden önce pilin birikimli transfer enerjisinin şu sonuca varmıştır: derin şarj ve derin deşarjda ve pil kapasitesinin azalmasında. Sığ şarj ve sığ boşaltmanın iki modu temelde aynıdır. Pil kapasitesi %85~%75'e düştüğünde, pilin birikimli transfer enerjisi ve enerji verimliliği, sığ şarj ve sığ deşarj modundan daha iyidir.
4 Döngü aralığının akü SOH'sine etkisi
Pilin şarj-deşarj döngüsü aralığı da pilin yaşlanma sürecini etkileyecektir. Şarj-deşarj aküsünün iç direnci farklı çevrim aralıkları için farklıdır. Bu nedenle döngü sırasındaki pil ısısı ve tepkisi biraz farklıdır ve bu da pilin sağlığını ve uzun vadede yaşlanmasını etkileyecektir. Bu nedenle bazı uzmanlar pil SOC aralığının %20~%80 olduğunu ve bunun pil sağlığı ve döngü ömrü açısından faydalı olduğunu öne sürüyor.
5 Şarj-deşarj kesme voltajının akü SOH'sine etkisi
Pilin aşırı şarjı ve aşırı deşarjı pilin sağlığını etkileyeceği gibi, uygun olmayan üst ve alt voltaj limitleri de pili etkileyecektir. Deşarj kesme voltajı ne kadar düşük olursa, akünün iç direnci o kadar büyük olur, bu da akünün iç ısınmasına, yan reaksiyonların artmasına, akü aktif malzemelerinin azalmasına ve negatif grafit tabakanın çökmesine, yaşlanmanın hızlanmasına ve kapasitenin azalmasına neden olur. pil. Aşırı şarj kesme voltajı, pilin iç direncinin artmasına, pilin iç ısısının artmasına neden olur ve aşırı şarj, negatif elektrotun "lityum çökelmesi" fenomenine ve kapasiteyi etkileyen yan reaksiyonlarda karşılık gelen artışa neden olur ve pilin yaşlanması.
Özetle akünün çalışma sıcaklığı, şarj-deşarj oranı, deşarj derinliği, çevrim aralığı ve şarj-deşarj kesme voltajı akünün sağlığını ve ömrünü etkileyecektir. Şu anda pil sağlık durumunu etkileyen faktörlere ilişkin araştırmalar niteliksel araştırma aşamasındadır. Pilin yaşlanmasını etkileyen bu faktörlerin niceliksel analizi ve bu faktörler arasındaki bağlantı, araştırmanın zorluklarını ve gelecekteki pil sağlığı ve yaşamının araştırma sıcak noktasını oluşturmaktadır.
