लिथियम बैटरी की पैक डिस्चार्ज क्षमता को प्रभावित करने वाले कारक

लिथियम आयन बैटरी में बड़ी क्षमता, उच्च विशिष्ट ऊर्जा, अच्छा चक्र जीवन, कोई स्मृति प्रभाव नहीं आदि के फायदे हैं।सबसे महत्वपूर्ण प्रदर्शन सूचकांक के रूप में लिथियम आयन बैटरी के तेजी से विकास ने शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित किया है।तदनुसार, लिथियम बैटरी पैक बड़ी क्षमता, तेज चार्जिंग, लंबे जीवन और उच्च सुरक्षा की दिशा में विकसित हो रहा है, और इसकी निर्माण प्रक्रिया के लिए नई आवश्यकताओं को आगे रखा गया है।

लिथियम आयन बैटरी पैक मुख्य रूप से एक उत्पाद है जो सेल की स्क्रीनिंग, ग्रुपिंग, ग्रुपिंग और असेंबली के बाद विद्युत प्रदर्शन परीक्षण करता है, और यह निर्धारित करता है कि क्षमता और दबाव अंतर योग्य है या नहीं। 

बैटरी श्रृंखला-समानांतर मोनोमर बैटरी पैक में विशेष विचार की आवश्यकता के बीच स्थिरता है, केवल अच्छी क्षमता है, चार्ज राज्य, जैसे आंतरिक प्रतिरोध, खेलने और रिलीज करने के लिए स्वयं-निर्वहन स्थिरता प्राप्त की जा सकती है, बैटरी क्षमता अगर खराब स्थिरता गंभीरता से प्रभावित हो सकती है संपूर्ण बैटरी प्रदर्शन, यहां तक ​​कि चार्जिंग या डिस्चार्जिंग का कारण भी है कि वे सुरक्षित छिपी हुई परेशानी का कारण बनते हैं।मोनोमर की निरंतरता में सुधार करने के लिए अच्छी रचना योजना एक प्रभावी तरीका है।

लिथियम आयन बैटरी परिवेश के तापमान से प्रतिबंधित है, बहुत अधिक या बहुत कम तापमान बैटरी क्षमता को प्रभावित करेगा।यदि बैटरी लंबे समय तक उच्च तापमान पर काम करती है तो बैटरी का चक्र जीवन प्रभावित हो सकता है।यदि तापमान बहुत कम है, तो क्षमता को खेलना मुश्किल होगा।

डिस्चार्ज दर उच्च धारा पर बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की क्षमता को दर्शाती है।यदि डिस्चार्ज दर बहुत छोटी है, तो चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की गति धीमी है, जो परीक्षण दक्षता को प्रभावित करती है।यदि दर बहुत बड़ी है, तो ध्रुवीकरण प्रभाव और थर्मल प्रभाव के कारण बैटरी की क्षमता कम हो जाएगी, इसलिए उचित चार्ज और डिस्चार्ज दर चुनना आवश्यक है।

1. विन्यास की संगति

अच्छी व्यवस्था न केवल सेल की उपयोग दर में सुधार कर सकती है, बल्कि सेल की स्थिरता को भी नियंत्रित कर सकती है, जो बैटरी पैक की अच्छी निर्वहन क्षमता और चक्र स्थिरता प्राप्त करने का आधार है।हालांकि, खराब बैटरी क्षमता के मामले में एसी प्रतिबाधा की फैलाव डिग्री तेज हो जाएगी, जिससे साइकिल प्रदर्शन और बैटरी पैक की उपलब्ध क्षमता कमजोर हो जाएगी।

जू मेंगफेई ने बैटरी के विशिष्ट वेक्टर के अनुसार बैटरी विन्यास की एक विधि प्रस्तावित की।फीचर वेक्टर एकल बैटरी के चार्ज और डिस्चार्ज वोल्टेज डेटा और एक मानक बैटरी के बीच समानता को दर्शाता है।बैटरी का चार्ज-डिस्चार्ज कर्व मानक वक्र के जितना करीब होता है, उसकी समानता उतनी ही अधिक होती है, और सहसंबंध गुणांक 1 के करीब होता है। यह विधि मुख्य रूप से मोनोमर वोल्टेज के सहसंबंध गुणांक पर आधारित है, जो अन्य मापदंडों के साथ संयुक्त है। बेहतर परिणाम प्राप्त करें।इस दृष्टिकोण की कठिनाई मानक बैटरी eigenvectors प्रदान करने की आवश्यकता में निहित है।उत्पादन स्तर की सीमा के कारण, प्रत्येक बैच में उत्पादित कोशिकाओं के बीच निश्चित रूप से अंतर होता है, और कोशिकाओं के प्रत्येक बैच के लिए उपयुक्त फीचर वैक्टर का एक सेट प्राप्त करना बहुत मुश्किल होता है।

झांग जियानफेंग एट अल।एकल बैटरी के बीच अंतर मूल्यांकन पद्धति का विश्लेषण करने के लिए मात्रात्मक विश्लेषण पद्धति का इस्तेमाल किया।सबसे पहले, बैटरी के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले प्रमुख बिंदुओं को गणितीय विधि द्वारा निकाला गया, और फिर बैटरी के प्रदर्शन के व्यापक मूल्यांकन और तुलना का एहसास करने के लिए गणितीय अमूर्तता को अंजाम दिया गया।बैटरी प्रदर्शन के गुणात्मक विश्लेषण को मात्रात्मक विश्लेषण में बदल दिया गया था, और बैटरी प्रदर्शन के इष्टतम आवंटन के लिए एक व्यावहारिक सरल विधि को आगे रखा गया था।बैटरी चयन और आवंटन के आधार पर एक व्यापक प्रदर्शन मूल्यांकन प्रणाली प्रस्तावित की गई थी, जिसने व्यक्तिपरक डेल्फी स्कोर और उद्देश्य ग्रे सहसंबंध माप को मिलाकर बैटरी के एक बहु-पैरामीटर ग्रे सहसंबंध मॉडल को स्थापित किया, जिसने एकल इंडेक्स को लेने की एकतरफाता पर काबू पा लिया। मूल्यांकन मानदंड और पावर बैटरी के प्रदर्शन मूल्यांकन का एहसास हुआ।मूल्यांकन परिणामों से प्राप्त सहसंबंध की डिग्री बैटरी कॉन्फ़िगरेशन के बाद के चयन के लिए एक विश्वसनीय सैद्धांतिक आधार प्रदान करती है।

समूह विधि के साथ गतिशील विशेषताएं मुख्य रूप से समूह फ़ंक्शन कार्यान्वयन से मेल खाने के लिए बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज वक्र पर आधारित होती हैं, कंक्रीट कार्यान्वयन चरण सबसे पहले वक्र पर सुविधा बिंदु निकालने के लिए होते हैं, एक फीचर वेक्टर बनाने के लिए, प्रत्येक वक्र के बीच की दूरी के अनुसार संकेतकों के सेट के लिए फीचर वेक्टर, वक्र के वर्गीकरण का एहसास करने के लिए उपयुक्त एल्गोरिदम चुनकर, और फिर समूह प्रक्रिया की बैटरी को पूरा करें।यह विधि ऑपरेशन में बैटरी के प्रदर्शन भिन्नता पर विचार करती है।इसके आधार पर, बैटरी कॉन्फ़िगरेशन को पूरा करने के लिए अन्य उपयुक्त मापदंडों का चयन किया जाता है, और अपेक्षाकृत सुसंगत प्रदर्शन वाली बैटरी को सॉर्ट किया जा सकता है।

दूसरा, चार्जिंग विधि

उपयुक्त चार्जिंग सिस्टम का बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।यदि चार्जिंग की गहराई कम है, तो डिस्चार्ज क्षमता में तदनुसार कमी आएगी।यदि चार्जिंग की गहराई बहुत कम है, तो बैटरी के रासायनिक सक्रिय पदार्थ प्रभावित होंगे और अपरिवर्तनीय क्षति होगी, जिससे बैटरी की क्षमता और जीवन में कमी आएगी।इसलिए, चार्जिंग क्षमता का एहसास करते हुए चार्जिंग दक्षता और सुरक्षा और स्थिरता के अनुकूलन को सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त चार्जिंग दर, ऊपरी वोल्टेज और निरंतर वोल्टेज कटऑफ करंट का चयन करना आवश्यक है।

वर्तमान में, पावर लिथियम आयन बैटरी ज्यादातर निरंतर-वर्तमान-निरंतर-वोल्टेज चार्जिंग मोड को अपनाती है।लियू यानजिन एट अल।विभिन्न चार्जिंग धाराओं और विभिन्न कट-ऑफ वोल्टेज के तहत लिथियम आयरन फॉस्फेट सिस्टम और टेरपोलिमर सिस्टम बैटरी के निरंतर-वर्तमान और निरंतर-वोल्टेज चार्जिंग परिणामों का विश्लेषण किया, और पाया कि1) जब कट-ऑफ वोल्टेज स्थिर होता है, तो चार्जिंग करंट बढ़ता है, निरंतर-चालू अनुपात घटता है, और चार्जिंग का समय छोटा होता है, लेकिन ऊर्जा की खपत बढ़ जाती है;(2) जब चार्जिंग करंट स्थिर होता है, तो चार्जिंग कट-ऑफ वोल्टेज में कमी के साथ, निरंतर करंट चार्जिंग अनुपात कम हो जाता है, और चार्जिंग क्षमता और ऊर्जा दोनों कम हो जाती हैं।बैटरी की क्षमता सुनिश्चित करने के लिए, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी का चार्जिंग कट-ऑफ वोल्टेज 3.4V से कम नहीं होना चाहिए।चार्जिंग समय और ऊर्जा हानि को संतुलित करना और उपयुक्त चार्जिंग वर्तमान और कट-ऑफ समय चुनना आवश्यक है।

प्रत्येक मोनोमर के एसओसी की स्थिरता काफी हद तक बैटरी पैक की डिस्चार्ज क्षमता को निर्धारित करती है, और संतुलित चार्जिंग प्रत्येक मोनोमर डिस्चार्ज के प्रारंभिक एसओसी प्लेटफॉर्म की समानता का एहसास करने की संभावना प्रदान करती है, जो डिस्चार्ज क्षमता और डिस्चार्ज दक्षता (डिस्चार्ज क्षमता / कॉन्फ़िगरेशन क्षमता) में सुधार कर सकती है। )चार्जिंग में बैलेंसिंग मोड चार्जिंग प्रक्रिया में पावर बैटरी के संतुलन को संदर्भित करता है।यह आमतौर पर तब संतुलित होना शुरू हो जाता है जब बैटरी बैटरी का वोल्टेज सेट वोल्टेज तक पहुंच जाता है या उससे अधिक हो जाता है, और चार्जिंग करंट को कम करके ओवरचार्जिंग को रोकता है।

बैटरी में मोनोमर बैटरी की अलग-अलग स्थिति के अनुसार QiHuaMing, बैटरी इक्वलाइजेशन चार्जिंग कंट्रोल सर्किट मॉडल, बैलेंस्ड सर्किट फाइन-ट्यूनिंग मोनोमर बैटरी चार्जिंग करंट, इस पेपर का प्रस्ताव है कि न केवल बैटरी पैक को क्विक चार्ज का एहसास हो सकता है, और मोनोमर बैटरी को खत्म कर सकता है चार्ज नियंत्रण रणनीति के बराबर बैटरी रीसाइक्लिंग के जीवन काल के प्रभाव से सहमत नहीं हैं।विशेष रूप से, लिथियम आयन बैटरी पैक की समग्र ऊर्जा को सिग्नल स्विच करके अलग-अलग बैटरी में पूरक किया जा सकता है, या व्यक्तिगत बैटरी की ऊर्जा को समग्र बैटरी पैक में परिवर्तित किया जा सकता है।बैटरी स्ट्रिंग चार्जिंग के दौरान, बैलेंसिंग मॉड्यूल प्रत्येक बैटरी के वोल्टेज की जांच करता है।जब वोल्टेज एक निश्चित मूल्य तक पहुँच जाता है, तो संतुलन मॉड्यूल काम करना शुरू कर देता है।चार्जिंग वोल्टेज को कम करने के लिए सिंगल बैटरी में चार्जिंग करंट को अलग किया जाता है, और ऊर्जा को रूपांतरण के लिए मॉड्यूल के माध्यम से चार्जिंग बस में वापस फीड किया जाता है, ताकि संतुलन के उद्देश्य को प्राप्त किया जा सके।

झांग ज़ी ने वैरिएबल चार्जिंग इक्वलाइज़ेशन का एक समाधान प्रस्तावित किया।समाधान का समीकरण विचार यह है कि कम ऊर्जा वाली एकल बैटरी को केवल अतिरिक्त ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है, उच्च ऊर्जा वाली एकल बैटरी की ऊर्जा को निकालने की प्रक्रिया से बचा जाता है, जो इक्वलाइज़ेशन सर्किट की टोपोलॉजी को बहुत सरल करता है।यही है, एक अच्छा संतुलन प्रभाव प्राप्त करने के लिए अलग-अलग ऊर्जा राज्यों के साथ अलग-अलग बैटरी चार्ज करने के लिए अलग-अलग चार्जिंग दरों का उपयोग किया जाता है।

तीन, निर्वहन दर

पावर बैटरी के लिए डिस्चार्ज रेट एक बहुत ही महत्वपूर्ण इंडेक्स है।बैटरी की बड़ी डिस्चार्ज दर सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री और इलेक्ट्रोलाइट के लिए एक परीक्षण है।लिथियम आयरन फॉस्फेट के लिए, इसकी स्थिर संरचना, चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान छोटा तनाव होता है, और इसमें बड़े करंट डिस्चार्ज की बुनियादी स्थितियां होती हैं, लेकिन प्रतिकूल कारक लिथियम आयरन फॉस्फेट की खराब चालकता है।इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम आयन की प्रसार दर बैटरी की डिस्चार्ज दर को प्रभावित करने वाला मुख्य कारक है, और बैटरी में आयन का प्रसार बैटरी की संरचना और इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता से निकटता से संबंधित है।

इसलिए, अलग-अलग डिस्चार्ज दरों से बैटरी के अलग-अलग डिस्चार्ज टाइम और डिस्चार्ज वोल्टेज प्लेटफॉर्म होते हैं, जिससे अलग-अलग डिस्चार्ज क्षमताएं होती हैं, खासकर समानांतर बैटरी के लिए।इसलिए, उचित निर्वहन दर का चयन किया जाना चाहिए।निर्वहन क्षमता और निर्वहन दर (वर्तमान) के बीच संबंध को प्यूकर्ट समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

जहां, I डिस्चार्ज करंट है;N Peukert स्थिरांक है, जो बैटरी की संरचना से संबंधित है, और इसका मान 1.15 से 1.42 तक होता है।K बैटरी में सक्रिय पदार्थ की मात्रा से संबंधित एक स्थिरांक है।

डिस्चार्ज करंट के बढ़ने के साथ बैटरी की उपलब्ध क्षमता कम हो जाती है।

जियांग Cuina आदि लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी मोनोमर की निर्वहन दर का अध्ययन करने के लिए निर्वहन क्षमता का प्रभाव है, एक ही प्रकार की प्रारंभिक स्थिरता का एक सेट बेहतर मोनोमर बैटरी 1 सी वर्तमान चार्ज में 3.8 वी, फिर क्रमशः 0.1, 0.2 से है। , 0.5, 1, 2, 3 सी डिस्चार्ज की 2.5 वी की दर, वोल्टेज और डिस्चार्ज पावर कर्व के बीच संबंध को रिकॉर्ड करें, चित्र 1 देखें। प्रयोगात्मक परिणाम बताते हैं कि 1 और 2 सी की जारी क्षमता 97.8% और 96.5% है सी/3 की जारी क्षमता का, और जारी ऊर्जा सी/3 की जारी ऊर्जा का क्रमशः 97.2% और 94.3% है।यह देखा जा सकता है कि डिस्चार्ज करंट में वृद्धि के साथ, लिथियम आयन बैटरी की रिलीज क्षमता और रिलीज की गई ऊर्जा में काफी कमी आती है।

चित्रा 1 वोल्टेज-निर्वहन क्षमता विभिन्न निर्वहन दरों पर घटता है

लिथियम आयन बैटरी के निर्वहन में, राष्ट्रीय मानक 1C आमतौर पर चुना जाता है, और अधिकतम डिस्चार्ज करंट आमतौर पर 2 ~ 3C तक सीमित होता है।उच्च धारा के साथ निर्वहन करते समय, तापमान वृद्धि अधिक होगी और ऊर्जा खो जाएगी।इसलिए, बैटरी की क्षति को रोकने और बैटरी जीवन को छोटा करने के लिए वास्तविक समय में बैटरी स्ट्रिंग्स के तापमान की निगरानी करें।

चार, तापमान की स्थिति

तापमान मुख्य रूप से इलेक्ट्रोड सामग्री और इलेक्ट्रोलाइट प्रदर्शन की गतिविधि को प्रभावित करता है।बैटरी की क्षमता उच्च या निम्न तापमान से बहुत प्रभावित होती है।

कम तापमान पर, बैटरी की गतिविधि काफी कम हो जाती है, लिथियम को एम्बेड करने और छोड़ने की क्षमता कम हो जाती है, बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध और ध्रुवीकरण वोल्टेज बढ़ जाता है, वास्तविक उपलब्ध क्षमता कम हो जाती है, बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता कम हो जाती है, डिस्चार्ज प्लेटफॉर्म कम है, बैटरी डिस्चार्ज कट-ऑफ वोल्टेज तक पहुंचना आसान है, जो बैटरी उपलब्ध क्षमता में कमी के रूप में प्रकट होता है, बैटरी ऊर्जा उपयोग दक्षता कम हो जाती है।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, लिथियम आयन निकलते हैं और सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवों के बीच सक्रिय हो जाते हैं, इसलिए बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध कम हो जाता है और आंतरिक प्रतिरोध का स्थिरीकरण समय लंबा हो जाता है, जो बाहरी सर्किट में इलेक्ट्रॉनिक बैंड की गति को बढ़ाता है और क्षमता बनाता है। अधिक प्रभावी।हालांकि, अगर बैटरी लंबे समय तक उच्च तापमान पर काम करती है, तो सकारात्मक इलेक्ट्रोड जाली संरचना की स्थिरता खराब हो जाएगी, बैटरी की सुरक्षा कम हो जाएगी, और बैटरी का जीवन काफी छोटा हो जाएगा।

ज़े ली एट अल।बैटरी की वास्तविक निर्वहन क्षमता पर तापमान के प्रभाव का अध्ययन किया, और विभिन्न तापमानों पर बैटरी की वास्तविक निर्वहन क्षमता का मानक निर्वहन क्षमता (25 ℃ पर 1C निर्वहन) के अनुपात को दर्ज किया।तापमान के साथ बैटरी क्षमता परिवर्तन को फिट करके, निम्नलिखित परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं:

जहां, सी बैटरी क्षमता है;टी तापमान है;R2 फिटिंग का सहसंबंध गुणांक है।प्रयोगात्मक परिणाम बताते हैं कि बैटरी की क्षमता कम तापमान पर तेजी से घटती है, लेकिन कमरे के तापमान पर तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ जाती है।बैटरी की क्षमता -40 ℃ नाममात्र मूल्य का केवल एक तिहाई है, जबकि 0 ℃ से 60 ℃ पर, बैटरी की क्षमता नाममात्र क्षमता के 80 प्रतिशत से बढ़कर 100 प्रतिशत हो जाती है।

विश्लेषण से पता चलता है कि कम तापमान पर ओमिक प्रतिरोध के परिवर्तन की दर उच्च तापमान की तुलना में अधिक है, जो इंगित करता है कि कम तापमान का बैटरी की गतिविधि पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, इस प्रकार बैटरी को प्रभावित किया जा सकता है।तापमान में वृद्धि के साथ, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया का ओमिक प्रतिरोध और ध्रुवीकरण प्रतिरोध कम हो जाता है।हालांकि, उच्च तापमान पर, बैटरी में रासायनिक प्रतिक्रिया संतुलन और सामग्री स्थिरता नष्ट हो जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप संभावित पक्ष प्रतिक्रियाएं होंगी, जो बैटरी की क्षमता और आंतरिक प्रतिरोध को प्रभावित करेगी, जिसके परिणामस्वरूप छोटा चक्र जीवन और यहां तक ​​कि सुरक्षा भी कम हो जाएगी।

इसलिए, उच्च तापमान और निम्न तापमान दोनों लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के प्रदर्शन और सेवा जीवन को प्रभावित करेंगे, और यह सुनिश्चित करने के लिए बैटरी थर्मल प्रबंधन पद्धति को अपनाया जाना चाहिए कि बैटरी उचित तापमान पर काम करती है।बैटरी पैक परीक्षण लिंक में 25 ℃ का निरंतर तापमान परीक्षण कक्ष स्थापित किया जा सकता है।

पांच, सारांश

इस पत्र में, लिथियम आयन बैटरी पैक की निर्वहन क्षमता को प्रभावित करने वाले कारकों का विश्लेषण और चर्चा की गई है।बैटरी कॉन्फ़िगरेशन की अच्छी स्थिरता डिस्चार्ज प्रदर्शन और बैटरी पैक के स्तर को प्राप्त करने का आधार है, और गतिशील विशेषता कॉन्फ़िगरेशन विधि को संदर्भ के रूप में उपयोग किया जा सकता है।चार्जिंग मोड आपको यह सुनिश्चित करने के लिए संतुलित चार्जिंग मोड का उपयोग करने की सलाह दी जाती है कि डिस्चार्ज करने से पहले प्रत्येक एसओसी प्लेटफॉर्म समान है।उपयुक्त निर्वहन दर चुनना और क्षमता और परीक्षण दक्षता दोनों पर विचार करना आवश्यक है।बैटरी परीक्षण पर पर्यावरण का बहुत प्रभाव पड़ता है, इसलिए तापमान की स्थिति को अच्छी तरह से नियंत्रित किया जाना चाहिए।