Старіння літієвих батарей є тривалим поступовим процесом, і на стан батареї впливають різні фактори, такі як температура, швидкість струму та напруга відключення. Наразі досягнуто певних успіхів у дослідженні та моделюванні аналізу стану працездатності батареї. Пов’язані дослідження включають механізм деградації батареї та аналіз факторів старіння, керування справністю батареї, моніторинг і оцінку стану батареї, прогнозування терміну служби батареї тощо.
Проте досі не вистачає відносно повного підсумку та огляду оцінки стану літієвої батареї. Ця стаття систематично представляє статус дослідження та прогрес стану здоров’я від батареї з п’яти аспектів: визначення, фактори впливу, модель оцінки, труднощі дослідження та значення дослідження стану здоров’я від батареї.
1. Визначення стану справності батареї
SOH батареї характеризує здатність поточної батареї накопичувати електричну енергію відносно нової батареї та представляє стан батареї від початку її життя до кінця її життя у вигляді відсотків. Є багато показників ефективності акумуляторів. Існує багато визначень SOH в країні та за кордоном, але є брак єдності в концепції. В даний час визначення SOH в основному відображається в кількох аспектах, таких як ємність, електроенергія, внутрішній опір, тривалість циклу та пікова потужність.
1 Ємність Визначення SOH
Існує більшість літератури щодо визначення SOH за зменшенням ємності батареї, і визначення SOH дається таким чином: У формулі: Caged — поточна ємність батареї; Crated — це номінальна ємність батареї.
2 Визначення електроенергії SOH
Визначення SOH для споживання електроенергії подібне до визначення ємності, оскільки номінальна ємність батареї має фактичну ефективну ємність і максимальну ємність, а фактична ємність батареї дещо відрізняється від номінальної номінальної ємності, тому в деяких літературних джерелах визначено SOH з точки зору розрядної ємності акумулятора.
3 Внутрішній опір визначає SOH
Збільшення внутрішнього опору батареї є важливим проявом старіння батареї, а також є причиною подальшого старіння батареї. Багато літератури використовують внутрішній опір для визначення SOH.
4 Кількість циклів, що залишилися, визначає SOH
На додаток до використання показників продуктивності батареї, таких як ємність і внутрішній опір для визначення SOH, є також література, яка визначає SOH батареї за кількістю циклів, що залишилися.
Визначення SOH чотирьох вищевказаних типів батарей є відносно поширеними в літературі. Визначення ємності та електрики дуже працездатне, але ємність – це зовнішня продуктивність батареї, тоді як працездатність визначення внутрішнього опору та часу, що залишився, не є сильною. Внутрішній опір пов’язаний із SOC і температурою, і його нелегко виміряти. Кількість циклів, що залишилися, і загальну кількість циклів нелегко виміряти. не можна точно передбачити.
2. Фактори, що впливають на стан літієвих батарей
В останні роки в багатьох вітчизняних і зарубіжних літературах досліджено механізм і закономірності старіння літієвих батарей. Загальноприйнято вважати, що осадження іонів літію, потовщення плівки SEI та втрата активних матеріалів є основними причинами старіння акумулятора та зниження ємності. Зловживання літієвими батареями прискорить старіння батареї, а звичайне заряджання та розряджання батареї також вплине на стан батареї та прискорить її старіння.
1 Вплив температури на SOH батареї
Зазвичай температура вважається головним фактором, що впливає на справність батареї. Температура має подвійний вплив на продуктивність акумулятора. З одного боку, висока температура прискорить хімічну реакцію всередині батареї та підвищить ефективність і продуктивність батареї. У той же час висока температура також прискорить деякі незворотні хімічні реакції. Відбувається реакція, що призводить до зменшення активного матеріалу батареї, що спричиняє старіння та зниження ємності батареї. Експериментальні дані показують, що висока температура прискорить ріст плівки SEI на електроді батареї, а йони літію ускладнять проникнення через плівку SEI, що еквівалентно збільшенню внутрішнього опору батареї.
2 Вплив величини струму заряду та розряду на SOH акумулятора
Швидкість заряду та розряду впливає на термін служби акумулятора. Батарея Sony 18650 була протестована протягом 300 циклів при трьох різних рівнях розряду. У той же час швидкий розряд буде генерувати більше тепла всередині акумулятора, що прискорить старіння акумулятора. Під електронним мікроскопом видно, що плівка SEI на поверхні електрода батареї з високим розрядом товщі, ніж у батареї з низьким розрядом.
3 Вплив глибини розряду на SOH батареї
Глибина заряду та розряду батареї впливає на здоров'я та старіння батареї. Вважається, що батарея накопичила загальну енергію передачі, а аналіз зниження ємності та старіння батареї виконується на основі загальної енергії передачі. Гао Фей та ін. проаналізував взаємозв’язок між накопичувальною енергією передачі батареї та зниженням ємності батареї за допомогою циклічних випробувань різної глибини розряду літієвих батарей і дійшов висновку, що до того, як ємність батареї зменшиться до 85%, накопичена енергія передачі батареї є глибокий заряд і глибокий розряд, а також зниження ємності акумулятора. Два режими дрібної зарядки та дрібної розрядки в основному однакові. Коли ємність батареї падає до 85%~75%, накопичена енергія передачі та енергоефективність батареї кращі, ніж у режимі дрібної зарядки та дрібної розрядки.
4 Вплив інтервалу циклу на SOH батареї
Інтервал циклу заряджання-розряджання акумулятора також впливає на процес старіння акумулятора. Внутрішній опір зарядно-розрядної батареї різний для різних інтервалів циклу. Таким чином, тепло та реакція батареї під час циклу дещо відрізняються, що в довгостроковій перспективі вплине на здоров’я та старіння батареї. Тому деякі експерти припускають, що діапазон SOC батареї становить 20%~80%, що є корисним для здоров’я батареї та терміну служби.
5 Вплив напруги відключення заряду-розряду на SOH батареї
Перезаряд і надмірний розряд батареї вплинуть на стан батареї, а невідповідні верхня та нижня межі напруги вплинуть на батарею. Чим нижча гранична напруга розряду, тим більший внутрішній опір батареї, що призводить до внутрішнього нагрівання батареї, посилення побічних реакцій, зменшення активних матеріалів батареї та руйнування негативного графітового листа, прискореного старіння та зниження ємності батареї. акумулятор. Надмірна гранична напруга заряджання спричиняє збільшення внутрішнього опору батареї, підвищення внутрішнього тепла батареї, а перезаряд викликає явище «осадження літію» на негативному електроді та відповідне збільшення побічних реакцій, що впливає на ємність і старіння батареї.
Таким чином, робоча температура, швидкість заряду-розряду, глибина розряду, інтервал між циклами та напруга відключення заряду-розряду батареї впливатимуть на здоров’я та термін служби батареї. На даний момент дослідження факторів, що впливають на стан здоров'я батареї, знаходяться на стадії якісного дослідження. Кількісний аналіз цих факторів, що впливають на старіння батареї, і взаємозв’язок між цими факторами є труднощами дослідження та гарячою точкою дослідження здоров’я та терміну служби батареї в майбутньому.
