Litiumparistojen ikääntyminen on pitkäaikainen asteittainen prosessi, ja akun kuntoon vaikuttavat useat tekijät, kuten lämpötila, virtanopeus ja katkaisujännite. Tällä hetkellä akkujen kunnon tutkimuksessa ja mallinnusanalyysissä on saavutettu joitakin saavutuksia. Aiheeseen liittyvä tutkimus sisältää akun huononemismekanismin ja ikääntymistekijäanalyysin, akun kunnonhallinnan, akun tilan seurannan ja arvioinnin, akun käyttöiän ennustamisen jne.
Suhteellisen täydellisestä yhteenvedosta ja katsauksesta litiumakun terveydentilasta puuttuu kuitenkin edelleen. Tässä artikkelissa esitellään systemaattisesti akun terveydentilan tutkimuksen tilaa ja etenemistä viidestä näkökulmasta: määritelmä, vaikuttavat tekijät, arviointimalli, tutkimusvaikeudet ja akun terveydentilan tutkimusmerkitys.
1. Akun kunnon tilan määritelmä
Akku SOH kuvaa nykyisen akun kykyä varastoida sähköenergiaa suhteessa uuteen akkuun ja edustaa akun tilaa sen käyttöiän alusta sen käyttöiän loppuun prosentteina. Akkujen suorituskykyindikaattoreita on monia. SOH:lle on monia määritelmiä kotimaassa ja ulkomailla, mutta konseptista puuttuu yhtenäisyys. Tällä hetkellä SOH:n määritelmä heijastuu pääasiassa useista näkökohdista, kuten kapasiteetti, sähkö, sisäinen vastus, sykliajat ja huipputeho.
1 Kapasiteetti Määritelmä SOH
SOH:n määritelmästä akun kapasiteetin heikkenemisen perusteella on suurin osa kirjallisuuksista, ja SOH:n määritelmä on annettu seuraavasti: Kaavassa: Häkki on akun nykyinen kapasiteetti; Crated on akun nimelliskapasiteetti.
2 Sähkön määritelmä SOH
SOH:n määritelmä sähkönkulutukselle on samanlainen kuin kapasiteetin määritelmä, koska akun nimelliskapasiteetilla on todellinen tehollinen kapasiteetti ja maksimikapasiteetti ja akun todellinen kapasiteetti poikkeaa jonkin verran nimelliskapasiteetista, joten joissakin kirjallisuuksissa määritellään SOH akun purkauskapasiteetin näkökulmasta.
3 Sisäinen vastus määrittelee SOH:n
Akun sisäisen vastuksen kasvu on tärkeä ilmentymä akun ikääntymisestä, ja se on myös syy akun edelleen ikääntymiseen. Monet kirjallisuudet käyttävät sisäistä vastusta SOH:n määrittelemiseen.
4 Jäljellä olevien jaksojen määrä määrittää SOH:n
Sen lisäksi, että SOH:n määrittämiseen käytetään akun suorituskykyindikaattoreita, kuten kapasiteettia ja sisäistä vastusta, on olemassa myös kirjallisuutta, joka määrittelee akun SOH:n akun jäljellä olevien jaksojen lukumäärällä.
Yllä olevien neljän akkutyypin SOH-määritelmät ovat suhteellisen yleisiä kirjallisuudessa. Kapasiteetin ja sähkön määritelmä on erittäin toimiva, mutta kapasiteetti on akun ulkoinen suorituskyky, kun taas sisäisen resistanssin ja jäljellä olevien aikojen määritelmän toimivuus ei ole vahva. Sisäinen vastus liittyy SOC:hen ja lämpötilaan, eikä sitä ole helppo mitata. Jäljellä olevien jaksojen lukumäärää ja jaksojen kokonaismäärää ei ole helppo mitata. ei voida ennustaa tarkasti.
2. Litiumparistojen terveydentilaan vaikuttavat tekijät
Viime vuosina monet kotimaiset ja ulkomaiset kirjallisuudet ovat tutkineet litiumakkujen ikääntymismekanismia ja lakia. Yleisesti uskotaan, että litiumionikerrostuminen, SEI-kalvon paksuuntuminen ja aktiivisten materiaalien häviäminen ovat tärkeimmät syyt akun ikääntymiseen ja kapasiteetin heikkenemiseen. Litiumakkujen väärinkäyttö nopeuttaa akun ikääntymistä, ja akkujen normaali lataaminen ja purkaminen vaikuttavat myös akun kuntoon ja nopeuttavat akun ikääntymistä.
1 Lämpötilan vaikutus akun SOH-tilaan
Lämpötilaa pidetään yleensä pääasiallisena akun kuntoon vaikuttavana tekijänä. Lämpötilalla on kaksinkertainen vaikutus akun suorituskykyyn. Toisaalta korkea lämpötila nopeuttaa kemiallista reaktiota akun sisällä ja parantaa akun tehokkuutta ja suorituskykyä. Samaan aikaan korkea lämpötila kiihdyttää myös joitain peruuttamattomia kemiallisia reaktioita. Reaktio tapahtuu, mikä johtaa akun aktiivisen materiaalin vähenemiseen, mikä aiheuttaa akun vanhenemista ja kapasiteetin heikkenemistä. Kokeelliset tiedot osoittavat, että korkea lämpötila kiihdyttää akkuelektrodin SEI-kalvon kasvua ja litiumionien vaikeus tunkeutua SEI-kalvoon kasvaa, mikä vastaa akun sisäisen vastuksen kasvua.
2 Lataus- ja purkausvirran vaikutus akun SOH:hon
Lataus- ja purkausnopeus vaikuttavat akun käyttöikään. Sony 18650 -akku testattiin 300 syklin ajan kolmella eri purkausnopeudella. Samaan aikaan nopea purkaus tuottaa enemmän lämpöä akun sisällä, mikä nopeuttaa akun ikääntymistä. Elektronimikroskoopilla havaitaan, että suurnopeuksisen purkausakun elektrodin pinnalla oleva SEI-kalvo on paksumpi kuin pieninopeuksisen purkauksen.
3 Purkaussyvyyden vaikutus akun SOH:hon
Akun lataus- ja purkaussyvyys vaikuttaa akun terveyteen ja ikääntymiseen. Uskotaan, että akkuun on kertynyt kokonaissiirtoenergiaa, ja akun kapasiteetin heikkenemis- ja ikääntymisanalyysi tehdään kokonaissiirtoenergian perusteella. Gao Fei et ai. analysoi akun kertyvän siirtoenergian ja akun kapasiteetin heikkenemisen välistä suhdetta litiumakkujen eri purkaussyvyyden syklitesteillä ja päätteli, että ennen kuin akun kapasiteetti laskee 85 prosenttiin, akun kertyvä siirtoenergia on syvälatauksessa ja syväpurkauksessa ja akun kapasiteetin heikkenemisessä. Kaksi matalalataus- ja matalapurkaustilaa ovat periaatteessa samat. Kun akun kapasiteetti laskee 85-75 prosenttiin, akun kertynyt siirtoenergia ja energiatehokkuus ovat parempia kuin matalalataus- ja matalapurkaustila.
4 Jaksovälin vaikutus akun SOH-tilaan
Akun lataus-purkausjaksojen väli vaikuttaa myös akun ikääntymisprosessiin. Lataus-purkausakun sisäinen vastus on erilainen eri jaksoväleillä. Siksi akun lämpö ja reaktio syklin aikana ovat hieman erilaisia, mikä vaikuttaa akun kuntoon ja ikääntymiseen pitkällä aikavälillä. Siksi jotkut asiantuntijat ehdottavat, että akun SOC-alue on 20% ~ 80%, mikä on hyödyllistä akun kunnon ja syklin käyttöiän kannalta.
5 Lataus-purkauksen katkaisujännitteen vaikutus akun SOH-tilaan
Akun ylilataus ja ylipurkaus vaikuttavat akun kuntoon, ja sopimattomat ylä- ja alajänniterajat vaikuttavat akkuun. Mitä pienempi purkauksen katkaisujännite on, sitä suurempi akun sisäinen vastus on, mikä johtaa akun sisäiseen kuumenemiseen, lisääntyneisiin sivureaktioihin, akun aktiivisten materiaalien vähenemiseen ja negatiivisen grafiittilevyn romahtamiseen, nopeutuneeseen ikääntymiseen ja kapasiteetin heikkenemiseen. akku. Liiallinen latauksen katkaisujännite saa akun sisäisen resistanssin kasvamaan, akun sisäinen lämpö kasvaa ja ylilataus aiheuttaa negatiivisen elektrodin "litiuminsaostumisen" ja vastaavan sivureaktioiden lisääntymisen, mikä vaikuttaa kapasiteettiin. ja akun ikääntyminen.
Yhteenvetona voidaan todeta, että akun käyttölämpötila, lataus-purkausnopeus, purkaussyvyys, jaksovälit ja latauksen ja purkamisen katkaisujännite vaikuttavat kaikki akun terveyteen ja käyttöikään. Tällä hetkellä akun terveydentilaan vaikuttavien tekijöiden tutkimus on laadullisessa tutkimusvaiheessa. Näiden akun ikääntymiseen vaikuttavien tekijöiden kvantitatiivinen analyysi ja näiden tekijöiden välinen kytkentäsuhde ovat tutkimuksen vaikeudet ja akkujen terveyden ja eliniän tutkimuskohde tulevaisuudessa.
