Stárnutí lithiových baterií je dlouhodobý postupný proces a na zdraví baterie mají vliv různé faktory, jako je teplota, rychlost proudu a vypínací napětí. V současné době bylo dosaženo určitých úspěchů ve výzkumu a modelování analýzy stavu baterie. Související výzkumy zahrnují mechanismus degradace baterie a analýzu faktoru stárnutí, řízení stavu baterie, monitorování a odhad stavu baterie, předpověď životnosti baterie atd.
Stále však chybí relativně úplný souhrn a přehled hodnocení zdravotního stavu lithiových baterií. Tento příspěvek systematicky představuje stav výzkumu a vývoj stavu baterie z pěti hledisek: definice, ovlivňující faktory, model hodnocení, obtížnost výzkumu a výzkumný význam zdravotního stavu baterie.
1. Definice stavu baterie
Baterie SOH charakterizuje schopnost současné baterie ukládat elektrickou energii vzhledem k nové baterii a vyjadřuje stav baterie od začátku její životnosti do konce její životnosti v podobě procent. Existuje mnoho ukazatelů výkonu baterií. Existuje mnoho definic SOH doma i v zahraničí, ale chybí jednota v pojetí. V současnosti se definice SOH odráží především v několika aspektech, jako je kapacita, elektřina, vnitřní odpor, doby cyklů a špičkový výkon.
1 Definice kapacity SOH
Existuje většina literatury o definici SOH podle poklesu kapacity baterie a definice SOH je uvedena následovně: Ve vzorci: Caged je aktuální kapacita baterie; Crated je jmenovitá kapacita baterie.
2 Definice elektřiny SOH
Definice SOH pro spotřebu elektrické energie je podobná definici kapacity, protože jmenovitá kapacita baterie má skutečnou efektivní kapacitu a maximální kapacitu a skutečná kapacita baterie je poněkud odlišná od jmenovité jmenovité kapacity, takže některá literatura definuje SOH z pohledu kapacity vybíjení baterie.
3 Vnitřní odpor definuje SOH
Zvýšení vnitřního odporu baterie je důležitým projevem stárnutí baterie a je také důvodem dalšího stárnutí baterie. Mnoho literatury používá k definici SOH vnitřní odpor.
4 Počet zbývajících cyklů definuje SOH
Kromě použití ukazatelů výkonu baterie, jako je kapacita a vnitřní odpor k definování SOH, existují také literatury, které definují SOH baterie počtem zbývajících cyklů baterie.
SOH definice výše uvedených čtyř typů baterií jsou v literatuře poměrně běžné. Definice kapacity a elektřiny je vysoce operativní, ale kapacita je externí výkon baterie, zatímco funkčnost definice vnitřního odporu a zbývajících časů není silná. Vnitřní odpor souvisí s SOC a teplotou a není snadné jej změřit. Počet zbývajících cyklů a celkový počet cyklů není snadné změřit. nelze přesně předpovědět.
2. Faktory ovlivňující zdravotní stav lithiových baterií
V posledních letech se mechanismem stárnutí a zákonem lithiových baterií zabývalo mnoho domácí i zahraniční literatury. Obecně se má za to, že depozice lithných iontů, ztluštění filmu SEI a ztráta aktivních materiálů jsou hlavními důvody stárnutí baterie a úbytku kapacity. Zneužívání lithiových baterií urychlí stárnutí baterií a normální nabíjení a vybíjení baterií také ovlivní zdraví baterie a urychlí stárnutí baterie.
1 Vliv teploty na baterii SOH
Teplota je obecně považována za hlavní faktor ovlivňující zdraví baterie. Teplota má dvojí vliv na výkon baterie. Na jedné straně vysoká teplota urychlí chemickou reakci uvnitř baterie a zlepší účinnost a výkon baterie. Vysoká teplota zároveň také urychlí některé nevratné chemické reakce. Dochází k reakci, která vede k poklesu aktivního materiálu baterie, což způsobuje stárnutí a úbytek kapacity baterie. Experimentální data ukazují, že vysoká teplota urychlí růst SEI filmu elektrody baterie a zvýší se obtížnost průniku iontů lithia přes SEI film, což je ekvivalentní zvýšení vnitřního odporu baterie.
2 Vliv rychlosti nabíjecího a vybíjecího proudu na baterii SOH
Rychlost nabíjení a vybíjení ovlivní životnost baterie. Baterie Sony 18650 byla testována na 300 cyklů při třech různých rychlostech vybíjení. Zároveň bude vysokorychlostní vybíjení generovat více tepla uvnitř baterie, což urychlí stárnutí baterie. Pod elektronovým mikroskopem je pozorováno, že SEI film na povrchu elektrody vysokorychlostního vybíjecího akumulátoru je silnější než u nízkorychlostního vybíjení.
3 Vliv hloubky vybití na baterii SOH
Hloubka nabití a vybití baterie má vliv na zdraví a stárnutí baterie. Předpokládá se, že baterie akumulovala celkovou přenosovou energii a analýza poklesu kapacity a stárnutí baterie se provádí na základě celkové přenosové energie. Gao Fei a kol. analyzovali vztah mezi akumulační přenosovou energií baterie a poklesem kapacity baterie prostřednictvím cyklových testů různých hloubek vybití lithiových baterií a dospěli k závěru, že než kapacita baterie klesne na 85 %, je akumulační přenosová energie baterie v hlubokém nabití a hlubokém vybití a snížení kapacity baterie. Dva režimy mělkého nabíjení a mělkého vybíjení jsou v zásadě stejné. Když se kapacita baterie sníží na 85%~75%, akumulační přenos energie a energetická účinnost baterie jsou lepší než v režimu mělkého nabíjení a mělkého vybíjení.
4 Vliv intervalu cyklu na baterii SOH
Interval cyklu nabíjení a vybíjení baterie také ovlivní proces stárnutí baterie. Vnitřní odpor nabíjecí-vybíjecí baterie se liší pro různé intervaly cyklů. Teplo a reakce baterie během cyklu jsou proto mírně odlišné, což z dlouhodobého hlediska ovlivní zdraví baterie a její stárnutí. Někteří odborníci proto naznačují, že rozsah SOC baterie je 20%~80%, což je prospěšné pro zdraví baterie a životnost baterie.
5 Vliv vypínacího napětí nabíjení-vybíjení na baterii SOH
Přebití a nadměrné vybití baterie ovlivní zdraví baterie a nevhodné horní a spodní limity napětí ovlivní baterii. Čím nižší je vybíjecí vypínací napětí, tím větší je vnitřní odpor baterie, což má za následek vnitřní zahřívání baterie, zvýšené vedlejší reakce, redukci aktivních materiálů baterie a kolaps negativní grafitové desky, urychlené stárnutí a úbytek kapacity baterie. baterie. Nadměrné vypínací napětí nabíjení způsobuje zvýšení vnitřního odporu baterie, zvýšení vnitřního tepla baterie a přebití způsobuje jev „srážení lithia“ záporné elektrody a odpovídající zvýšení vedlejších reakcí, které ovlivňují kapacitu. a stárnutí baterie.
Stručně řečeno, provozní teplota, rychlost nabíjení-vybíjení, hloubka vybití, interval cyklů a vypínací napětí nabíjení-vybíjení baterie, to vše bude mít vliv na zdraví a životnost baterie. V současné době je výzkum ovlivňujících faktorů zdravotního stavu baterie ve fázi kvalitativního výzkumu. Kvantitativní analýza těchto faktorů ovlivňujících stárnutí baterie a vazebný vztah mezi těmito faktory jsou obtížemi výzkumu a výzkumným hotspotem zdraví a životnosti baterie v budoucnosti.
