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TOP 4 Faktoren, die die Entladekapazität beeinflussen

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Aufgrund der Lithium-Ionen-Batterien haben die Lithiumbatterien die Vorteile einer großen Kapazität, einer hohen spezifischen Energie, einer guten Zykluslebensdauer, eines fehlenden Memory-Effekts usw., so dass sich die Lithiumbatterien sehr schnell entwickeln. Die Kapazität als wichtigster Leistungsindex hat viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Dementsprechend entwickelt sich der Lithium-Akku in Richtung großer Kapazität, schneller Aufladung, langer Lebensdauer und hoher Sicherheit, und es werden neue Anforderungen an seinen Herstellungsprozess gestellt.

Lithium-Batterie-Pack ist hauptsächlich ein Produkt, bei dem nach dem Sortieren, Zusammensetzen und Gruppieren der Zellen ein elektrischer Leistungstest durchgeführt wird, um festzustellen, ob die Kapazität und die Spannungsdifferenz qualifiziert sind.

Nur wenn die Kapazität, der Ladezustand, der Innenwiderstand und die Selbstentladung eine gute Konsistenz aufweisen, kann die Kapazität des Akkupakets gut freigegeben werden. Wenn die Konsistenz schlecht ist, wird die Gesamtleistung des Akkupacks ernsthaft beeinträchtigt, und es kann sogar zu einer Überladung oder Überentladung kommen, was zu Sicherheitsrisiken führt. Ein gutes Konfigurationsschema ist ein wirksames Mittel zur Verbesserung der Konsistenz der einzelnen Zellen. Für die 72V-Batterie in den Vereinigten Staaten, insbesondere 72V 200Ah Lithium-Batterie , 72V 100Ah Lithium-Akkupack und andere Lithium-Ionen-Golfwagenbatterien; 48V Lithium-Ionen-Akku insbesondere 48V 100Ah Lithium-Batterie , 48V 300Ah Lithium-Batterie für AGV haben höhere Anforderungen an die Batteriekonsistenz.

Die Lithium-Ionen-Batterie wird durch die Umgebungstemperatur eingeschränkt, zu hohe oder zu niedrige Temperatur beeinträchtigt die Batteriekapazität. Die Lebensdauer der Batterie kann beeinträchtigt werden, wenn die Batterie über einen längeren Zeitraum bei hohen Temperaturen arbeitet. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, kann die Kapazität nur schwer freigesetzt werden.

Die Entladerate spiegelt die Fähigkeit des Akkus wider, sich mit hohem Strom zu laden und zu entladen. Wenn die Entladungsrate zu gering ist, ist die Lade- und Entladegeschwindigkeit langsam, was die Testeffizienz beeinträchtigt. Wenn die Rate zu hoch ist, wird die Kapazität des Akkus aufgrund des Polarisationseffekts und des thermischen Effekts verringert, daher muss eine angemessene Lade- und Entladerate gewählt werden.

1. die Konsistenz der Batterie

Eine gute Konfiguration kann nicht nur die Nutzungsrate der Zelle verbessern, sondern auch die Konsistenz der Zelle kontrollieren, was die Grundlage für eine gute Entladekapazität und Zyklenstabilität des Akkupacks ist. Die Streuung der Wechselstromimpedanz der Batteriezellenkapazität wird jedoch durch eine schlechte Konfiguration verschlimmert, was die Zyklusleistung und die verfügbare Kapazität des Batteriepacks schwächt.

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Die derzeit am häufigsten verwendete Konfigurationsmethode besteht darin, die Kapazitätsdifferenz, die Spannungsdifferenz und die Innenwiderstandsdifferenz bei einem bestimmten Wert als Grundlage für die Batteriekonfiguration zu bestimmen, z. B. Kapazitätsdifferenz < 30 mAh, Spannungsdifferenz < 5 V, Innenwiderstandsdifferenz < 3 mΩ.

2. ladeverfahren

Ein geeignetes Ladesystem hat einen großen Einfluss auf die Entladekapazität von Batterien. Bei Unterladung nimmt die Entladekapazität entsprechend ab. Bei Überladung werden die chemisch aktiven Substanzen des Akkus angegriffen und irreversible Schäden verursacht, die die Kapazität und Lebensdauer des Akkus verringern. Daher ist es notwendig, eine geeignete Laderate, eine obere Spannung und einen konstanten Spannungsabschaltstrom zu wählen, um die Optimierung der Ladeeffizienz sowie Sicherheit und Stabilität bei gleichzeitiger Realisierung der Ladekapazität zu gewährleisten.

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Gegenwärtig werden Lithium-Ionen-Batterien meist im CC-(Konstantstrom-) und CV-(Konstantspannungs-) Lademodus geladen. Die Analyse der CC- und CV-Ladeergebnisse von Lithium-Eisenphosphat-System- und NCM-Ternärsystem-Batterien bei unterschiedlichen Ladeströmen und unterschiedlichen Abschaltspannungen zeigt, dass :

01. Wenn die Abschaltspannung konstant ist, erhöht sich der Ladestrom, das Konstantstromverhältnis sinkt, die Ladezeit verkürzt sich, aber der Energieverbrauch steigt;

02. Wenn der Ladestrom konstant ist, sinkt mit der Verringerung der Ladeschlussspannung das Konstantstrom-Ladeverhältnis, und sowohl die Ladekapazität als auch die Energie nehmen ab. Um die Batteriekapazität zu gewährleisten, sollte die Ladeschlussspannung der Lithium-Eisenphosphat-Batterie nicht unter 3,4 V liegen. Es ist notwendig, die Ladezeit und den Energieverlust gegeneinander abzuwägen und einen geeigneten Ladestrom und eine angemessene Abschaltzeit zu wählen.

Die Konsistenz des SOC jeder Zelle bestimmt weitgehend die Entladekapazität des Akkupakets, und eine ausgeglichene Ladung bietet die Möglichkeit, die Ähnlichkeit der anfänglichen SOC-Plattform jeder Zellenentladung zu realisieren, was die Entladekapazität und Entladeeffizienz (Entladekapazität/Konfigurationskapazität) verbessern kann. Der Ausgleichsmodus beim Laden bezieht sich auf den Ausgleich der Leistungsbatterie während des Ladevorgangs. Es beginnt in der Regel mit dem Ausgleich, wenn die Spannung der Batterie die eingestellte Spannung erreicht oder übersteigt, und verhindert eine Überladung, indem es den Ladestrom reduziert.

Entsprechend den unterschiedlichen Zuständen der einzelnen Zellen im Akkupack wurde eine ausgewogene Ladesteuerungsstrategie vorgeschlagen, um die Schnellladung des Akkupacks zu realisieren und den Einfluss der inkonsistenten einzelnen Zelle auf die Zykluslebensdauer des Akkupacks zu eliminieren, indem der Ladestrom der einzelnen Zelle durch das ausgewogene Ladesteuerungsschaltkreismodell angepasst wird. Konkret wird der Einzelzelle durch Schaltsignale die Gesamtenergie des Lithium-Ionen-Akkupacks zugeführt, oder die Energie der Einzelzelle wird auf den Gesamtakkupack umgerechnet. Wenn die Spannung jeder einzelnen Zelle einen bestimmten Wert erreicht, beginnt das Ausgleichsmodul zu arbeiten. Der Ladestrom in der einzelnen Zelle wird geshuntet, um die Ladespannung zu reduzieren, und die Energie wird über das Modul zur Umwandlung in den Ladebus zurückgeführt, um den Zweck des Gleichgewichts zu erreichen.

3. die Entladungsrate

Die Entladungsrate ist eine sehr wichtige Kennzahl für Leistungsbatterien. Die hohe Entladungsrate der Batterie ist ein Test für die positiven und negativen Elektrodenmaterialien und den Elektrolyten. Lithiumeisenphosphat hat eine stabile Struktur, eine geringe Belastung während des Ladens und Entladens und bietet die Grundvoraussetzungen für eine Entladung mit hohem Strom, aber der ungünstige Faktor ist die schlechte Leitfähigkeit von Lithiumeisenphosphat. Die Diffusionsgeschwindigkeit der Lithium-Ionen im Elektrolyten ist der Hauptfaktor, der die Entladungsgeschwindigkeit der Batterie beeinflusst, und die Diffusion der Ionen in der Batterie ist eng mit der Struktur und der Elektrolytkonzentration der Batterie verbunden.

Daher führen unterschiedliche Entladeraten zu unterschiedlichen Entladezeiten und Entladespannungsplattformen der Batterien, was zu unterschiedlichen Entladekapazitäten führt, insbesondere bei parallelen Batterien. Daher sollte eine angemessene Abflussrate gewählt werden. Die Beziehung zwischen Entladekapazität und Entladerate (Strom) kann durch die Peukert-Gleichung C=KI(1-n) beschrieben werden.

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Spannungs-Entlade-Kapazitäts-Kurven bei verschiedenen Entladeraten

Wir untersuchen die Entladungsrate von Lithium-Eisen-Phosphat-Batteriezellen ist der Einfluss der Entladung Kapazität, eine Reihe von der gleichen Art der anfänglichen Konsistenz besser Monomer-Batterie sind in 1 c aktuelle Ladung auf 3,8 V, dann jeweils von 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3 c Entladungsrate der Entladung auf 2,5 V, zeichnen Sie die Beziehung zwischen der Spannung und Entladung Leistungskurve, wie in Abbildung 1 dargestellt. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die freigesetzte Kapazität von 1 und 2C 97,8% bzw. 96,5% der freigesetzten Kapazität von C/3 und die freigesetzte Energie 97,2% bzw. 94,3% der freigesetzten Energie von C/3 beträgt. Es ist zu erkennen, dass mit der Erhöhung des Entladestroms die freigesetzte Kapazität und die freigesetzte Energie der Lithium-Ionen-Batterie deutlich abnehmen.

Bei der Entladung von Lithium-Ionen-Batterien wird im Allgemeinen der nationale Standard 1C gewählt, und der maximale Entladestrom ist in der Regel auf 2 ~ 3C begrenzt. Beim Entladen mit hohem Strom ist der Temperaturanstieg höher und die Energie geht verloren. Überwachen Sie daher die Temperatur der Batteriestränge in Echtzeit, um Batterieschäden zu vermeiden und die Lebensdauer der Batterie zu verkürzen.

4. die Temperaturbedingungen

Die Temperatur beeinflusst hauptsächlich die Aktivität des Elektrodenmaterials und die Leistung des Elektrolyten. Die Batteriekapazität wird durch hohe oder niedrige Temperaturen stark beeinträchtigt.

Bei niedrigen Temperaturen ist die Aktivität der Batterie deutlich reduziert, die Fähigkeit, Lithium einzubetten und freizusetzen, nimmt ab, der Innenwiderstand der Batterie und die Polarisationsspannung nehmen zu, die tatsächlich verfügbare Kapazität wird reduziert, die Entladekapazität der Batterie wird reduziert, die Entladeplattform ist niedrig, die Batterie erreicht leichter die Entladeschlussspannung, was sich darin äußert, dass die verfügbare Kapazität der Batterie abnimmt, die Energienutzungseffizienz der Batterie sinkt.

Wenn die Temperatur steigt, treten die Lithiumionen aus und werden zwischen den positiven und negativen Polen aktiv, so dass der Innenwiderstand der Batterie abnimmt und die Stabilisierungszeit des Innenwiderstands länger wird, was die elektronische Bandbewegung im externen Stromkreis erhöht und die Kapazität effektiver macht. Wird die Batterie jedoch über einen längeren Zeitraum bei hohen Temperaturen betrieben, verschlechtert sich die Stabilität der positiven Gitterstruktur, die Sicherheit der Batterie wird beeinträchtigt und die Lebensdauer der Batterie wird erheblich verkürzt.

Eine Vielzahl von Experimenten zeigt, dass die Kapazität der Batterie bei niedriger Temperatur sehr schnell abnimmt, während die Kapazität bei Raumtemperatur mit zunehmender Temperatur steigt. Die Kapazität der Batterie bei -40℃ beträgt nur ein Drittel des Nennwertes, während bei 0℃ bis 60℃ die Kapazität der Batterie von 80% der Nennkapazität auf 100% ansteigt.

Die Analyse zeigt, dass die Rate der Veränderung des Widerstands bei niedriger Temperatur größer ist als die bei hoher Temperatur, was darauf hindeutet, dass die niedrige Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die Aktivität der Batterie, so dass die Batterie freigegeben werden kann. Mit zunehmender Temperatur sinken der Widerstand und der Polarisationswiderstand des Lade- und Entladevorgangs. Bei höheren Temperaturen werden jedoch das chemische Reaktionsgleichgewicht und die Materialstabilität in der Batterie zerstört, was zu möglichen Nebenreaktionen führt, die sich auf die Kapazität und den Innenwiderstand der Batterie auswirken, was zu einer verkürzten Zykluslebensdauer und sogar zu einer geringeren Sicherheit führt.

Daher wirken sich sowohl hohe als auch niedrige Temperaturen auf die Leistung und die Lebensdauer der Lithium-Eisenphosphat-Batterie aus, und es sollte eine Methode für das Wärmemanagement der Batterie gewählt werden, um sicherzustellen, dass die Batterie bei einer angemessenen Temperatur arbeitet. In der Batterie-PACK-Teststrecke kann ein Prüfraum mit konstanter Temperatur von 25℃ eingerichtet werden.

Zusammenfassung

In diesem Beitrag werden die Faktoren, die die Entladekapazität der Lithium-Ionen-Batterie PACK beeinflussen, analysiert und diskutiert. Wenn Lithium-Batterie anpassenEine gute Konsistenz der Batteriekonfiguration ist die Voraussetzung, um die Entladeleistung und den Füllstand des Akkus zu erreichen, und die Methode der dynamischen Kennlinienkonfiguration kann als Referenz verwendet werden. Lademodus Es wird empfohlen, einen ausgeglichenen Lademodus zu verwenden, um sicherzustellen, dass alle SOC-Plattformen vor dem Entladen gleich sind. Es ist notwendig, eine geeignete Entladungsrate zu wählen und dabei sowohl die Kapazität als auch die Testeffizienz zu berücksichtigen. Die Umgebung hat einen großen Einfluss auf den Batterietest, weshalb die Temperaturbedingungen gut kontrolliert werden sollten.