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Los 4 factores principales que afectan a la capacidad de descarga

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Debido a las baterías de iones de litio tienen las ventajas de la gran capacidad, la alta energía específica, la buena duración del ciclo, la ausencia de efecto memoria, etc., por lo que las baterías de litio se están desarrollando muy rápidamente. La capacidad, como índice de rendimiento más crítico, ha atraído mucha atención. En consecuencia, el paquete de baterías de litio está evolucionando hacia la gran capacidad, la carga rápida, la larga vida útil y la alta seguridad, y se plantean nuevos requisitos para su proceso de fabricación.

Paquete de baterías de litio es principalmente un producto que realiza una prueba de rendimiento eléctrico después de clasificar, ensamblar y agrupar las celdas para determinar si la capacidad y la diferencia de voltaje están calificadas.

La consistencia de la batería es lo más importante en el pack de baterías. Sólo cuando la capacidad, el estado de carga, la resistencia interna y la autodescarga tienen una buena consistencia, se puede liberar bien la capacidad del pack de baterías. Si la consistencia es pobre, el rendimiento global del pack de baterías se verá seriamente afectado, e incluso provocará una sobrecarga o una sobredescarga, lo que supondrá riesgos para la seguridad. Un buen esquema de configuración es una forma eficaz de mejorar la consistencia de una sola célula. Para el Batería de 72V en Estados Unidos, especialmente Batería de litio de 72V 200Ah , Paquete de baterías de litio de 72V 100Ah y otras baterías de iones de litio para carros de golf; Batería de iones de litio de 48V especialmente Batería de litio de 48V 100Ah , 48V batería de litio de 300Ah para AGV tienen mayores requisitos para la consistencia de la batería.

La batería de iones de litio está limitada por la temperatura ambiente, demasiado alta o temperatura demasiado baja afectará a la capacidad de la batería. La vida útil de la batería puede verse afectada si la batería trabaja a alta temperatura durante mucho tiempo. Si la temperatura es demasiado baja, la capacidad será difícil de liberar.

La tasa de descarga refleja la capacidad de la batería de cargarse y descargarse con una corriente elevada. Si la velocidad de descarga es demasiado pequeña, la velocidad de carga y descarga es lenta, lo que afecta a la eficacia de la prueba. Si la tasa es demasiado grande, la capacidad de la batería se reducirá debido al efecto de polarización y al efecto térmico, por lo que es necesario elegir una tasa de carga y descarga adecuada.

1.Consistencia de la batería

Una buena configuración no sólo puede mejorar la tasa de utilización de la célula, sino también controlar la consistencia de la célula, que es la base para lograr una buena capacidad de descarga y la estabilidad del ciclo de la batería. Sin embargo, la dispersión de la impedancia ac de la capacidad de las celdas de la batería se agravará debido a una mala configuración, lo que debilitará el rendimiento del ciclo y la capacidad disponible del paquete de baterías.

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En la actualidad, el método de configuración más utilizado es determinar la diferencia de capacidad, la diferencia de tensión y la diferencia de resistencia interna en un valor específico como base de la configuración de la batería, como diferencia de capacidad < 30mAh, diferencia de tensión < 5mV, diferencia de resistencia interna < 3 mΩ.

2.Método de carga

Un sistema de carga adecuado tiene un efecto importante en la capacidad de descarga de las baterías. Si se carga poco, la capacidad de descarga disminuirá en consecuencia. Si se sobrecarga, las sustancias químicas activas de la batería se verán afectadas y se producirán daños irreversibles, reduciendo la capacidad y la vida útil de la batería. Por lo tanto, es necesario seleccionar la velocidad de carga adecuada, la tensión superior y la corriente de corte de tensión constante para garantizar la optimización de la eficiencia de la carga y la seguridad y la estabilidad mientras se realiza la capacidad de carga.

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En la actualidad, la batería de iones de litio de potencia adopta principalmente el modo de carga CC (corriente constante) – CV (tensión constante). Mediante el análisis de los resultados de carga CC y CV de las baterías del sistema de litio-hierro-fosfato y del sistema ternario NCM bajo diferentes corrientes de carga y diferentes voltajes de corte, se puede observar que :

01. cuando la tensión de corte es constante, la corriente de carga aumenta, la relación de corriente constante disminuye, el tiempo de carga disminuye, pero el consumo de energía aumenta;

02. Cuando la corriente de carga es constante, con la disminución de la tensión de corte de carga, la relación de carga de corriente constante disminuye, y la capacidad de carga y la energía disminuyen. Para garantizar la capacidad de la batería, la tensión de corte de carga de la batería de litio-fosfato de hierro no debe ser inferior a 3,4V. Es necesario equilibrar el tiempo de carga y la pérdida de energía, y elegir la corriente de carga y el tiempo de corte adecuados.

La consistencia del SOC de cada célula determina en gran medida la capacidad de descarga del pack de baterías, y la carga equilibrada proporciona la posibilidad de realizar la similitud de la plataforma SOC inicial de la descarga de cada célula, lo que puede mejorar la capacidad de descarga y la eficiencia de descarga (capacidad de descarga/capacidad de configuración). El modo de equilibrio en la carga se refiere al equilibrio de la batería de potencia en el proceso de carga. Por lo general, comienza a equilibrar cuando la tensión de la batería alcanza o es superior a la tensión establecida, y evita la sobrecarga reduciendo la corriente de carga.

De acuerdo con los diferentes estados de la célula individual en el paquete de baterías, se propuso una estrategia de control de carga equilibrada para realizar la carga rápida del paquete de baterías y eliminar la influencia de la célula individual inconsistente en la vida del ciclo del paquete de baterías mediante el ajuste de la corriente de carga de la célula individual a través del modelo de circuito de control de carga equilibrada. En concreto, la energía global del paquete de baterías de iones de litio se complementa con la de la célula individual mediante señales de conmutación, o la energía de la célula individual se convierte en la del paquete de baterías global. Cuando la tensión de cada célula individual alcanza un valor determinado, el módulo de equilibrado comienza a funcionar. La corriente de carga en la célula individual se desvía para reducir la tensión de carga, y la energía se devuelve al bus de carga a través del módulo para su conversión, con el fin de lograr el propósito de equilibrio.

3.Velocidad de descarga

La tasa de descarga es un índice muy importante para la batería de potencia. La gran velocidad de descarga de la batería es una prueba para los materiales del electrodo positivo y negativo y el electrolito. En cuanto al fosfato de hierro de litio, tiene una estructura estable, una pequeña tensión durante la carga y la descarga, y tiene las condiciones básicas de descarga de gran corriente, pero el factor desfavorable es la pobre conductividad del fosfato de hierro de litio. La velocidad de difusión del ion de litio en el electrolito es el principal factor que afecta a la velocidad de descarga de la batería, y la difusión del ion en la batería está estrechamente relacionada con la estructura y la concentración del electrolito de la batería.

Por lo tanto, las diferentes tasas de descarga conducen a diferentes tiempos de descarga y plataformas de tensión de descarga de las baterías, lo que conduce a diferentes capacidades de descarga, especialmente para las baterías en paralelo. Por lo tanto, debe seleccionarse una tasa de descarga adecuada. La relación entre la capacidad de descarga y la velocidad de descarga (corriente) puede describirse mediante la ecuación de Peukert C=KI(1-n).

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Curvas de capacidad de voltaje-descarga a diferentes velocidades de descarga

Estudiamos la tasa de descarga de las células de la batería de litio fosfato de hierro es la influencia de la capacidad de descarga, un conjunto del mismo tipo de consistencia inicial mejor batería de monómero están en 1 c de carga actual a 3,8 V, a continuación, respectivamente, por 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3 c tasa de descarga de descarga a 2,5 V, registrar la relación entre la tensión y la curva de potencia de descarga, como se muestra en la figura 1. Los resultados experimentales muestran que la capacidad liberada de 1 y 2C es el 97,8% y el 96,5% de la capacidad liberada de C/3, y la energía liberada es el 97,2% y el 94,3% de la energía liberada de C/3, respectivamente. Se puede observar que con el aumento de la corriente de descarga, la capacidad liberada y la energía liberada de la batería de iones de litio disminuyen significativamente.

En la descarga de las baterías de iones de litio, generalmente se selecciona la norma nacional 1C, y la corriente de descarga máxima suele limitarse a 2 ~ 3C. Al descargar con una corriente alta, el aumento de la temperatura será mayor y se perderá la energía. Por lo tanto, controle la temperatura de las cadenas de baterías en tiempo real para evitar que se dañe la batería y se acorte su vida útil.

4.Condiciones de temperatura

La temperatura afecta principalmente a la actividad del material del electrodo y al rendimiento del electrolito. La capacidad de la batería se ve muy afectada por las altas o bajas temperaturas.

A baja temperatura, la actividad de la batería se reduce significativamente, la capacidad de incrustación y liberación de litio disminuye, la resistencia interna de la batería y la tensión de polarización aumentan, la capacidad real disponible se reduce, la capacidad de descarga de la batería se reduce, la plataforma de descarga es baja, la batería es más fácil de alcanzar la tensión de corte de descarga, lo que se manifiesta como la capacidad disponible de la batería disminuye, la eficiencia de utilización de la energía de la batería disminuye.

Al aumentar la temperatura, los iones de litio emergen y se incrustan entre los polos positivo y negativo, por lo que la resistencia interna de la batería disminuye y el tiempo de estabilización de la resistencia interna se alarga, lo que aumenta el movimiento de la banda electrónica en el circuito externo y hace que la capacidad sea más efectiva. Sin embargo, si la batería funciona a alta temperatura durante mucho tiempo, la estabilidad de la estructura reticular positiva empeorará, la seguridad de la batería se reducirá y la vida útil de la batería se acortará considerablemente.

Un gran número de experimentos muestran que la capacidad de la batería decae muy rápidamente a baja temperatura, mientras que la capacidad aumenta con el aumento de la temperatura a temperatura ambiente. La capacidad de la batería a -40℃ es sólo un tercio del valor nominal, mientras que de 0℃ a 60℃, la capacidad de la batería pasa del 80% de la capacidad nominal al 100%

El análisis muestra que la tasa de cambio de la resistencia a baja temperatura es mayor que a alta temperatura, lo que indica que la baja temperatura tiene un impacto significativo en la actividad de la batería, afectando así a la batería puede ser liberada. Con el aumento de la temperatura, la resistencia y la resistencia de polarización del proceso de carga y descarga disminuyen. Sin embargo, a temperaturas más elevadas, el equilibrio de la reacción química y la estabilidad del material en la batería se destruirán, lo que dará lugar a posibles reacciones secundarias, que afectarán a la capacidad y la resistencia interna de la batería, con lo que se reducirá la vida útil del ciclo e incluso la seguridad.

Por lo tanto, tanto la alta como la baja temperatura afectarán al rendimiento y la vida útil de la batería de litio-fosfato de hierro, y se debe adoptar el método de gestión térmica de la batería para garantizar que ésta funcione a una temperatura adecuada. Se puede establecer una sala de pruebas a temperatura constante de 25℃ en el enlace de prueba del PACK de la batería.

Resumen

En este artículo se analizan y discuten los factores que afectan a la capacidad de descarga del PACK de baterías de iones de litio. En batería de litio personalizarla buena consistencia de la configuración de la batería es la premisa para lograr el rendimiento y el nivel de descarga del paquete de baterías, y el método de configuración de las características dinámicas se puede utilizar como referencia. Modo de carga Se aconseja utilizar un modo de carga equilibrado para garantizar que cada plataforma SOC sea similar antes de la descarga. Es necesario elegir una tasa de descarga adecuada y tener en cuenta tanto la capacidad como la eficacia de la prueba. El entorno tiene una gran influencia en la prueba de la batería, por lo que las condiciones de temperatura deben estar bien controladas.