Åldrandet av litiumbatterier är en långvarig gradvis process, och batteriets hälsa påverkas av olika faktorer som temperatur, strömhastighet och avstängningsspänning. För närvarande har vissa framsteg gjorts i forskning och modelleringsanalys av batteriets hälsostatus. Relaterad forskning inkluderar batterinedbrytningsmekanism och åldringsfaktoranalys, batterihälsohantering, batteristatusövervakning och uppskattning, förutsägelse av batterilivslängd, etc.
Det saknas dock fortfarande en relativt fullständig sammanfattning och översyn av litiumbatteriets hälsobedömning. Denna uppsats introducerar systematiskt forskningsstatus och framsteg för batteriets hälsotillstånd ur fem aspekter: definition, påverkande faktorer, utvärderingsmodell, forskningssvårigheter och forskningens betydelse för batteriets hälsotillstånd.
1. Definition av batteriets hälsostatus
Batteriet SOH kännetecknar det nuvarande batteriets förmåga att lagra elektrisk energi i förhållande till det nya batteriet, och representerar batteriets tillstånd från början av dess livslängd till slutet av dess livslängd i form av en procentsats. Det finns många prestandaindikatorer för batterier. Det finns många definitioner av SOH hemma och utomlands, men det saknas enhetlighet i konceptet. För närvarande återspeglas definitionen av SOH främst i flera aspekter såsom kapacitet, el, internt motstånd, cykeltider och toppeffekt.
1 Kapacitetsdefinition SOH
Det finns mest litteratur om definitionen av SOH genom batterikapacitetsavklingning, och definitionen av SOH ges enligt följande: I formeln: Burad är batteriets nuvarande kapacitet; Cated är batteriets nominella kapacitet.
2 Eldefinition SOH
Definitionen av SOH för elförbrukning liknar definitionen av kapacitet, eftersom batteriets nominella kapacitet har faktisk effektiv kapacitet och maximal kapacitet, och batteriets faktiska kapacitet skiljer sig något från den nominella nominella kapaciteten, så vissa litteraturer definierar SOH ur perspektivet av batteriurladdningskapacitet.
3 Internt motstånd definierar SOH
Ökningen av batteriets inre motstånd är en viktig manifestation av batteriets åldrande, och det är också orsaken till att batteriet åldras ytterligare. Många litteraturer använder det interna motståndet för att definiera SOH.
4 Antalet återstående cykler definierar SOH
Förutom att använda batteriprestandaindikatorer som kapacitet och internt motstånd för att definiera SOH, finns det också litteratur som definierar SOH för batteriet med antalet återstående cykler av batteriet
SOH-definitionerna av ovanstående fyra typer av batterier är relativt vanliga i litteraturen. Definitionen av kapacitet och elektricitet är mycket funktionsduglig, men kapaciteten är batteriets externa prestanda, medan funktionsdugligheten för definitionen av internt motstånd och återstående tider inte är stark. Det inre motståndet är relaterat till SOC och temperatur, och det är inte lätt att mäta. Antalet återstående cykler och det totala antalet cykler är inte lätt att mäta. kan inte förutsägas exakt.
2. Faktorer som påverkar hälsotillståndet för litiumbatterier
Under de senaste åren har många inhemska och utländska litteraturer studerat åldringsmekanismen och lagen för litiumbatterier. Det anses allmänt att litiumjonavsättning, SEI-filmförtjockning och förlust av aktivt material är de främsta orsakerna till batteriets åldrande och kapacitetsförsämring. Missbruk av litiumbatterier kommer att påskynda batteriets åldrande, och normal laddning och urladdning av batterier kommer också att påverka batteriets hälsa och påskynda batteriets åldrande.
1 Temperaturens inverkan på batteriet SOH
Temperaturen anses generellt vara den viktigaste faktorn som påverkar batteriets hälsa. Temperaturen har en dubbel inverkan på batteriets prestanda. Å ena sidan kommer hög temperatur att påskynda den kemiska reaktionen inuti batteriet och förbättra batteriets effektivitet och prestanda. Samtidigt kommer hög temperatur också att påskynda vissa irreversibla kemiska reaktioner. Reaktionen inträffar, vilket resulterar i en minskning av det aktiva materialet i batteriet, vilket orsakar åldrande och kapacitetsförsämring av batteriet. Experimentella data visar att hög temperatur kommer att accelerera tillväxten av SEI-filmen på batterielektroden, och svårigheten för litiumjoner att penetrera SEI-filmen kommer att öka, vilket motsvarar en ökning av batteriets inre motstånd.
2 Inverkan av laddning och urladdningsström på batteriet SOH
Laddnings- och urladdningshastigheten påverkar batteriets livslängd. Sony 18650-batteriet testades i 300 cykler med tre olika urladdningshastigheter. Samtidigt genererar hög urladdning mer värme inuti batteriet, vilket kommer att påskynda batteriets åldrande. Det observeras under elektronmikroskop att SEI-filmen på elektrodytan på höghastighetsurladdningsbatteriet är tjockare än låghastighetsurladdningen.
3 Inverkan av urladdningsdjupet på batteriet SOH
Laddningsdjupet och urladdningen av batteriet har en inverkan på batteriets hälsa och åldrande. Man tror att batteriet har ackumulerat total överföringsenergi, och kapacitetsminskningen och åldringsanalysen av batteriet utförs baserat på den totala överföringsenergin. Gao Fei et al. analyserade sambandet mellan batteriets ackumulerade överföringsenergi och batteriets kapacitetsavklingning genom cykeltesterna av olika urladdningsdjup för litiumbatterier, och drog slutsatsen att innan batterikapaciteten sjunker till 85 %, är den ackumulerade överföringsenergin för batteriet vid djupladdning och djupurladdning och batterikapaciteten försämras. De två lägena för ytlig laddning och ytlig urladdning är i princip desamma. När batterikapaciteten sjunker till 85% ~ 75%, är den ackumulerade överföringsenergin och energieffektiviteten för batteriet bättre än läget för ytlig laddning och grund urladdning.
4 Inverkan av cykelintervall på batteriet SOH
Batteriets laddnings-urladdningscykel kommer också att påverka batteriets åldring. Det interna motståndet hos laddnings-urladdningsbatteriet är olika för olika cykelintervall. Därför är batterivärmen och reaktionen under cykeln något annorlunda, vilket kommer att påverka batteriets hälsa och åldrande på lång sikt. Därför föreslår vissa experter att batteriets SOC-intervall är 20% ~ 80%, vilket är fördelaktigt för batteriets hälsa och livslängd.
5 Inverkan av laddnings-urladdningsbrytspänning på batteriet SOH
Överladdning och överurladdning av batteriet kommer att påverka batteriets hälsa, och olämpliga övre och nedre spänningsgränser kommer att påverka batteriet. Ju lägre urladdningsavstängningsspänningen är, desto större är batteriets inre resistans, vilket resulterar i intern uppvärmning av batteriet, ökade sidoreaktioner, minskning av batteriaktiva material och kollaps av det negativa grafitarket, accelererad åldring och kapacitetsminskning av batteriet batteri. Överdriven laddningsavstängningsspänning gör att batteriets inre motstånd ökar, batteriets inre värme ökar och överladdningen orsakar "litiumutfällning" -fenomenet för den negativa elektroden och motsvarande ökning av sidoreaktioner, vilket påverkar kapaciteten och åldrande av batteriet.
Sammanfattningsvis kommer batteriets driftstemperatur, laddnings-urladdningshastighet, urladdningsdjup, cykelintervall och laddnings-urladdningsgränsspänning att ha en inverkan på batteriets hälsa och livslängd. För närvarande befinner sig forskningen om de påverkande faktorerna för batteriets hälsostatus i det kvalitativa forskningsstadiet. Kvantitativ analys av dessa påverkande faktorer på batteriets åldrande och kopplingsförhållandet mellan dessa faktorer är svårigheterna med forskning och forskningens hotspot för batteriets hälsa och liv i framtiden.
