การวิเคราะห์ความไม่สอดคล้องกันของก้อนแบตเตอรี่

การวิเคราะห์ความไม่สอดคล้องกัน

1.1 ความหมายของความไม่สอดคล้องกัน

ความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหมายความว่าแรงดันไฟฟ้า ความจุ ความต้านทานภายใน อายุการใช้งาน ผลกระทบของอุณหภูมิ อัตราการคายประจุเอง และพารามิเตอร์อื่นๆ มีความแตกต่างบางประการหลังจากแบตเตอรี่เดี่ยวที่มีสเปคและรุ่นเดียวกันรวมกันเป็นชุดแบตเตอรี่

หลังจากผลิตแบตเตอรี่ก้อนเดียว ประสิทธิภาพเริ่มแรกจะมีความแตกต่างบางประการ ด้วยการใช้แบตเตอรี่ ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพเหล่านี้จะสะสมอย่างต่อเนื่อง และในเวลาเดียวกัน เนื่องจากสภาพแวดล้อมการใช้งานของแบตเตอรี่แต่ละก้อนในชุดแบตเตอรี่ไม่เหมือนกันทุกประการ ความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่ก้อนเดียวจะค่อยๆ ขยายใหญ่ขึ้น ซึ่งจะช่วยเร่งการลดทอนประสิทธิภาพ ของแบตเตอรี่และส่งผลให้แบตเตอรี่ชำรุดก่อนกำหนดในที่สุด

1.2 ประสิทธิภาพความไม่สอดคล้องกัน

ความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่แสดงให้เห็นในสองประเด็น: ความแตกต่างของพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ (ความจุของแบตเตอรี่ ความต้านทานภายใน และอัตราการคายประจุเอง ฯลฯ) และความแตกต่างของสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ (SOC)

เราพบว่าความสามารถในการกระจายความแตกต่างระหว่างเซลล์ใกล้เคียงกับการกระจายของ Weil แต่ระดับการกระจายของความต้านทานภายในมีความสำคัญมากกว่าความจุ และความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ชุดเดียวกันโดยทั่วไปจะเป็นไปตามกฎการกระจายปกติและอัตราการคายประจุเอง ยังแสดงการแจกแจงแบบปกติโดยประมาณด้วย SOC แสดงถึงสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของความจุที่เหลืออยู่ของแบตเตอรี่ต่อความจุที่กำหนด โดยเชื่อว่าความจุสูงสุดของแบตเตอรี่จะแตกต่างกันเนื่องจากความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่และอัตราการสลายตัวของความจุที่แตกต่างกัน SOC ของแบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยจะเปลี่ยนเร็วกว่าแบตเตอรี่ที่มีความจุขนาดใหญ่ และถึงแรงดันไฟฟ้าตัดเร็วกว่าเมื่อทำการชาร์จและการคายประจุ

1.3 สาเหตุของความไม่สอดคล้องกัน

มีเหตุผลหลายประการที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่สอดคล้องกัน โดยเฉพาะในกระบวนการผลิตและขั้นตอนการใช้งาน ทุกการเชื่อมโยงในกระบวนการผลิต เช่น ความสม่ำเสมอของสารละลายระหว่างการผสม การควบคุมความหนาแน่นของพื้นผิวและแรงตึงผิวระหว่างการเคลือบ ฯลฯ จะทำให้เกิดความแตกต่างในประสิทธิภาพของเซลล์เดี่ยว

หลังจากศึกษาอิทธิพลของกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีต่อความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่แล้ว ได้มีการศึกษาอิทธิพลของกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีระบบสารยึดเกาะแบบน้ำต่อความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ ในกระบวนการใช้แบตเตอรี่ เราคิดว่าโหมดการเชื่อมต่อ ชิ้นส่วน/อุปกรณ์โครงสร้าง สภาพการทำงาน และสภาพแวดล้อมจะส่งผลต่อความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ เนื่องจากพลังงานที่ใช้โดยจุดเชื่อมต่อแต่ละจุดไม่สอดคล้องกัน ประสิทธิภาพและอัตราการเสื่อมสภาพของแต่ละส่วนประกอบหรือโครงสร้างจึงไม่สอดคล้องกันเช่นกัน ดังนั้นผลกระทบต่อแบตเตอรี่จึงไม่สอดคล้องกันเช่นกัน นอกจากนี้ เนื่องจากตำแหน่ง อุณหภูมิ และประสิทธิภาพที่แตกต่างกันของแต่ละเซลล์ในแบตเตอรี่ ความไม่สอดคล้องกันของเซลล์เดี่ยวจะขยายออกไป

ประการที่สอง วิธีการปรับปรุงความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่

2.1 การควบคุมกระบวนการผลิต

การควบคุมกระบวนการผลิตมีความสำคัญจากสองด้าน ได้แก่ วัตถุดิบและเทคโนโลยีการผลิต ในส่วนของวัตถุดิบนั้น พยายามเลือกวัตถุดิบชุดเดียวกันเพื่อให้แน่ใจว่าขนาดอนุภาคและประสิทธิภาพของวัตถุดิบมีความสม่ำเสมอ กระบวนการทั้งหมดควรได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด เช่นการกวนสารละลายให้เท่ากันและวางในช่วงเวลาสั้น ๆ การควบคุมความเร็วของเครื่องเคลือบเพื่อให้แน่ใจว่าความหนาและความสม่ำเสมอของการเคลือบการตรวจสอบลักษณะของชิ้นส่วนเสาการชั่งน้ำหนักและการคัดเกรดการควบคุมปริมาณการฉีดของเหลวและ เงื่อนไขของการก่อตัว การแยกปริมาตรและการเก็บรักษา ฯลฯ

จากการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการเตรียมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ได้มีการกำหนดเทคโนโลยีหลักที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน รวมถึงการผสม การเคลือบ การรีด การม้วน/การเคลือบ การฉีดและการสร้างของเหลว และ ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์กระบวนการหลักแต่ละตัวและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่ศึกษาและวิเคราะห์อย่างลึกซึ้ง

2.2 การควบคุมกระบวนการจับคู่

การควบคุมกระบวนการประกอบส่วนใหญ่หมายถึงการคัดแยกแบตเตอรี่ ก้อนแบตเตอรี่ใช้แบตเตอรี่ที่มีคุณสมบัติและรุ่นสม่ำเสมอ และควรวัดแรงดันไฟฟ้า ความจุ และความต้านทานภายในของแบตเตอรี่เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพเริ่มต้นของแบตเตอรี่มีความสม่ำเสมอ

จากการวิจัยพบว่าความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าของเซลล์เดี่ยวเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของเซลล์แต่ละเซลล์เมื่อสิ้นสุดการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ ในขณะที่ความแตกต่างของความต้านทานภายในของเซลล์เดี่ยวทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า ของแต่ละเซลล์ในระหว่างการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ เราวิเคราะห์อิทธิพลของ DCR ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในแบตเตอรี่แบบขนาน และอิทธิพลของความจุซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในแบตเตอรี่แบบอนุกรมบนก้อนแบตเตอรี่ โดยการศึกษาความไม่สอดคล้องกันของเซลล์เดี่ยวในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบอนุกรม-ขนาน จัดเตรียมพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับชุดแบตเตอรี่แบบรวม จากการวิจัยเกี่ยวกับอิทธิพลของอัตราการคายประจุต่อความสม่ำเสมอของชุดแบตเตอรี่ เฉินปิงและคนอื่นๆ พบว่าด้วยอัตราการคายประจุที่เพิ่มขึ้น ความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่จะขยายมากขึ้น และผลของการขจัดแบตเตอรี่ที่ไม่ดีได้สำเร็จ

2.3 การควบคุมการใช้งานและกระบวนการบำรุงรักษา

ตรวจสอบแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ การคัดกรองความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ระหว่างการจับคู่สามารถรับประกันความสม่ำเสมอของชุดแบตเตอรี่ในระยะเริ่มแรกของการใช้งาน เมื่อตรวจสอบแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ ปัญหาความสอดคล้องสามารถสังเกตได้แบบเรียลไทม์ อย่างไรก็ตาม เมื่อความสม่ำเสมอไม่ดี วงจรตรวจสอบจะตัดวงจรการชาร์จและการคายประจุ ดังนั้นประสิทธิภาพจะลดลง เราต้องหาสมดุลระหว่างทั้งสอง แบตเตอรี่ที่มีพารามิเตอร์สูงเกินไปสามารถปรับหรือเปลี่ยนได้ทันเวลาผ่านการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ เพื่อให้มั่นใจว่าความไม่สอดคล้องกันของก้อนแบตเตอรี่จะไม่ขยายตัวตามเวลา

แนะนำระบบการจัดการที่สมดุล แบตเตอรี่ได้รับการจัดการอย่างชาญฉลาดโดยใช้กลยุทธ์การปรับสมดุลและวงจรการปรับสมดุลที่เหมาะสม ในปัจจุบัน การทำให้เท่าเทียมกันทั่วไป กลยุทธ์รวมถึงกลยุทธ์การทำให้เท่าเทียมกันตามแรงดันไฟฟ้าภายนอก กลยุทธ์การทำให้เท่าเทียมกันตาม SOC และกลยุทธ์การทำให้เท่าเทียมกันตามความจุ วงจรอีควอไลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นอีควอไลเซอร์แบบพาสซีฟและอีควอไลเซอร์แบบแอคทีฟตามโหมดการใช้พลังงาน ในหมู่พวกเขา การปรับสมดุลแบบแอคทีฟสามารถรับรู้ถึงการไหลเวียนของพลังงานที่ไม่สูญเสียระหว่างแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นหัวข้อการวิจัยที่กำลังได้รับความนิยมทั้งในและต่างประเทศ วิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการปรับสมดุลแบบแอ็คทีฟ ได้แก่ บายพาสแบตเตอรี่, ตัวเก็บประจุแบบสวิตช์, ตัวเหนี่ยวนำแบบสวิตช์, การแปลง DC/DC เป็นต้น

การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ นอกเหนือจากการรักษาอุณหภูมิในการทำงานของก้อนแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมที่สุดแล้ว การจัดการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ควรพยายามตรวจสอบให้แน่ใจว่าสภาวะอุณหภูมิในแบตเตอรี่มีความสม่ำเสมอ ดังนั้น จึงมั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่อย่างมีประสิทธิภาพ . ใช้กลยุทธ์การควบคุมที่สมเหตุสมผล เมื่อไฟเอาท์พุตอนุญาต ความลึกของการคายประจุแบตเตอรี่ควรลดลงมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และในเวลาเดียวกัน ควรป้องกันการชาร์จแบตเตอรี่มากเกินไป ซึ่งสามารถยืดอายุการใช้งานของก้อนแบตเตอรี่ได้ เสริมสร้างการบำรุงรักษาชุดแบตเตอรี่ ดำเนินการบำรุงรักษาด้วยกระแสไฟต่ำโดยชาร์จก้อนแบตเตอรี่เป็นระยะๆ และใส่ใจกับการทำความสะอาด