리튬 배터리의 일관성을 개선하는 방법
새로운 에너지 자동차가 점점 더 대중화되고 있습니다. 리튬 배터리를 전기 자동차의 전원으로 사용하는 경우 고전력 및 대용량 요구 사항으로 인해 단일 리튬 이온 배터리가 요구 사항을 충족할 수 없으므로 리튬 이온 배터리를 직렬 및 병렬로 연결해야 합니다. 조합하여 사용합니다.
그러나 단일 셀 간의 불일치로 인해 사이클 중 배터리 팩의 과도한 용량 감퇴 및 짧은 수명과 같은 문제가 자주 발생합니다. 그룹화를 위해 가능한 한 일관된 성능을 가진 배터리를 선택하는 것은 전원 배터리에서 리튬 이온 배터리의 홍보 및 적용에 매우 중요합니다. 이제 여러 측면에서 간단한 분석을 수행하십시오.
1 불일치 분석
1.1 불일치의 정의 리튬 이온 배터리 팩의 불일치는 동일한 사양 및 모델 형태의 단일 셀 이후에 전압, 용량, 내부 저항, 수명, 온도 영향, 자가 방전율과 같은 매개변수의 일정한 차이를 말합니다. 배터리 팩. 단일 배터리가 제조된 후 초기 성능 자체에 일정한 차이가 있습니다. 배터리를 사용하면 이러한 성능 차이가 계속 누적됩니다. 동시에, 배터리 팩의 각 단일 배터리의 사용 환경이 정확히 동일하지 않기 때문에 단일 배터리의 불일치가 점차 확대되어 배터리 성능 저하를 가속화하고 결국 배터리 팩을 유발합니다. 조기에 실패합니다. 1.2 성능 불일치 리튬 이온 배터리의 불일치는 주로 배터리 셀 성능 매개변수(배터리 용량, 내부 저항 및 자체 방전율 등)의 차이와 배터리 충전 상태(SOC)의 차이의 두 가지 측면에서 나타납니다. ). Dai Haifeng et al. 배터리 셀 간 용량 차이의 분포가 Weir 분포에 가깝고 내부 저항의 분산이 용량보다 더 크며 동일한 배터리 배치의 내부 저항이 일반적으로 정규 분포의 법칙을 충족한다는 것을 발견했습니다. , 자가방전율 역시 거의 정규분포를 나타낸다. SOC는 배터리의 남은 용량과 정격 용량의 비율인 배터리의 충전 상태를 나타냅니다. Jie Jing et al. 배터리의 불일치로 인해 배터리의 용량 감퇴율이 다르기 때문에 배터리 간에 최대 사용 가능한 용량이 차이가 나는 것으로 생각됩니다. 소용량 전지의 SOC 변화율은 대용량 전지보다 빠르며, 충방전 시 차단 전압에 더 빨리 도달한다.
1.3 불일치 원인 리튬 이온 배터리의 불일치 원인은 주로 제조 공정 및 사용 과정에서 발생합니다. 일괄 처리 중 슬러리의 균일성, 코팅 중 면적 밀도 및 표면 장력 제어 등과 같은 제조 공정의 모든 측면은 단일 셀의 성능 차이를 유발합니다. Luo Yu et al. 리튬 이온 배터리 생산 및 제조 공정이 배터리 일관성에 미치는 영향을 연구하고 수성 바인더 시스템 리튬 이온 배터리 생산 공정이 배터리 일관성에 미치는 영향에 중점을 두었습니다. 배터리를 사용하는 동안 Xie Jiao와 다른 사람들은 연결 방법, 구조적 부품/장치, 작동 조건 및 환경이 모두 배터리 팩의 일관성에 영향을 미친다고 믿습니다. 각 연결 지점에서 소비하는 에너지가 일정하지 않기 때문에 각 구성 요소 또는 구조의 성능과 노화 속도도 일정하지 않으므로 배터리에 미치는 영향도 일정하지 않습니다. 또한 배터리에서 각 단일 셀의 위치가 다르고 온도가 다르며 성능 저하가 다르기 때문에 단일 셀의 불일치가 증폭됩니다.
배터리 일관성을 개선하는 2가지 방법
2.1 생산 공정의 관리 생산 공정의 관리는 주로 원료와 생산 공정의 두 가지 측면에서 수행됩니다. 원자재의 경우 입자 크기의 일관성과 원자재의 성능을 보장하기 위해 동일한 배치의 원자재를 선택하십시오. 생산 공정에서 슬러리가 고르게 교반되고 오랜 시간 동안 배치되지 않도록 보장하고 코팅의 두께와 균일 성, 외관을 보장하기 위해 코팅 기계의 속도를 제어하는 것과 같이 전체 생산 공정을 엄격하게 제어해야합니다. 폴 피스의 무게 및 분류. , 주입량, 형성, 부피 분리, 보관 조건 등을 제어합니다. Luo Yu는 일괄 처리를 포함한 리튬 이온 배터리 제조 기술에 대한 연구를 통해 리튬 이온 배터리의 일관성에 중대한 영향을 미치는 핵심 공정을 결정했습니다. 혼합, 코팅, 롤링, 와인딩/라미네이션, 액체 주입 및 형성. 주요 공정 매개변수와 배터리 성능 간의 관계에 대한 심층 연구 및 분석도 수행됩니다.
2.2 구성 프로세스 제어
조립 공정의 제어는 주로 배터리의 분류와 관련이 있습니다. 배터리 팩은 동일한 사양과 모델의 배터리를 사용하며 배터리의 초기 성능의 일관성을 보장하기 위해 배터리의 전압, 용량, 내부 저항 등을 측정해야 합니다. 연구를 통해 Xu Haitao et al. 배터리 팩을 조립할 때 단일 셀의 전압 차가 배터리 팩의 충방전 종료 시 단일 셀의 일관성에 영향을 미치는 중요한 요소임을 발견했습니다. 단일 셀의 내부 저항 차이로 인해 배터리 팩이 충전됩니다. 방전 과정에서 각 단일 배터리의 전압 플랫폼은 상당히 다릅니다. Wang Linxia 등은 리튬 이온 직렬 병렬 배터리 팩에서 단일 셀의 불일치를 분석하고 병렬 배터리 팩에서 주요 영향 요인을 분석했습니다. 배터리 팩의 영향 정도는 조립된 배터리 팩에 필요한 기초를 제공합니다. Chen Ping et al. 방전율이 배터리 구성의 일관성에 미치는 영향을 연구한 결과 방전율이 증가함에 따라 배터리의 불일치가 증폭되어 불량 배터리를 제거하는 효과를 달성한다는 것을 발견했습니다.
2.3 배터리를 실시간으로 모니터링하기 위한 사용 및 유지 관리 프로세스 제어. 배터리의 일관성은 배터리가 조립될 때 선별되어 사용 초기 단계에서 배터리의 일관성을 보장할 수 있습니다. 배터리는 사용 중 실시간으로 모니터링되며, 사용 중 일관성 문제를 실시간으로 관찰할 수 있습니다. 그러나 일관성이 좋지 않으면 모니터링 회로가 충방전 회로를 차단하여 성능이 저하됩니다. 둘 사이의 균형을 찾아야 합니다. 극한 매개변수 배터리는 실시간 모니터링을 통해 시간이 지남에 따라 배터리 팩의 불일치가 확장되지 않도록 조정하거나 교체할 수도 있습니다. 균형 잡힌 관리 시스템을 도입합니다. 배터리를 지능적으로 관리하기 위해 적절한 균등화 전략과 균등화 회로를 채택하십시오. 현재 일반적인 밸런싱 전략에는 외부 전압 기반 밸런싱 전략, SOC 기반 밸런싱 전략 및 용량 기반 밸런싱 전략이 있습니다. 이퀄라이제이션 회로는 에너지 소비 방식에 따라 수동 이퀄라이제이션과 능동 이퀄라이제이션으로 나눌 수 있습니다. 그 중 능동 이퀄라이제이션은 배터리 간의 무손실 에너지 흐름을 실현할 수 있으며 이는 국내외에서 뜨거운 연구 주제입니다. 능동 밸런싱에서 일반적으로 사용되는 방법에는 배터리 바이패스 방식, 스위치드 커패시터 방식, 스위치드 인덕턴스 방식 및 DC/DC 변환 방식이 있습니다.
배터리의 열 관리. 배터리 팩의 작동 온도를 최적 범위 내로 유지하는 것 외에도 배터리의 열 관리는 배터리 간의 온도 조건의 일관성을 보장하여 배터리 간의 성능 일관성을 효과적으로 보장해야 합니다. 합리적인 통제 전략을 사용하십시오. 출력 전력이 허용되면 배터리 방전 깊이를 줄이고 동시에 배터리 과충전을 방지하여 배터리 팩의 수명을 연장할 수 있습니다. 배터리 팩의 유지 관리를 강화합니다. 정기적으로 배터리 팩에 저전류 유지 충전을 수행하고 청소에 주의하십시오.
3 전원 리튬 이온 배터리의 조립 방법
3.1 전압 정합 방식 전압 정합 방식은 정전압 정합 방식과 동적 전압 정합 방식으로 나눌 수 있다. 정전압 정합법은 무부하 정합법이라고도 한다. 부하를 전달하지 않고 배터리 자체만 고려합니다. 선택된 단일 배터리가 완전히 충전된 상태에서 수십일 동안 방치된 후 완전히 충전된 상태와 다양한 보관 기간 후에 자체 방전율을 측정합니다. 내부 배터리의 개방 회로 전압, 이 방법은 가장 간단한 조작이지만 정확하지 않습니다. 동적 전압 정합 방식은 부하에 따른 전압 상황을 조사하지만 부하 변화 등의 요인을 고려하지 않아 정확하지 않다.
3.2 정전용량 매칭 방식은 설정된 조건에서 배터리를 충방전하고, 방전 전류와 방전 시간으로부터 용량을 계산하여 그 용량에 따라 배터리를 매칭시키는 방식이다. 이 방법은 간단하고 구현하기 쉽지만 특정 조건에서 배터리가 동일한 용량을 가지고 있음을 반영할 수 있으며 배터리의 완전한 작동 특성을 설명할 수 없으며 특정 제한이 있습니다.
3.3 내부 저항 매칭 방법은 주로 단일 배터리의 내부 저항을 고려합니다. 이 방법은 빠른 측정이 가능하지만 방전 과정에 따라 배터리의 내부 저항이 변하기 때문에 정확한 내부 저항을 측정하기 어렵다.
3.4 다중 매개변수 매칭 방법은 용량, 내부 저항, 전압, 자체 방전율 및 기타 외부 조건을 동시에 고려하여 배터리를 종합적으로 평가하고 배터리 팩을 보다 일관성 있게 분류할 수 있습니다. 그러나 이 방법의 전제는 단일 매개변수 정렬이 정확하고 시간이 많이 소요되어야 한다는 것입니다.
3.5 동적 특성 그룹화 방법 동적 특성 그룹화 방법은 배터리의 충방전 특성 곡선을 사용하여 그룹화할 배터리를 분류합니다. 충방전 곡선은 배터리의 대부분의 특성을 반영할 수 있으며 동적 특성 매칭 방법을 사용하면 배터리의 다양한 성능 지표의 일관성을 보장할 수 있습니다. 일반적으로 컴퓨터 프로그램의 협력으로 구현되는 동적 특성 매칭 방법에는 많은 데이터가 있습니다. 또한, 이 방법은 배터리 팩의 사용률을 낮추어 배터리 구성 비용을 줄이는 데 도움이 되지 않습니다. 표준 곡선이나 기준 곡선을 결정하는 것도 구현에 있어 어려운 점입니다. 4 결론
배터리 불일치의 원인은 주로 배터리의 제조 및 사용에 있습니다.
배터리 일관성을 개선하기 위한 조치에는 주로 다음 세 가지 측면이 포함됩니다.
1. 원료와 생산 기술의 두 가지 측면에서 생산 공정을 엄격하게 통제합니다.
2. 보다 과학적인 분류 방법을 사용하고 그룹화를 위해 초기 성능이 동일한 배터리를 선택하십시오.
3. 배터리 사용 및 유지 관리 과정에서 배터리를 실시간으로 모니터링하고 균형 잡힌 관리 시스템을 도입하고 합리적인 제어 전략을 채택하고 배터리의 열 관리를 수행하고 배터리 팩의 유지 관리를 강화합니다.
