Tại sao pin lithium-ion tự xả, làm thế nào để đo tự xả?

Phản ứng tự xả củapin lithium ionlà không thể tránh khỏi. Sự tồn tại của nó không chỉ dẫn đến việc giảm năng lực của chính pin, mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc lắp ráp và chu kỳ cuộc sống của pin. Tốc độ tự xả của pin lithium-ion thường là 2% đến 5% mỗi tháng, có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sử dụng của các tế bào đơn.

Tuy nhiên, một khi pin lithium duy nhất được lắp ráp thành một mô-đun, các đặc điểm của mỗi pin lithium đơn không hoàn toàn phù hợp, vì vậy sau mỗi lần sạc và xả, điện áp đầu cuối của mỗi pin lithium đơn không thể đạt được sự thống nhất hoàn toàn, điều này sẽ gây ra nếu các tế bào quá tải hoặc quá thải xuất hiện trong mô Khi số lượng sạc và xả tăng, mức độ suy giảm sẽ được thêm trở nên trầm trọng hơn, và cuộc sống chu kỳ sẽ rất nhiều so với các tế bào đơn chưa lắp ráp. Do đó, nghiên cứu chuyên sâu về tốc độ tự xả của pin lithium-ion là một nhu cần cấp thiết cho việc sản xuất pin.

1

Các yếu tố ảnh hưởng đến tự xả

Hiện tượng tự xả của pin là hiện tượng mất khả năng của pin khi còn lại trong một mạch hở, và cũng được gọi là khả năng giữ lại phí bảo vệ. Tự xả có thể được chia thành hai loại: tự xả đảo ngược và tự xả không thể đảo ngược. Khả năng mất mát có thể được bù đắp lại để tự xả ngược, nguyên tắc tương tự như phản ứng xả pin bình thường. Tự xả mà không thể được bù đắp cho mất khả năng là tự xả không thể đảo ngược. Lý do chính là một phản ứng không thể đảo ngược đã xảy ra bên trong pin, bao gồm phản ứng của điện cực tích cực và điện phân, phản ứng của điện cực tiêu cực và chất điện phân, phản ứng gây ra bởi các tạp chất trong điện phân, và thời gian sản xuất phản ứng không thể đảo ngược gây ra bởi vi mạch ngắn do tạp chất thực hiện. Các yếu tố ảnh hưởng của tự xả là như sau.

1 vật liệu cathode

Ảnh hưởng của vật liệu điện cực dương là chủ yếu là các kim loại chuyển tiếp và các tạp chất của vật liệu điện cực dương được kết tủa tại điện cực tiêu cực để gây ra một mạch ngắn nội bộ, do đó làm tăng sự tự xả của pin lithium. Yah-Mei teng et al. nghiên cứu các tính chất vật lý và điện hóa của hai vật liệu cathode LiFePO4. Nghiên cứu cho thấy rằng pin có nội dung tạp chất sắt cao trong các nguyên liệu thô và trong quá trình sạc và xả có tỷ lệ tự xả cao và ổn định kém. Lý do là sắt dần giảm và kết tủa tại điện cực tiêu cực, xuyên các dấu tách, và gây ra một mạch ngắn trong pin, kết quả là tự xả cao hơn.

2 vật liệu anode

Ảnh hưởng của vật liệu điện cực tiêu cực trên tự xả là chủ yếu là do phản ứng không thể đảo ngược giữa các vật liệu điện cực tiêu cực và điện ly. Ngay từ 2003, Aurbach et al. đề xuất rằng chất điện ly được giảm xuống để giải phóng khí, phơi bày bề mặt than chì với chất điện ly. Trong quá trình sạc và xả, khi các ion lithium được lắp và chiết xuất, cấu trúc lớp than chì có thể dễ dàng bị hư hỏng, dẫn đến tốc độ tự xả lớn.

3 điện phân

Ảnh hưởng của chất điện phân chủ yếu bao gồm: sự ăn mòn bề mặt của các cực âm bằng chất phân hoặc các tạp các; giải thể vật liệu điện cực trong điện phân; điện cực được bao phủ bởi một chất rắn không hòa tan hoặc khí bị phân hủy bởi điện từ để tạo thành một lớp passivation. Hiện nay, một số lượng lớn các nhà nghiên cứu được dành cho sự phát triển của phụ gia mới để ngăn chặn ảnh hưởng của chất điện ly trên tự xả. Jun Liu et al. Thêm các chất phụ gia như VEC NCM111 pin chất điện ly, và thấy rằng pin của chu kỳ nhiệt độ cao hiệu suất được cải thiện và tốc độ tự xả thường bị từ chối. Lý do là những chất phụ gia này có thể cải thiện bộ phim SEI, do đó bảo vệ điện cực tiêu cực của pin.

4 trạng thái lưu trữ

Các yếu tố ảnh hưởng chung của tình trạng lưu trữ là nhiệt độ lưu trữ và pin SOC. Nói chung, nhiệt độ càng cao và SOC càng cao, sự tự xả của pin càng lớn. Takashi et al. tiến hành thí nghiệm phân rã năng lực trên pin lithium phosphate sắt trong điều kiện tĩnh. Kết quả cho thấy khi nhiệt độ tăng lên, tỷ lệ giữ năng lực giảm dần theo thời gian kệ, và tốc độ tự xả pin tăng.

Lưu yunjian và những người khác đã sử dụng một pin lithium manganat thương mại và thấy rằng, cũng như tình trạng của pin tăng lên, tiềm năng tương đối của điện cực tích cực đã trở thành cao hơn và cao hơn, và oxy hóa của nó trở nên mạnh mẽ hơn và mạnh mẽ hơn; tiềm năng tương đối của điện cực tiêu cực trở nên thấp hơn và thấp hơn, reducibility của nó là nhận được mạnh mẽ hơn và mạnh mẽ hơn, cả hai có thể đẩy nhanh sự kết tủa của MN, dẫn đến sự gia tăng trong tốc độ tự xả.

5 các yếu tố khác

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tự xả của pin. Ngoài những người được giới thiệu ở trên, có chủ yếu là các khía cạnh sau đây: trong quá trình sản xuất, các gờ được tạo ra khi các mảnh cực bị cắt, và các tạp chất đưa vào pin do các vấn đề môi trường sản xuất, chẳng hạn như bụi, bột kim loại trên các mảnh cực, vv, có thể gây ra mạch vi ngắn bên trong của pin môi trường bên ngoài là ẩm ướt, mạch ngoài không hoàn toàn cách điện, và vỏ pin có sự cô lập của người nghèo. Có một mạch điện tử bên ngoài trong quá trình lưu trữ, dẫn đến tự xả; Trong quá trình lưu trữ dài hạn, liên kết giữa các vật liệu hoạt động của vật liệu điện cực và bộ thu hiện tại không thành công, dẫn đến sự đổ và lột của vật liệu hoạt động, dẫn đến giảm công suất và tăng tự xả. Mỗi yếu tố trên hoặc một sự kết hợp của nhiều yếu tố có thể gây ra các hành vi tự xả của pin lithium, mà làm cho nó khó khăn để tìm ra nguyên nhân của tự xả và ước tính hiệu suất lưu trữ của pin.

2

Phương pháp đo tốc độ tự xả

Nó có thể được biết đến từ các phân tích trên rằng tốc độ tự xả của pin lithium nói chung là thấp. Tự xả tỷ lệ chính nó bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ, số lượng các chu kỳ sử dụng, và SOC. Do đó, nó là rất khó khăn và tốn thời gian để đo chính xác sự tự xả của pin.

1 phương pháp đo tỷ lệ tự xả truyền thống

Hiện nay, các phương pháp phát hiện tự xả truyền thống như sau:

1,1 phương pháp đo trực tiếp

Đầu tiên, sạc pin trong thử nghiệm đến một tình trạng nhất định, và giữ cho nó mở ra trong một khoảng thời gian, sau đó xả pin để xác định khả năng mất mát của pin. Tốc độ tự xả:

Trong công thức: C là công suất đánh giá của pin; C1 là công suất xả. Sau khi rời khỏi mạch mở, công suất còn lại của pin có thể thu được bằng cách xả pin. Tại thời gian này, pin được nạp và thải ra nhiều lần để xác định công suất đầy đủ của pin. Phương pháp này có thể xác định mất khả năng đảo ngược và mất khả năng đảo ngược của pin.

1,2 phương pháp đo tỷ lệ suy giảm điện áp mạch hở

Điện áp mạch hở có liên quan trực tiếp đến tình trạng của pin SOC. Nó chỉ cần đo lường tốc độ thay đổi của pin OCV trong một khoảng thời gian, cụ thể là:

Phương pháp này rất đơn giản để hoạt động, và chỉ cần ghi lại điện áp của pin trong bất kỳ khoảng thời gian nào, và sau đó trạng thái sạc pin tại thời điểm này có thể thu được theo mối quan hệ tương ứng giữa điện áp và pin SOC. Thông qua việc tính toán độ dốc phân rã của điện áp và khả năng phân rã tương ứng với thời gian đơn vị, tốc độ tự xả của pin có thể cuối cùng thu được.

1,3 phương pháp bảo trì dung lượng

Đo điện áp mạch hở mong muốn của pin hoặc lượng điện theo yêu cầu của SOC để lấy tỷ lệ tự xả của pin. Đó là, tính phí hiện tại khi điện áp mạch mở được đo được duy trì, và tốc độ tự xả pin có thể được coi là tính sạc hiện tại.

2 phương pháp đo tốc độ nhanh tự xả

Vì phương pháp đo truyền thống mất một thời gian dài và độ chính xác của phép đo là không đủ, tốc độ tự xả chỉ được sử dụng như một phương pháp để kiểm tra pin trong quá trình phát hiện pin trong hầu hết các trường hợp. Sự xuất hiện của một số lượng lớn tiểu thuyết và các phương pháp đo lường thuận tiện mới tiết kiệm rất nhiều thời gian và công sức cho việc đo tự xả pin.

2,1 công nghệ điều khiển kỹ thuật số

Công nghệ điều khiển kỹ thuật số là một phương pháp đo tự xả mới có nguồn gốc từ phương pháp đo tự xả truyền thống sử dụng vi tính chip đơn và như vậy. Phương pháp này có những ưu điểm của thời gian đo ngắn, độ chính xác cao, và thiết bị đơn giản.

2,2 phương pháp tương đương mạch

Phương pháp tương đương mạch là một phương pháp đo tự xả thương hiệu mới. Phương pháp này mô phỏng pin như một mạch tương đương, có thể đo nhanh chóng và hiệu quả tốc độ tự xả của pin lithium ion.

3

Ý nghĩa của đo tỷ lệ tự xả

Là một chỉ số hiệu suất quan trọng của pin lithium ion, tốc độ tự xả có ảnh hưởng quan trọng đến việc lựa chọn và nhóm các loại pin. Do đó, nó có ý nghĩa sâu rộng để đo tốc độ tự xả của pin lithium.

1 dự đoán tế bào vấn đề

Trong cùng một lô pin, các vật liệu và điều khiển sản xuất về cơ bản giống nhau. Khi xả trắng của pin cá nhân là rõ ràng là quá lớn, lý do có khả năng là một vi mạch ngắn nghiêm trọng do tạp chất và gờ xuyên phân tách. Bởi vì hiệu quả của mạch vi ngắn trên pin chậm và không thể đảo ngược. Do đó, trong ngắn hạn, hiệu suất của pin như vậy sẽ không khác nhiều so với pin bình thường, nhưng khi phản ứng không thể đảo ngược nội bộ tăng dần sau khi lưu trữ dài hạn, hiệu suất của pin sẽ thấp hơn nhiều so với hiệu suất nhà máy và hiệu suất pin bình thường khác. Do đó, để đảm bảo chất lượng của các pin nhà máy, pin với tự xả lớn phải được loại bỏ.

2 nhóm pin

Pin lithium cần sự nhất quán tốt hơn, bao gồm năng lực, điện áp, kháng nội bộ và tốc độ xả trắng. Tác động của tốc độ tự xả của pin trên bộ pin là chủ yếu như sau: một khi mô-đun được lắp ráp, do tỷ lệ tự xả khác nhau của pin lithium cá nhân, điện áp sẽ giảm xuống mức độ thay đổi trong các giá đỡ hoặc quá trình đi xe đạp, và tính phí trong chuỗi theo hiện tại, hiện tại sẽ bằng một lần nữa , có thể có các tế bào đơn bị quá tải hoặc chưa được sạc trong mô-đun pin lithium. Khi số lượng phí và tăng xả, hiệu suất của pin sẽ giảm dần, và cuộc sống chu kỳ so với các tế bào đơn chưa được lắp ráp, nó đã bị bỏ đi đáng kể. Do đó, lắp ráp pin đòi hỏi phải đo chính xác và kiểm tra tốc độ tự xả của pin lithium-ion.

3 điều chỉnh ước tính của pin SOC

Trạng thái của phí cũng được gọi là dung lượng còn lại, đại diện cho tỷ lệ dung lượng còn lại sau khi pin đã được sử dụng trong một khoảng thời gian hoặc không dùng dài hạn và khả năng sạc đầy của nó, thường được thể hiện dưới dạng phần trăm. Tỷ lệ tự xả có giá trị tham chiếu quan trọng cho SOC ước tính của pin lithium-ion. Việc điều chỉnh giá trị ban đầu của SOC thông qua dòng chảy tự xả có thể cải thiện tính chính xác của dự toán SOC. Một mặt, cho khách hàng, thời gian sử dụng hoặc lái xe khoảng cách của sản phẩm có thể được ước tính dựa trên sức mạnh còn lại; mặt khác, tính chính xác của dự báo SOC của BMS có thể được cải thiện một cách hiệu quả để ngăn chặn quá trình sạc pin. Qua xả, do đó kéo dài tuổi thọ pin.