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Die Gefahr der Inkonsistenz der Lithiumbatterie

145 Veröffentlicht von BSLBATT Mai 18,2022

Unstimmigkeiten in der Leistung der Zellen entstehen während des Produktionsprozesses und vertiefen sich während des Gebrauchs. Die schwächeren Zellen innerhalb der Lithium-Batterie gleicher Leistung werden ständig schwächer und werden schneller schwächer. Der Grad der Streuung von Parametern zwischen einzelnen Zellen nimmt mit fortschreitender Alterung zu.

BSLBATT Power-Lithium-Batterie, geeignet für Golfwagen, Solarenergiespeicher, RV-Energiespeicher, Elektrogabelstapler, ein langsames Triebfahrzeug und andere Anwendungen sollten verwendet werden, ist ein Ersatz für Blei-Säure-Batterien. Power-Lithium-Batterie hat eine lange Lebensdauer und eine hohe Energiedichte, aber auch ein großes Verbesserungspotenzial. Und die Sicherheit kann ständig verbessert, die Energiedichte weiter gesteigert werden. In absehbarer Zeit kann es Reichweite und Preisleistung von Benzinautos einholen und in die erste Reifestufe von Elektrofahrzeugen eintreten. Lithiumbatterien haben jedoch auch die Probleme von Lithiumbatterien.

Power-Lithium-Batterien

Warum Power-Lithium-Batterien sind meist klein?

Wir sehen, dass die Power-Lithium-Batterien, die zylindrische Batterien, Softpack-Batterien oder quadratische Batterien verwenden, im Allgemeinen sauber aussehen und die traditionellen Blei-Säure-Batterien überhaupt nicht so groß finden können, warum?

Bei hoher Energiedichte trauen sich Power-Lithium-Batterien oft nicht, für große Kapazitäten auszulegen. Die Energiedichte von Blei-Säure-Batterien beträgt etwa 40 Wh/kg, während Lithium-Batterien mehr als 150 Wh/kg haben. Die Energiekonzentration steigt, die Anforderungen an die Sicherheit steigen.

Zunächst einmal ist eine einzelne Lithiumbatterie mit zu viel Energie, die einen Unfall erleidet, thermisches Durchgehen auslöst, die schnelle Reaktion innerhalb der Batterie, eine kurze Zeitspanne, zu viel Energie nirgendwo freisetzen kann, sehr gefährlich. Gerade in der Sicherheitstechnik ist die Regelleistung noch nicht ausgereift, jede Batterieleistung sollte zurückhaltend sein.

Zweitens kann die von der Lithium-Batteriehülle verpackte Energie im Falle eines Unfalls Feuerwehrleute nicht erreichen, Löschmittel können im Falle eines Unfalls nur die Unfallstelle isolieren, die Unfallbatterie selbst reagieren lassen, bis die Energie ist ausgebrannt.

Natürlich wurde die aktuelle Lithiumbatterie aus Sicherheitsgründen mit mehreren Sicherheitsmitteln konstruiert. Nehmen wir als Beispiel zylindrische Batterien.

Sicherheitsventil: Wenn die interne Reaktion der Batterie außerhalb des normalen Bereichs liegt, die Temperatur ansteigt und mit der Erzeugung von Nebenreaktionsgasen der Druck den Auslegungswert erreicht, öffnet sich das Sicherheitsventil automatisch, um den Druck abzulassen. In dem Moment, in dem sich das Sicherheitsventil öffnet, fällt die Batterie vollständig aus.

Power-Lithium-Batterien

Thermistoren, einige Zellen sind mit Thermistoren ausgestattet, sobald ein Überstrom auftritt, steigt der Widerstandswert nach Erreichen einer bestimmten Temperatur steil an und der Strom im Stromkreis fällt ab, wodurch ein weiterer Temperaturanstieg verhindert wird.

Sicherung, die Batteriezelle ist mit einer Sicherung mit Überstromsicherungsfunktion ausgestattet, sobald das Risiko eines Überstroms besteht, wird der Stromkreis unterbrochen, um böswillige Unfälle zu vermeiden.

Was sind die Gefahren der Konsistenz von Power-Lithium-Batterien?

Li-Ionen-Akku kann nicht zu einem großen gemacht werden, musste eine große Anzahl von kleinen Zellen organisieren, jedermanns Stärke an einem Ort, aufrichtige Zusammenarbeit, aber auch mit dem kitschigen Power-Auto zu fliegen. Diesmal ist es notwendig, sich einem Problem zu stellen, der Konsistenz.

Unsere tägliche Erfahrung ist, dass zwei Trockenbatterien, Plus- und Minuspol verbunden, Taschenlampen leuchten können, wen interessiert es, ob es eine konsistente oder inkonsistente Sache ist. Für die großtechnische Anwendung von Power-Lithium-Batterien ist die Situation nicht so einfach.

Die Inkonsistenz in den Parametern von Power-Lithium-Batterien bezieht sich hauptsächlich auf die Inkonsistenz in Kapazität, Innenwiderstand und Leerlaufspannung. Wenn inkonsistente Zellen in Reihe und zusammen verwendet werden, treten die folgenden Probleme auf.

(1) Kapazitätsverlust, Zellmonomer-Akkupack, Kapazität nach dem „Fassprinzip“, die Kapazität der schlechtesten Zelle bestimmt die Kapazität des gesamten Akkupacks.

Um ein Überladen und Tiefentladen der Batterie zu verhindern, ist die Logik des Batteriemanagementsystems wie folgt eingestellt: Beim Entladen, wenn die niedrigste Zellenspannung die Entladeschlussspannung erreicht, stoppt die Entladung des gesamten Batteriepacks; Beim Laden, wenn die höchste Zellenspannung die Ladeschlussspannung berührt, stoppt der Ladevorgang. 

Nehmen wir als Beispiel zwei in Reihe geschaltete Batterien. Eine Batterie hat eine Kapazität von 1C und die andere hat eine Kapazität von nur 0.9C. In Reihe lassen die beiden Batterien die gleiche Stromstärke durch.

Beim Laden muss der Akku mit der kleineren Kapazität zuerst gefüllt werden, und das System wird den Ladevorgang nicht fortsetzen, wenn die Ladeabschaltbedingung erreicht ist. Beim Entladen entlädt die Batterie mit geringerer Kapazität zwangsläufig auch zuerst die gesamte verfügbare Energie, und das System stoppt die Entladung sofort.

Auf diese Weise ist der Akku mit kleiner Kapazität immer voll geladen, während der Akku mit großer Kapazität immer einen Teil seiner Kapazität nutzt. Die Kapazität des gesamten Akkupacks ist immer teilweise im Ruhezustand.

Lithium-Eisen-Gabelstaplerbatterie  

2) Verlust der Lebensdauer, ebenso wird die Lebensdauer des Batteriepacks durch die Zelle mit der kürzesten Lebensdauer bestimmt. Die kürzeste Lebensdauer der Zelle ist höchstwahrscheinlich diejenige mit der kleinsten Kapazität. Batteriezelle mit kleiner Kapazität, jedes Mal voll mit voller Freisetzung, zu viel Strom, es ist sehr wahrscheinlich, dass sie als erste den Fokus des Lebens erreicht. Auf das Lebensende der Batteriezelle, einer Gruppe von miteinander verschweißten Batteriezellen, folgt ebenfalls das Lebensende.

3) Der Innenwiderstand steigt, unterschiedlicher Innenwiderstand, durchfließen der gleiche Strom, der Innenwiderstand der großen Kerne erzeugt relativ mehr Wärme. Die Batterietemperatur ist zu hoch, was zu einer schnelleren Verschlechterung führt und der Innenwiderstand weiter ansteigt. Innenwiderstand und Temperaturanstieg bilden ein Gegenkopplungspaar, so dass der hohe Innenwiderstand der Zelle die Verschlechterung beschleunigt.

Die oben genannten drei Parameter sind nicht vollständig unabhängig, der Alterungsgrad des Kerns ist tiefer, der Innenwiderstand ist größer und der Kapazitätsabfall ist ebenfalls größer. Die drei Parameter sind nicht völlig unabhängig.

Wie gleicht man die Power-Lithium-Batterie während der Montage aus?

Die Inkonsistenz der Zellleistung wird während des Produktionsprozesses gebildet und während des Nutzungsprozesses vertieft. Die schwächeren Zellen innerhalb desselben Akkupacks werden ständig schwächer und werden mit einer beschleunigten Rate schwächer. Der Streuungsgrad von Parametern zwischen einzelnen Zellen nimmt mit fortschreitender Alterung zu.

Derzeit gehen die BSLBATT-Ingenieure auf drei Arten mit der Inkonsistenz einzelner Zellen um. Einzelzellen-Binning, Wärmemanagement nach Gruppierung und Batteriemanagementsystem, um eine Ausgleichsfunktion bereitzustellen, wenn eine geringe Inkonsistenz auftritt.

1)Sortieren

Unterschiedliche Chargen von Zellen werden theoretisch nicht für den Einsatz zusammengestellt. Selbst wenn die gleiche Charge von Zellen ausgewählt werden muss und die Zellen mit relativ konzentrierten Parametern in ein Batteriepack, das gleiche Batteriepack, eingesetzt werden.

Der Zweck des Sortierens besteht darin, die Zellen mit ähnlichen Parametern herauszusuchen. Sortierverfahren, die seit vielen Jahren untersucht werden, werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: statisches Sortieren und dynamisches Sortieren.

Statische Sortierung für Leerlaufspannung, Innenwiderstand, Kapazität und andere Eigenschaften der Zellenparameter für das Screening, Auswahl der Zielparameter, Einführung der statistischen Berechnungsmethode, Festlegung der Screening-Kriterien und schließlich die gleiche Charge von Zellen wird in mehrere Gruppen unterschieden.

Power-Lithium-Batterien

Dynamisches Screening dient dazu, die Eigenschaften der Kerne beim Lade- und Entladevorgang zu überprüfen, einige wählen Konstantstrom- und Spannungsladeverfahren, andere wählen Impulsstoß-Lade- und Entladeverfahren und einige vergleichen die Beziehung zwischen ihren eigenen Lade- und Entladekurven.

Die Kombination aus statischer und dynamischer Sortierung mit statischer Sortierung zur anfänglichen Gruppierung, basierend auf dieser dynamischen Sortierung, die mehrere Gruppen aufteilt, hat eine höhere Sortiergenauigkeit, aber auch entsprechende Kostensteigerungen.

Hier ist eine kleine Reflexion über die Bedeutung einer Handvoll Power-Lithium-Batterie-Produktionswaagen. Großangelegte Sendungen ermöglichen Hersteller von Lithiumbatterien um eine feinere Sortierung durchzuführen und die Schließleistung des Akkupacks zu erhalten. Wenn die Produktion zu klein ist, zu viele Gruppen, kann eine Charge nicht mit einem Batteriepack ausgestattet werden, und dann kann kein gutes Verfahren durchgeführt werden. 

2) Wärmemanagement

Für den Innenwiderstand inkonsistenter Zellen ist die Wärmeerzeugung nicht das gleiche Problem. Das Hinzufügen eines Wärmemanagementsystems kann den Temperaturunterschied des gesamten Batteriepacks regulieren, um ihn in einem kleinen Bereich zu halten. Die Zelle, die mehr Wärme erzeugt, wird immer noch einen hohen Temperaturanstieg haben, aber sie wird sich nicht von den anderen Zellen lösen, und der Verschlechterungsgrad wird sich nicht wesentlich unterscheiden. 

3)Ausgleich

Die Inkonsistenz des Zellenmonomers, bestimmte Zellenendspannung, immer vor den anderen Zellen, erreicht als erstes die Regelschwelle, was dazu führt, dass die gesamte Systemkapazität kleiner wird. Um dieses Problem zu lösen, ist das Batteriemanagementsystem BMS mit einer Ausgleichsfunktion ausgestattet.

Wenn eine bestimmte Zelle zuerst die Ladeschlussspannung erreicht und der Rest der Zellen hinterherhinkt, startet das BMS die Ladeausgleichsfunktion, indem es entweder auf den Widerstand zugreift und einen Teil der Leistung der Zellen mit höherer Spannung entlädt oder die Energie abführt zu den Niederspannungszellen. Dadurch wird die Ladeabschaltung aufgehoben, der Ladevorgang beginnt erneut und der Akkupack wird mit mehr Leistung geladen.

Hersteller von Industriebatterien

Bis heute ist die Inkonsistenz der Zellen noch ein wichtiges Forschungsgebiet der Industrie. Auch wenn die Energiedichte der Zellen hoch ist, wenn es um Inkonsistenzen geht, kann das Ärger machen Lithium-Akkupack Die Kapazität wird stark reduziert. Als professioneller Hersteller von Power-Lithium-Batterien führt BSLBATT Tests zur Leistung von Lithium-Batteriepacks vor und nach der Produktion durch, um die versteckte Gefahr einer Inkonsistenz von Power-Lithium-Batterien zu minimieren.

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