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El peligro de la inconsistencia de la batería de litio de energía

145 Publicado por BSLBATT Mayo 18,2022

Las inconsistencias en el desempeño de las celdas se forman durante el proceso de producción y se profundizan durante el uso. Las celdas más débiles dentro de la misma batería de litio de potencia son constantemente más débiles y se debilitan más rápido. El grado de dispersión de los parámetros entre las células individuales aumenta con la profundización del envejecimiento.

BSLBATT batería de litio de potencia, adecuado para carros de golf, almacenamiento de energía solar, almacenamiento de energía RV, carretilla elevadora eléctrica, un automóvil eléctrico de baja velocidad y otras aplicaciones, es un sustituto de las baterías de plomo-ácido. La batería de litio Power tiene una larga vida útil y una alta densidad de energía, pero también un gran potencial de mejora. Y la seguridad se puede actualizar constantemente, la densidad de energía puede seguir aumentando. En el tiempo previsible, puede ponerse al día con el alcance y el rendimiento de costos de los automóviles de combustible y pasar a la primera etapa madura de los vehículos eléctricos. Sin embargo, las baterías de litio también tienen los problemas de las baterías de litio.

baterías de litio de potencia

¿Por qué las baterías de litio de potencia son en su mayoría pequeñas?

Vemos que las baterías de litio de potencia, que usan baterías cilíndricas, baterías de paquete blando o baterías cuadradas, generalmente tienen un aspecto limpio, completamente incapaces de encontrar las baterías de plomo-ácido tradicionales tan grandes, ¿es por eso?

Con alta densidad de energía, las baterías de litio de potencia a menudo no se atreven a diseñar para una gran capacidad. La densidad de energía de las baterías de plomo-ácido es de aproximadamente 40 Wh/kg, mientras que las baterías de litio tienen más de 150 Wh/kg. aumenta la concentración de energía, aumentan los requisitos de seguridad.

En primer lugar, una sola batería de litio con demasiada energía se encuentra con un accidente, lo que desencadena una fuga térmica, la reacción rápida dentro de la batería, un período corto de tiempo, demasiada energía no se puede liberar, es muy peligroso. Especialmente en la tecnología de seguridad, la capacidad de control no está completamente desarrollada, la capacidad de cada batería debe ser restringida.

En segundo lugar, la energía envuelta por la carcasa de la batería de litio, en caso de accidente, los bomberos, los agentes extintores no pueden alcanzar, solo pueden aislar la escena en caso de accidente, dejar que la batería del accidente reaccione por sí sola, hasta la energía se quema.

Por supuesto, por razones de seguridad, la batería de litio actual ha sido diseñada con múltiples medios de seguridad. Tomemos como ejemplo las baterías cilíndricas.

Válvula de seguridad, cuando la reacción interna de la batería está fuera del rango normal, la temperatura aumenta y con la generación de gases de reacción lateral, la presión alcanza el valor de diseño, la válvula de seguridad se abre automáticamente para drenar la presión. En el momento en que se abre la válvula de seguridad, la batería falla por completo.

baterías de litio de potencia

Termistores, algunas celdas están equipadas con termistores, una vez que ocurre una sobrecorriente, el valor de la resistencia aumenta abruptamente después de alcanzar una cierta temperatura y la corriente en el circuito cae, evitando que la temperatura aumente más.

Fusible, la celda de la batería está equipada con un fusible con una función de fusible de sobrecorriente, una vez que existe el riesgo de sobrecorriente, el circuito se rompe para evitar accidentes maliciosos.

¿Cuáles son los peligros de la consistencia de las baterías de litio de potencia?

La batería de iones de litio no se puede convertir en grande, tuvo que organizar una gran cantidad de celdas pequeñas, la fuerza de todos en un solo lugar, la cooperación sincera, pero también con el cursi coche de potencia para volar. Esta vez, es necesario enfrentar un problema, la consistencia.

Nuestra experiencia diaria es que dos pilas secas, terminales positivo y negativo conectados, pueden encender linternas, a quién le importa si es algo consistente o inconsistente. La situación no es tan simple para la aplicación a gran escala de baterías de litio.

La inconsistencia en los parámetros de las baterías de litio de potencia se refiere principalmente a la inconsistencia en la capacidad, la resistencia interna y el voltaje de circuito abierto. Cuando se usan celdas inconsistentes en serie y juntas, ocurrirán los siguientes problemas.

(1) pérdida de capacidad, paquete de baterías de monómero de celda, capacidad de acuerdo con el "principio del barril", la capacidad de la peor celda determina la capacidad de todo el paquete de baterías.

Para evitar que la batería se sobrecargue o se descargue, la lógica del sistema de gestión de la batería se configura de la siguiente manera: al descargar, cuando el voltaje más bajo de la celda alcanza el voltaje de corte de descarga, todo el paquete de batería deja de descargarse; al cargar, cuando el voltaje de celda más alto toca el voltaje de corte de carga, la carga se detiene. 

Tome dos baterías conectadas en serie como ejemplo. Una batería tiene una capacidad de 1C y la otra tiene una capacidad de solo 0.9C. En serie, las dos baterías pasan el mismo tamaño de la corriente.

Al cargar, la batería con la capacidad más pequeña debe llenarse primero y el sistema no continuará cargando cuando se alcance la condición de corte de carga. Al descargarse, la batería de menor capacidad también descargará primero toda la energía disponible y el sistema dejará de descargarse inmediatamente.

De esta forma, la batería de pequeña capacidad siempre está cargada por completo, mientras que la batería de gran capacidad siempre está utilizando parte de su capacidad. La capacidad de todo el paquete de baterías siempre está parcialmente en estado inactivo.

Batería de carretilla elevadora de hierro y litio  

2) Pérdida de vida, de manera similar, la vida útil del paquete de baterías está determinada por la celda con la vida más corta. Lo más probable es que la vida útil más corta de la celda sea la de menor capacidad. Celda de batería de pequeña capacidad, cada vez que está llena de liberación completa, con demasiada energía, es muy probable que sea la primera en llegar al centro de la vida. Ha sido el final de la vida de la celda de la batería, un grupo de celdas de batería soldadas entre sí, también seguido por el final de la vida.

3) La resistencia interna aumenta, diferente resistencia interna, fluyendo a través de la misma corriente, la resistencia interna de los núcleos grandes genera relativamente más calor. La temperatura de la batería es demasiado alta, lo que provoca un deterioro más rápido y la resistencia interna aumentará aún más. La resistencia interna y la temperatura aumentan, formando un par de retroalimentación negativa, de modo que la alta resistencia interna de la celda acelera el deterioro.

Los tres parámetros anteriores no son completamente independientes, el grado de envejecimiento del núcleo es más profundo, la resistencia interna es mayor y la disminución de la capacidad también es mayor. Los tres parámetros no son completamente independientes.

¿Cómo equilibrar la energía de la batería de litio durante el montaje?

La inconsistencia del rendimiento de la celda se forma durante el proceso de producción y se profundiza durante el proceso de uso. Las celdas más débiles dentro del mismo paquete de baterías son constantemente más débiles y se debilitan a un ritmo acelerado. El grado de dispersión de los parámetros entre las células individuales aumenta con la profundización del envejecimiento.

Actualmente, los ingenieros de BSLBATT se ocupan de la inconsistencia de las celdas individuales de tres maneras principales. Binning de celda única, administración térmica después de la agrupación y sistema de administración de batería para proporcionar una función de ecualización cuando ocurre una pequeña cantidad de inconsistencia.

1) Clasificación

En teoría, no se juntan diferentes lotes de células para su uso. Incluso si el mismo lote de celdas, deben seleccionarse, y las celdas con parámetros relativamente concentrados se colocan en un paquete de baterías, el mismo paquete de baterías.

El propósito de la clasificación es seleccionar las celdas con parámetros similares. Los métodos de clasificación, que se han estudiado durante muchos años, se dividen principalmente en dos categorías: clasificación estática y clasificación dinámica.

Clasificación estática, para el voltaje de circuito abierto, la resistencia interna, la capacidad y otras características de los parámetros de la celda para la detección, seleccione los parámetros objetivo, la introducción del método de cálculo estadístico, establezca los criterios de detección y, finalmente, el mismo lote de células se distinguirá en varios grupos.

baterías de litio de potencia

La detección dinámica es para evaluar las características de los núcleos en el proceso de carga y descarga, algunos eligen el proceso de carga de corriente y voltaje constante, algunos eligen el proceso de carga y descarga de pulso de choque, y algunos comparan la relación entre sus propias curvas de carga y descarga.

La combinación de clasificación estática y dinámica, con selección estática para hacer la agrupación inicial, basada en esta selección dinámica, que divide más grupos, la precisión de la selección es mayor, pero el costo también aumentará en consecuencia.

Aquí hay un pequeño reflejo de la importancia de un puñado de escalas de producción de baterías de litio de potencia. Los envíos a gran escala permiten fabricantes de baterías de litio para realizar una clasificación más fina y obtener el rendimiento de cierre del paquete de baterías. Si la producción es demasiado pequeña, demasiados grupos, un lote no puede equiparse con un paquete de baterías y luego no se puede realizar un buen método. 

2) Gestión térmica

Para la resistencia interna de las células inconsistentes, la generación de calor no es el mismo problema. La adición de un sistema de gestión térmica puede regular la diferencia de temperatura de todo el paquete de baterías para mantenerlo en un rango pequeño. La celda que genera más calor aún tendrá un aumento de temperatura alto, pero no se alejará de las otras celdas y el nivel de deterioro no será significativamente diferente. 

3)Ecualización

La inconsistencia del monómero de la celda, cierto voltaje final de la celda, siempre por delante de las otras celdas, es el primero en alcanzar el umbral de control, lo que hace que la capacidad del sistema se reduzca. Para solucionar este problema, el sistema de gestión de baterías BMS está diseñado con una función de ecualización.

Cuando una determinada celda alcanza el voltaje de corte de carga primero, y el resto de las celdas se quedan atrás, el BMS inicia la función de ecualización de carga, ya sea accediendo a la resistencia y descargando parte de la potencia de las celdas de mayor voltaje o transfiriendo la energía. a las celdas de menor voltaje. De esta forma, se levanta la condición de corte de carga, el proceso de carga comienza de nuevo y el paquete de baterías se carga con más energía.

fabricante de baterías industriales

Hasta ahora, la inconsistencia de las celdas sigue siendo un área importante de investigación en la industria. Incluso si la densidad de energía de las células es alta, cuando se trata de inconsistencias para provocar problemas, el paquete de batería de litio la capacidad se reducirá considerablemente. Como fabricante profesional de baterías de litio de potencia, BSLBATT realizará pruebas sobre el rendimiento de los paquetes de baterías de litio antes y después de la producción para minimizar el peligro oculto de inconsistencia de las baterías de litio de potencia.

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