چگونه قوام سلول لیتیوم روی بسته باتری تأثیر می گذارد؟

مقدار آب که یک بشکه چوبی می تواند نگه دارد با کوتاه ترین چوب آن تعیین می شود. این به عنوان "اصول بشکه" شناخته می شود.

اگر ما یک باتری لیتیوم یون را با یک بشکه ای که آب را نگه می دارد مقایسه کنیم، سلول های لیتیومی که این باتری را تشکیل می دهند، چوبی هستند.عملکرد تنها بدترین سلول عملکرد کلی کل باتری را تعیین می کند.

در مجموعه باتری لیتیوم یون (PACK) ، سازگاری سلول بسیار مهم است. یک بسته با سازگاری ضعیف سلول عملکرد خود را از جمله ظرفیت، عمر چرخه،و ویژگی های شارژ/افزایشبا افزایش تعداد چرخه های شارژ/افزایش، این تاثیر بزرگ تر می شود. اما تاثیر این "اصول بشکه" چقدر مهم است؟

بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری لیتیوم یون بسته باتری

یک دلیل مهم برای این امر مدیریت و کنترل توسط سیستم مدیریت باتری (BMS) است.BMS یک بسته باتری لیتیوم شامل محافظت در برابر شارژ بیش از حد و تخلیه بیش از حد سلول های فردی استاین تضمین می کند که سلول های لیتیوم یون در طی شارژ و تخلیه در محدوده ولتاژ ایمن و قابل اعتماد کار می کنند، جلوگیری از کاهش عملکرد، کاهش طول عمر،یا حتی خطرات ایمنی ناشی از شارژ بیش از حد یا تخلیه بیش از حد.

تاثیر ثبات در هنگام تخلیه بسته باتری

به عنوان مثال یک سلول لیتیوم سه گانه (NMC / NCA) را در نظر بگیرید. ولتاژ قطع تخلیه تک سلولی آن به طور معمول 2.5V است و BMS معمولاً محافظت از تخلیه بیش از حد تک سلولی را در 2.8V تنظیم می کند.منطق حفاظت BMS به گونه ای است که زمانی که ولتاژهرسلول در بسته به 2.8V می رسد، حفاظت از تخلیه بیش از حد فعال می شود. MOSFET تخلیه یا رله ها باز می شوند و کل بسته تخلیه را متوقف می کند.

یک بسته باتری لیتیوم سه گانه 10 سری و یک موازی (10S1P) را در نظر بگیرید. فرض کنید در میان 10 سلول، کمترین ظرفیت 2000mAh است، در حالی که 9 سلول دیگر دارای ظرفیت 2500mAh هستند.وقتی که بسته خالی می شود، تمام 10 سلول همزمان تخلیه می شوند ولتاژ سلول با کاهش ظرفیت آن کاهش می یابد. هنگامی که سلول 2000mAh با ظرفیت پایین تر به طور کامل تخلیه می شود، ولتاژ آن به 2.8V می رسد. در این لحظه،9 سلول دیگر (2500mAh) هنوز ظرفیت باقی مانده دارند.با این حال، از آنجا که BMS تشخیص داده است که ولتاژ یک رشته سلول به 2.8V رسیده است،از حفاظت از تخلیه بیش از حد بسته استفاده می کند و تخلیه کل بسته را متوقف می کند..در نتیجه، ظرفیت تخلیه قابل استفاده از کل بسته به 2000mAh محدود می شود.

تاثیر ثبات در هنگام شارژ مشابه سناریوی تخلیه است.

یک سلول لیتیوم سه گانه به طور کامل در 4.2V شارژ می شود. BMS به طور معمول محافظت از شارژ بیش از حد یک سلول را در 4.25V تنظیم می کند. همانطور که سلول ها شارژ می شوند، ولتاژ آنها با افزایش ظرفیت افزایش می یابد.هنگامی که سلول 2000mAh با ظرفیت کمتر به طور کامل شارژ شود و ولتاژ آن به 4 برسد.25 ولت، 9 سلول دیگر هنوز به طور کامل شارژ نشده اند (احتمالاً کمتر از 4.1 ولت). با این حال، BMS یک رشته سلول را بیش از 4.25 ولت تشخیص می دهد و محافظت از شارژ بیش از حد را فعال می کند.متوقف کردن شارژ برای کل بسته.این باعث می شود که بسته تنها شارژ 2000mAh را بپذیرد.

اینگونه است که "اثر بشکه" آشکار می شود: سلول با کمترین ظرفیت ظرفیت شارژ و تخلیه کل باتری را تعیین می کند.

تاثیر ثبات بر عمر چرخه بسته و ویژگی های شارژ/افزایش نیز بر اساس "اصول بشکه" است.عملکرد کلی بسته توسط سلول تک نفره با ضعیف ترین طول عمر چرخه و ویژگی های شارژ / تخلیه تعیین می شود.

چگونه می توان ثبات باتری را کنترل کرد؟

سازگاری بسته باتری شامل پارامترهای مانند ولتاژ مدار باز، ظرفیت و مقاومت داخلی است. در سطح عمیق تر، همچنین شامل عواملی مانند K-value (سرعت تخلیه خود) ،طول عمر چرخه، و ویژگی های منحنی شارژ / تخلیه.

قبل از مونتاژ PACK، سلول ها تحت مرتب سازی و تطابق قرار می گیرند. معیارهای تطابق مشترک عبارتند از:

• انحراف ظرفیت: کنترل شده در حدود ۱٪

• تفاوت ولتاژ: در عرض 3mV

• تفاوت مقاومت داخلی (IR): در عرض 2mΩ

در مورد عواملی مانند ارزش K، عمر چرخه و ویژگی های شارژ / تخلیه، ثبات باید در منبع تولید سلول کنترل شود. این شامل:

• استفاده از سیستم های مواد یکسان برای سلول های موجود در همان دسته تولید

• کنترل نرخ نقص در تولید انبوه

• استاندارد سازی و اتوماسیون فرآیند تولید انبوه برای سلول ها

در خلاصه:

با کنترل دقیق سازگاری سلول ها در یک بسته باتری لیتیوم، می توانیم عملکرد بسته را به حداکثر ظرفیت آن بهینه کنیم.حتی تحت نفوذ حاکم "اصول بشکه". "