¿Cuál es el índice de evaluación del rendimiento de la batería de litio de potencia?

El monómero de la batería de iones de litio se compone de positivo y negativo, electrodo, electrolito y membrana, que es la unidad estructural básica del módulo de batería y el paquete de batería. Como una especie de fuente de energía electroquímica, la batería tiene los parámetros característicos de voltaje, resistencia interna, capacidad, energía y potencia.

En el sistema de batería de litio de potencia, cada parámetro puede representar el rendimiento diferente del sistema. Este documento enumera cada parámetro de la batería de litio.

Monómero de batería de litio

El monómero de la batería de iones de litio se compone de positivo y negativo, electrodo, electrolito y membrana, que es la unidad estructural básica del módulo de batería y el paquete de batería. Como una especie de fuente de energía electroquímica, la batería tiene los parámetros característicos de voltaje, resistencia interna, capacidad, energía y potencia.

La gente principalmente quiere medir y evaluar los parámetros de la batería con dos propósitos.

Uno es lograr el propósito del control activo. Por ejemplo, el voltaje de la batería es inconsistente, lo que reduce la capacidad de almacenamiento de energía del sistema.

El otro es por seguridad. Los parámetros de la batería tienen un rango fijo. La detección de los parámetros de la batería y la implementación de la supervisión de su límite pueden desempeñar un papel en la caracterización del estado de seguridad de la batería.

Voltaje

El voltaje del monómero depende principalmente del tipo de materiales del electrodo positivo y negativo del monómero. Generalmente, el óxido de cobalto de litio, el electrodo positivo ternario y el electrodo negativo de grafito pueden obtener un voltaje de carga completo de aproximadamente 4.2v, mientras que el fosfato de hierro y litio solo puede alcanzar 3.6v como máximo. El voltaje aquí, o más bien el potencial dependiendo de las propiedades del material, será igual al voltaje de circuito abierto de la batería después de que haya estado allí el tiempo suficiente.

El voltaje del terminal único en el circuito cerrado es el valor de voltaje detectado por el instrumento externo, que es igual al potencial de la batería menos la resistencia interna. Sin embargo, la resistencia interna de la batería no es constante y puede verse afectada por una variedad de factores, que se analizan en la siguiente sección.

Además de estar determinado por el material, el voltaje de una sola celda cambiará con el cambio de carga, y la relación es una correspondencia uno a uno. Por lo tanto, en muchos casos, la carga de la batería (SOC) que no se puede medir directa y simplemente se especula a menudo por el voltaje de circuito abierto de la batería.

El voltaje del monómero está relacionado con el nivel de actividad del material activo dentro de la batería, por lo que puede afectar la temperatura del nivel de actividad y el nivel del voltaje del monómero en un rango pequeño.

Cuanto mayor sea el voltaje del monómero, más energía contiene la batería de la misma capacidad. Por lo tanto, con la premisa de garantizar la seguridad, aumentar el límite superior de voltaje del monómero es una ruta técnica para mejorar la densidad de energía del sistema.

Resistencia interna

Dentro de una batería de litio, la resistencia interna de una batería de iones de litio se compone de factores que evitan que los iones se muevan de un polo al otro. La parte principal incluye la resistencia física interna del elemento conductor; Impedancia inherente de sustancias electroquímicas como materiales de motor, membranas y electrolitos; Hay un aumento temporal en el flujo de corriente a través de la batería, lo que es un obstáculo para el movimiento de los iones de litio. Estas tres partes juntas constituyen el cuerpo principal de resistencia interna.

La resistencia interna es más sensible a la temperatura y puede variar mucho a diferentes temperaturas. Una de las razones importantes de la disminución del rendimiento de la batería a baja temperatura es la excesiva resistencia interna de la batería a baja temperatura.

batería de litio como fuente de alimentación, desde el exterior, la resistencia interna es sin duda cuanto menor es el mejor. Especialmente en aplicaciones de energía, es necesaria una pequeña resistencia interna.

capacidad

La capacidad de una batería de litio, la capacidad que se puede medir, es la cantidad máxima de carga que se puede cargar y descargar dentro de un rango razonable de voltaje máximo y mínimo de la batería. La capacidad de la celda se puede medir cargándola y descargándola antes de cargarla en el vehículo. Una vez en el automóvil, la capacidad de la batería solo se puede estimar mediante algoritmos. En BMS, la estimación precisa del COS es un indicador importante del nivel de diseño.

En la actualidad, es bien sabido que la integral de amperios-hora de la corriente de bucle se usa para verificar la cantidad de batería con el voltaje de circuito abierto de batería en las condiciones de trabajo dinámico. Aunque hay muchos otros métodos, no son estables o tienen demasiados cálculos, y pocos de ellos se aplican realmente por lotes.

Evidentemente, la capacidad del monómero se ve afectada por el grado de envejecimiento. Como todos sabemos, la capacidad decayó a un valor extremo es cuando la batería está fuera de uso, por lo que se puede ver que existe una correlación absoluta entre los dos. En segundo lugar, la capacidad también se ve afectada por la temperatura. A baja temperatura, la actividad del material activo disminuye y los iones disponibles disminuyen, por lo que la capacidad inevitablemente disminuirá.

energía

La potencia aquí, para ser precisos, es la capacidad de potencia de carga y descarga de una sola celda o la capacidad de potencia de carga y descarga de una celda por unidad de masa o por unidad de volumen.

Si una batería de litio se puede cargar o descargar a alta potencia depende del momento en que se diseñó. El mismo material de fosfato de hierro y litio o material ternario, el uso de medios tecnológicos, cambiar el grosor del electrodo o agregar aditivos, ajustar la estructura del material activo, las propiedades del electrolito, las propiedades de la película SEI del electrodo, puede desempeñar un papel en el ajuste del rendimiento de energía de la batería . Generalmente, el rendimiento de potencia y la densidad de energía no pueden coexistir. Para el mismo material, la búsqueda de alta potencia sacrificará parcialmente la densidad de energía.

Una vez que se produce la celda, se ha determinado su carga máxima razonable y la corriente de descarga. Además de ajustar las condiciones de enfriamiento de la batería y cambiar su potencia máxima de carga y descarga en un rango pequeño, casi no hay espacio para más ajustes.

Además de la potencia específica, existen varios parámetros que se pueden convertir en unidades de masa o volumen para comprender mejor el nivel de la batería.

Capacidad específica, energía específica

Volumen a volumen es el volumen dividido por el volumen de la batería y masa a volumen es el volumen dividido por la masa. A partir de aquí, el costo de la batería se convierte a la capacidad unitaria, es decir, desde la perspectiva de la capacidad de carga y descarga de la batería para hablar del precio: la relación costo-rendimiento de la capacidad de la unidad de la batería se calcula como la capacidad de la relación precio, es decir, la cantidad de electricidad que puede emitir la batería por precio unitario. Sin embargo, este método rara vez se usa.

De manera similar, la relación de energía por unidad de masa de una batería es la energía dividida por la masa, es decir, la energía liberada por la batería por unidad de masa; Energía específica de volumen, es decir, energía liberada por unidad de volumen de batería o material activo; Es una forma común de definir el precio de la batería a partir del precio unitario de la energía.

Módulo de batería de iones de litio

El módulo de batería está formado por una serie de monómeros de batería en paralelo, que es el elemento del paquete de baterías. El módulo de la batería rara vez se evalúa como un solo sujeto en la operación real y, ocasionalmente, su valor de voltaje se detecta en algunos sistemas.

De hecho, la gente tiende a pensar en un módulo como una gran batería. La diferencia es que el módulo tiene el problema de la consistencia del monómero y la diferencia de voltaje de la celda interna es el foco de la función de equilibrio. El rendimiento de un módulo de batería a menudo está sujeto al rendimiento más bajo de los componentes de monómero de batería del módulo de batería, y se refleja principalmente en la capacidad de este indicador. Al cargar, la celda con alto voltaje es la primera en llenarse; Al descargar, la celda de bajo voltaje es la primera en desaparecer.

Es probable que las dos celdas no sean iguales. Por lo tanto, la coherencia de los parámetros de la celda dentro del módulo tiene un impacto decisivo en el rendimiento del módulo. La consistencia es un parámetro más a considerar a nivel de módulo que a nivel de monómero. Al comienzo de la agrupación de módulos, este parámetro se garantiza mediante el filtrado de la celda por varios medios. Una vez elaborado el módulo, la coherencia es un índice importante para su aceptación. En el proceso de operación, solo puede confiar en la función equilibrada de BMS para garantizar.

Sistema de batería de iones de litio

Un paquete de baterías generalmente consta de módulos en serie. Además de heredar todos los parámetros del módulo, el voltaje total del paquete de baterías determina la plataforma de voltaje del sistema de potencia del vehículo eléctrico, que es un parámetro muy importante.

El paquete de baterías en su conjunto tiene varios indicadores de seguridad que serán monitoreados continuamente. El paquete de baterías emite electrodo positivo y negativo a la resistencia de tierra, corriente de fuga del sistema, señal de enclavamiento de alto voltaje, temperatura máxima y mínima del sistema, diferencia de temperatura máxima del sistema, tasa de aumento de temperatura máxima del sistema, voltaje único máximo y mínimo del sistema, etc.

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