Como a consistência das células de lítio afeta a bateria?

A quantidade de água que um barril de madeira pode conter é determinada pelo seu bastão mais curto, conhecido como "princípio do barril".

Se compararmos uma bateria de iões de lítio a um barril que contém água, as células de lítio que compõem a bateria são os bastões de madeira.O desempenho da pior célula individual determina o desempenho global de toda a bateria.

No conjunto de baterias de iões de lítio (PACK), a consistência da célula é extremamente importante.e características de carga/descarga impactadas negativamenteA medida que o número de ciclos de carga/descarga aumenta, este impacto aumenta, mas qual é a importância do efeito deste "princípio do barril"?

O pacote de baterias de iões de lítio segue o "princípio do barril"

Uma razão significativa para isso é a gestão e controlo pelo Sistema de Gestão de Baterias (BMS).O BMS de uma bateria de lítio inclui proteção contra sobrecarga e sobre descarga de células individuaisIsto garante que as células de íons de lítio funcionem dentro de uma faixa de tensão segura e confiável durante a carga e descarga, evitando a degradação do desempenho, redução da vida útil,ou mesmo riscos de segurança causados por sobrecarga ou sobre descarga.

Efeito da consistência durante a descarga da bateria

Tome uma célula de lítio ternário (NMC / NCA) como exemplo. Sua tensão de corte de descarga de célula única é tipicamente de 2,5V, e o BMS geralmente define a proteção contra sobre-descarga de célula única em 2,8V.A lógica de protecção do BMS é tal que, quando a tensão dequalquerOs MOSFETs de descarga ou relés abrem-se e todo o pacote para de descarregar.

Considere uma bateria de lítio ternária de 10 séries, 1 paralelo (10S1P). Suponha que entre as 10 células, a célula de menor capacidade é de 2000mAh, enquanto as outras 9 células têm todas uma capacidade de 2500mAh.Quando a embalagem é descarregadaQuando a célula de menor capacidade de 2000mAh é totalmente descarregada, a sua tensão atingirá 2,8V.As outras 9 células (2500 mAh) ainda têm capacidade restante., com tensões superiores a 3,0 V. No entanto, como o BMS detectou que a tensão de uma cadeia de células atingiu 2,8 V,Ativa a protecção contra a descarga excessiva da embalagem e interrompe a descarga de toda a embalagem..Consequentemente, a capacidade de descarga utilizável de todo o pacote é limitada a 2000 mAh.

O impacto da consistência durante o carregamento é semelhante ao cenário de descarga.

Uma célula de lítio ternária é totalmente carregada a 4,2 V. O BMS normalmente define a proteção de sobrecarga de célula única em 4,25 V. À medida que as células se carregam, sua tensão aumenta com o aumento da capacidade.Quando a célula de 2000 mAh de menor capacidade estiver totalmente carregada e a tensão atingir 4.25V, as outras 9 células ainda não estão totalmente carregadas (provavelmente abaixo de 4,1V).Parar a carga para toda a embalagem.Isso resulta em que o pacote só aceita uma carga de 2000mAh.

É assim que se manifesta o "efeito barril": a célula com a menor capacidade determina a capacidade de carga e descarga de toda a bateria.

A influência da consistência na vida útil do ciclo e nas características de carga/descarga da embalagem também segue o "princípio do cano".O desempenho global do pacote é determinado pela célula única com a pior duração do ciclo e características de carga/descarga.

Como se pode controlar a consistência da bateria?

A consistência da bateria envolve parâmetros como tensão de circuito aberto, capacidade e resistência interna.vida útil do ciclo, e características da curva de carga/descarga.

Antes da montagem do PACK, as células são submetidas a triagem e correspondência.

• Desvio da capacidade: controlado dentro de 1%

• Diferença de tensão: Dentro de 3 mV

• Diferença de resistência interna (IR): Dentro de 2 mΩ

Quanto a fatores como o valor K, a vida do ciclo e as características de carga/descarga, a consistência precisa ser controlada na fonte de fabricação da célula.

• Utilização de sistemas de materiais idênticos para células do mesmo lote de produção.

• Controlar a taxa de defeitos na produção em massa.

• Padronização e automatização do processo de produção em massa de células.

Resumo:

Ao controlar rigorosamente a consistência das células dentro de uma bateria de lítio, podemos otimizar o desempenho da bateria ao seu máximo potencial.Mesmo sob a influência governante do "Princípio do Barril". "