Liitiumakude vananemine on pikaajaline järkjärguline protsess ning aku tervist mõjutavad mitmesugused tegurid, nagu temperatuur, voolukiirus ja väljalülituspinge. Praeguseks on saavutatud mõningaid saavutusi aku terviseseisundi uurimisel ja modelleerimisel. Seotud uuringud hõlmavad aku lagunemise mehhanismi ja vananemisteguri analüüsi, aku seisundi haldamist, aku oleku jälgimist ja hindamist, aku tööea prognoosimist jne.
Siiski puudub endiselt suhteliselt täielik kokkuvõte ja ülevaade liitiumpatareide tervisliku seisundi hindamise kohta. Käesolevas artiklis tutvustatakse süstemaatiliselt aku terviseseisundi uurimise seisu ja edenemist viiest aspektist: määratlus, mõjutegurid, hindamismudel, uurimisraskused ja aku terviseseisundi uurimise tähtsus.
1. Aku terviseseisundi määratlus
Aku SOH iseloomustab praeguse aku võimet salvestada elektrienergiat uue aku suhtes ning näitab protsendina aku olekut selle eluea algusest kuni eluea lõpuni. Akude jõudlusnäitajaid on palju. SOH määratlusi on palju nii kodu- kui välismaal, kuid kontseptsiooni ühtsus puudub. Praegu kajastub SOH määratlus peamiselt mitmes aspektis, nagu võimsus, elekter, sisetakistus, tsükliajad ja tippvõimsus.
1 Maht Määratlus SOH
SOH määratluse kohta aku mahu vähenemise järgi on enamik kirjandust ja SOH määratlus on antud järgmiselt: Valemis: puuris on aku praegune võimsus; Crated on aku nimimaht.
2 Elektri mõiste SOH
SOH määratlus elektritarbimise jaoks on sarnane mahu määratlusega, kuna aku nimivõimsusel on tegelik efektiivne võimsus ja maksimaalne võimsus ning aku tegelik võimsus erineb mõnevõrra nominaalsest nimivõimsusest, mistõttu mõned kirjandused määratlevad SOH aku tühjenemisvõime seisukohast.
3 Sisetakistus määratleb SOH
Aku sisetakistuse suurenemine on oluline aku vananemise ilming ning see on ka aku edasise vananemise põhjus. Paljudes kirjandustes kasutatakse SOH määratlemiseks sisemist takistust.
4 Järelejäänud tsüklite arv määrab SOH
Lisaks aku jõudlusnäitajate (nt mahutavus ja sisetakistus) kasutamisele SOH määratlemiseks on olemas ka kirjandust, mis määratlevad aku SOH aku järelejäänud tsüklite arvu järgi.
Ülaltoodud nelja tüüpi akude SOH määratlused on kirjanduses suhteliselt levinud. Võimsuse ja elektrienergia määratlus on väga töökorras, kuid mahutavus on aku väline jõudlus, samas kui sisemise takistuse ja järelejäänud aegade määratluse toimivus ei ole tugev. Sisetakistus on seotud SOC ja temperatuuriga ning seda pole lihtne mõõta. Järelejäänud tsüklite arvu ja tsüklite koguarvu pole lihtne mõõta. ei saa täpselt ennustada.
2. Liitiumakude tervislikku seisundit mõjutavad tegurid
Viimastel aastatel on paljud kodu- ja välismaised kirjandused uurinud liitiumakude vananemismehhanisme ja seaduspärasusi. Üldiselt arvatakse, et liitiumioonide sadestumine, SEI kile paksenemine ja aktiivsete materjalide kadu on aku vananemise ja mahu vähenemise peamised põhjused. Liitiumpatareide kuritarvitamine kiirendab akude vananemist ning akude tavaline laadimine ja tühjendamine mõjutab ka aku tervist ja kiirendab aku vananemist.
1 Temperatuuri mõju aku SOH-le
Temperatuuri peetakse üldiselt peamiseks aku tervist mõjutavaks teguriks. Temperatuuril on aku jõudlusele kahekordne mõju. Ühest küljest kiirendab kõrge temperatuur aku sees toimuvat keemilist reaktsiooni ning parandab aku tõhusust ja jõudlust. Samal ajal kiirendab kõrge temperatuur ka mõningaid pöördumatuid keemilisi reaktsioone. Toimub reaktsioon, mille tulemuseks on aku aktiivse materjali vähenemine, mis põhjustab aku vananemist ja mahu vähenemist. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et kõrge temperatuur kiirendab aku elektroodi SEI-kile kasvu ja liitiumioonide SEI-kile läbitungimise raskus suureneb, mis võrdub aku sisemise takistuse suurenemisega.
2 Laadimis- ja tühjenemisvoolu kiiruse mõju aku SOH-le
Laadimis- ja tühjenemiskiirus mõjutavad aku eluiga. Sony 18650 akut testiti 300 tsükli jooksul kolme erineva tühjenemiskiirusega. Samal ajal tekitab kiire tühjenemine aku sees rohkem soojust, mis kiirendab aku vananemist. Elektronmikroskoobi all on täheldatud, et suure kiirusega tühjenemise aku elektroodipinnal olev SEI-kile on paksem kui väikese kiirusega tühjenemise oma.
3 Tühjenemise sügavuse mõju aku SOH-le
Aku laadimise ja tühjenemise sügavus mõjutab aku tervist ja vananemist. Arvatakse, et aku on kogunenud kogu ülekandeenergiat ning kogu ülekandeenergia põhjal tehakse aku mahu vähenemise ja vananemise analüüs. Gao Fei et al. analüüsis liitiumakude erinevate tühjenemissügavustega tsüklitestide kaudu seost aku akumuleeruva ülekandeenergia ja aku mahu vähenemise vahel ning jõudis järeldusele, et enne aku võimsuse vähenemist 85%-ni on aku akumuleeruv ülekandeenergia süvalaadimisel ja tühjenemisel ning aku mahu vähenemisel. Kaks madala laadimise ja madala tühjenemise režiimi on põhimõtteliselt samad. Kui aku võimsus väheneb 85–75%, on aku akumuleeruv ülekandeenergia ja energiatõhusus paremad kui madala laadimise ja tühjenemise režiim.
4 Tsükliintervalli mõju aku SOH-le
Aku laadimise ja tühjenemise tsükli intervall mõjutab ka aku vananemisprotsessi. Laadimis-tühjenemise aku sisetakistus on erinevate tsükliintervallide puhul erinev. Seetõttu on aku kuumus ja reaktsioon tsükli ajal veidi erinevad, mis mõjutab pikemas perspektiivis aku tervist ja vananemist. Seetõttu soovitavad mõned eksperdid, et aku SOC-vahemik on 20–80%, mis on kasulik aku tervisele ja tsükli elueale.
5 Laadimise-tühjenemise katkestuspinge mõju aku SOH-le
Aku üle- ja tühjenemine mõjutab aku tervist ning sobimatud pinge ülemised ja alumised piirid mõjutavad akut. Mida madalam on tühjenemise katkestuspinge, seda suurem on aku sisemine takistus, mille tulemuseks on aku sisemine kuumenemine, suurenenud kõrvalreaktsioonid, aku aktiivsete materjalide vähenemine ja negatiivse grafiitlehe kokkuvarisemine, kiirem vananemine ja aku mahu vähenemine. aku. Liigne laadimise katkestuspinge põhjustab aku sisemise takistuse suurenemise, aku sisemise soojuse suurenemise ja ülelaadimise tõttu negatiivse elektroodi "liitiumi sadestumise" nähtuse ja sellele vastava kõrvalreaktsioonide suurenemise, mis mõjutab aku mahtuvust. ja aku vananemine.
Kokkuvõttes mõjutavad aku töötemperatuur, laadimis-tühjenemise määr, tühjenemise sügavus, tsükliintervall ja laadimise-tühjenemise katkestuspinge kõik aku tervist ja eluiga. Hetkel on aku terviseseisundit mõjutavate tegurite uurimine kvalitatiivse uurimisjärgus. Nende aku vananemist mõjutavate tegurite kvantitatiivne analüüs ja nende tegurite vaheline seos on uurimise raskused ja aku tervise ja eluea uurimise leviala tulevikus.
