Penuaan bateri litium adalah proses beransur-ansur jangka panjang, dan kesihatan bateri dipengaruhi oleh pelbagai faktor seperti suhu, kadar arus dan voltan terputus. Pada masa ini, beberapa pencapaian telah dicapai dalam penyelidikan dan analisis pemodelan status kesihatan bateri. Penyelidikan berkaitan termasuk mekanisme degradasi bateri dan analisis faktor penuaan, pengurusan kesihatan bateri, pemantauan dan anggaran status bateri, ramalan hayat bateri, dsb.
Walau bagaimanapun, masih terdapat kekurangan ringkasan yang agak lengkap dan semakan keadaan bateri litium penilaian kesihatan. Kertas kerja ini secara sistematik memperkenalkan status penyelidikan dan kemajuan keadaan kesihatan bateri dari lima aspek: definisi, faktor yang mempengaruhi, model penilaian, kesukaran penyelidikan dan kepentingan penyelidikan keadaan kesihatan bateri.
1. Definisi status kesihatan bateri
Bateri SOH mencirikan keupayaan bateri semasa untuk menyimpan tenaga elektrik berbanding bateri baharu, dan mewakili keadaan bateri dari awal hayatnya hingga akhir hayatnya dalam bentuk peratusan. Terdapat banyak penunjuk prestasi bateri. Terdapat banyak definisi SOH di dalam dan di luar negara, tetapi terdapat kekurangan perpaduan dalam konsep. Pada masa ini, takrifan SOH dicerminkan terutamanya dalam beberapa aspek seperti kapasiti, elektrik, rintangan dalaman, masa kitaran dan kuasa puncak.
1 Definisi Kapasiti SOH
Terdapat kebanyakan literatur tentang takrifan SOH mengikut pereputan kapasiti bateri, dan takrifan SOH diberikan seperti berikut: Dalam formula: Sangkar ialah kapasiti semasa bateri; Crated ialah kapasiti terkadar bateri.
2 Definisi elektrik SOH
Takrifan SOH untuk penggunaan elektrik adalah serupa dengan takrifan kapasiti, kerana kapasiti undian bateri mempunyai kapasiti berkesan sebenar dan kapasiti maksimum, dan kapasiti sebenar bateri agak berbeza daripada kapasiti undian nominal, jadi beberapa literatur menentukan SOH dari perspektif kapasiti nyahcas bateri.
3 Rintangan dalaman mentakrifkan SOH
Peningkatan rintangan dalaman bateri adalah manifestasi penting dari penuaan bateri, dan ia juga merupakan sebab untuk penuaan selanjutnya bateri. Banyak literatur menggunakan rintangan dalaman untuk menentukan SOH.
4 Bilangan kitaran yang tinggal mentakrifkan SOH
Selain menggunakan penunjuk prestasi bateri seperti kapasiti dan rintangan dalaman untuk menentukan SOH, terdapat juga literatur yang mentakrifkan SOH bateri mengikut bilangan baki kitaran bateri.
Takrifan SOH bagi empat jenis bateri di atas adalah agak biasa dalam literatur. Takrif kapasiti dan elektrik sangat boleh dikendalikan, tetapi kapasiti adalah prestasi luaran bateri, manakala kebolehkendalian definisi rintangan dalaman dan masa yang tinggal tidak kuat. Rintangan dalaman berkaitan dengan SOC dan suhu, dan ia tidak mudah untuk diukur. Bilangan kitaran yang tinggal dan jumlah bilangan kitaran tidak mudah untuk diukur. tidak dapat diramalkan dengan tepat.
2. Faktor yang mempengaruhi status kesihatan bateri litium
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, banyak kesusasteraan dalam dan luar negara telah mengkaji mekanisme penuaan dan undang-undang bateri litium. Secara amnya dipercayai bahawa pemendapan ion litium, penebalan filem SEI dan kehilangan bahan aktif adalah sebab utama penuaan bateri dan pereputan kapasiti. Penyalahgunaan bateri litium akan mempercepatkan penuaan bateri, dan pengecasan dan nyahcas bateri yang normal juga akan menjejaskan kesihatan bateri dan mempercepatkan penuaan bateri.
1 Pengaruh suhu pada bateri SOH
Suhu biasanya dianggap sebagai faktor utama yang mempengaruhi kesihatan bateri. Suhu mempunyai kesan dwi terhadap prestasi bateri. Di satu pihak, suhu tinggi akan mempercepatkan tindak balas kimia di dalam bateri dan meningkatkan kecekapan dan prestasi bateri. Pada masa yang sama, suhu tinggi juga akan mempercepatkan beberapa tindak balas kimia tidak boleh balik. Tindak balas berlaku, mengakibatkan penurunan dalam bahan aktif bateri, menyebabkan penuaan dan pereputan kapasiti bateri. Data eksperimen menunjukkan bahawa suhu tinggi akan mempercepatkan pertumbuhan filem SEI elektrod bateri, dan kesukaran ion litium menembusi filem SEI akan meningkat, yang bersamaan dengan peningkatan dalam rintangan dalaman bateri.
2 Pengaruh kadar arus cas dan nyahcas pada bateri SOH
Kadar pengecasan dan nyahcas akan menjejaskan hayat bateri. Bateri Sony 18650 telah diuji untuk 300 kitaran pada tiga kadar nyahcas yang berbeza. Pada masa yang sama, pelepasan kadar tinggi akan menghasilkan lebih banyak haba di dalam bateri, yang akan mempercepatkan penuaan bateri. Ia diperhatikan di bawah mikroskop elektron bahawa filem SEI pada permukaan elektrod bateri nyahcas kadar tinggi adalah lebih tebal daripada nyahcas kadar rendah.
3 Pengaruh kedalaman nyahcas pada bateri SOH
Kedalaman cas dan nyahcas bateri mempunyai kesan ke atas kesihatan dan penuaan bateri. Adalah dipercayai bahawa bateri telah mengumpul jumlah tenaga pemindahan, dan pereputan kapasiti dan analisis penuaan bateri dijalankan berdasarkan jumlah tenaga pemindahan. Gao Fei et al. menganalisis hubungan antara tenaga pemindahan terkumpul bateri dan pereputan kapasiti bateri melalui ujian kitaran kedalaman nyahcas bateri litium yang berbeza, dan membuat kesimpulan bahawa sebelum kapasiti bateri mereput kepada 85%, tenaga pemindahan terkumpul bateri adalah dalam cas dalam dan nyahcas dalam dan pereputan kapasiti bateri. Kedua-dua mod pengecasan cetek dan nyahcas cetek pada asasnya adalah sama. Apabila kapasiti bateri mereput kepada 85%~75%, tenaga pemindahan terkumpul dan kecekapan tenaga bateri adalah lebih baik daripada mod pengecasan cetek dan nyahcas cetek.
4 Pengaruh selang kitaran pada bateri SOH
Selang kitaran cas-nyahcas bateri juga akan menjejaskan proses penuaan bateri. Rintangan dalaman bateri caj-nyahcas adalah berbeza untuk selang kitaran yang berbeza. Oleh itu, haba dan tindak balas bateri semasa kitaran adalah sedikit berbeza, yang akan menjejaskan kesihatan dan penuaan bateri dalam jangka masa panjang. Oleh itu, sesetengah pakar mencadangkan bahawa julat SOC bateri ialah 20%~80%, yang memberi manfaat kepada kesihatan bateri dan hayat kitaran.
5 Pengaruh voltan potong cas-nyahcas pada bateri SOH
Caj berlebihan dan pelepasan berlebihan bateri akan menjejaskan kesihatan bateri, dan had voltan atas dan bawah yang tidak sesuai akan menjejaskan bateri. Semakin rendah voltan pemotongan pelepasan, semakin besar rintangan dalaman bateri, mengakibatkan pemanasan dalaman bateri, peningkatan tindak balas sampingan, pengurangan bahan aktif bateri dan keruntuhan kepingan grafit negatif, penuaan dipercepatkan dan pereputan kapasiti bateri. Voltan pemotongan pengecasan yang berlebihan menyebabkan rintangan dalaman bateri meningkat, haba dalaman bateri meningkat, dan cas berlebihan menyebabkan fenomena "kerpasan litium" elektrod negatif dan peningkatan yang sepadan dalam tindak balas sampingan, yang menjejaskan kapasiti dan penuaan bateri.
Secara ringkasnya, suhu operasi, kadar cas-nyahcas, kedalaman nyahcas, selang kitaran dan voltan pemotongan cas-nyahcas bateri semuanya akan memberi kesan kepada kesihatan dan hayat bateri. Pada masa ini, kajian mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi status kesihatan bateri adalah dalam peringkat penyelidikan kualitatif. Analisis kuantitatif faktor-faktor yang mempengaruhi penuaan bateri dan hubungan gandingan antara faktor-faktor ini adalah kesukaran penyelidikan dan titik panas penyelidikan kesihatan dan hayat bateri pada masa hadapan.
