ما هو اتساق بطارية الليثيوم الشمسية؟

بطارية الليثيوم الشمسيةهو المكون الرئيسي لنظام تخزين الطاقة الشمسية، ويعد أداء بطارية الليثيوم أحد العناصر الأساسية لتحديد أداء نظام تخزين طاقة البطارية.

كان تطوير تكنولوجيا بطاريات الليثيوم الشمسية هو التحكم في التكاليف، وتحسين كثافة الطاقة وكثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم، وتعزيز استخدام السلامة، وإطالة عمر الخدمة وتحسين اتساق حزمة البطارية، وما إلى ذلك كمحور رئيسي، وتعزيز هذه العناصر لا تزال بطارية الليثيوم تواجه حاليا التحدي الأكبر. ويرجع ذلك أساسًا إلى وجود اختلافات في أداء الخلية المفردة واستخدام بيئة التشغيل (مثل درجة الحرارة)، بحيث يكون أداء بطاريات الليثيوم الشمسية دائمًا أقل من أسوأ خلية مفردة في حزمة البطارية.

إن عدم تناسق أداء الخلية الواحدة وبيئة التشغيل لا يقلل فقط من أداء بطارية الليثيوم الشمسية، ولكنه يؤثر أيضًا على دقة مراقبة نظام إدارة المباني وسلامة حزمة البطارية. فما هي أسباب عدم تناسق بطارية الليثيوم الشمسية؟

ما هو اتساق بطارية الليثيوم الشمسية؟

اتساق حزمة بطارية الليثيوم الشمسية يعني أن الجهد والسعة والمقاومة الداخلية والعمر وتأثير درجة الحرارة ومعدل التفريغ الذاتي والمعلمات الأخرى تظل متسقة للغاية دون اختلاف كبير بعد أن يشكل نموذج المواصفات نفسه للخلايا المفردة حزمة بطارية.

يعد اتساق بطارية الليثيوم الشمسية أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء الموحد وتقليل المخاطر وتحسين عمر البطارية.

القراءة ذات الصلة: ما هي المخاطر التي يمكن أن تجلبها بطاريات الليثيوم غير المتناسقة؟

ما الذي يسبب عدم تناسق بطاريات الليثيوم الشمسية؟

غالبًا ما يتسبب عدم تناسق حزمة البطارية في بطاريات الليثيوم الشمسية في عملية ركوب الدراجات، مثل تدهور السعة المفرطة وقصر العمر ومشاكل أخرى. هناك أسباب عديدة لعدم تناسق بطاريات الليثيوم الشمسية، خاصة في عملية التصنيع واستخدام العملية.

1. الاختلافات في المعلمات بين بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد المفردة

تتضمن اختلافات الحالة بين بطاريات مونومر فوسفات حديد الليثيوم بشكل أساسي الاختلافات الأولية بين بطاريات المونومر وفروق المعلمات الناتجة أثناء عملية الاستخدام. هناك مجموعة متنوعة من العوامل التي لا يمكن السيطرة عليها في عملية تصميم البطارية وتصنيعها وتخزينها واستخدامها والتي يمكن أن تؤثر على اتساق البطارية. يعد تحسين اتساق الخلايا الفردية شرطًا أساسيًا لتحسين أداء مجموعات البطاريات. تفاعل معلمات الخلية المفردة من فوسفات الحديد الليثيوم، تتأثر حالة المعلمة الحالية بالحالة الأولية والتأثير التراكمي للوقت.

سعة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد والجهد ومعدل التفريغ الذاتي

سيؤدي عدم تناسق سعة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم إلى جعل حزمة البطارية لكل عمق تفريغ خلية واحدة غير متناسقة. ستصل البطاريات ذات السعة الأصغر والأداء الضعيف إلى حالة الشحن الكامل في وقت مبكر، مما يتسبب في فشل البطاريات ذات السعة الكبيرة والأداء الجيد في الوصول إلى حالة الشحن الكامل. سيؤدي عدم تناسق جهد بطارية فوسفات الحديد الليثيوم إلى حزم بطاريات متوازية في خلية واحدة تشحن بعضها البعض، وستعطي بطارية الجهد العالي شحن بطارية الجهد المنخفض، مما سيؤدي إلى تسريع تدهور أداء البطارية، وفقدان طاقة حزمة البطارية بأكملها . معدل التفريغ الذاتي الكبير لفقدان سعة البطارية، وعدم اتساق معدل التفريغ الذاتي لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد سيؤدي إلى اختلافات في حالة شحن البطارية، والجهد، مما يؤثر على أداء حزمة البطارية.

المقاومة الداخلية لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد المفردة

في نظام السلسلة، سيؤدي الاختلاف في المقاومة الداخلية لبطارية ليثيوم فوسفات حديد واحدة إلى عدم تناسق في جهد الشحن لكل بطارية، والبطارية ذات المقاومة الداخلية الكبيرة تصل إلى حد الجهد العلوي مقدمًا، وقد لا يتم شحن البطاريات الأخرى بالكامل عند هذه المرة. البطاريات ذات المقاومة الداخلية العالية لديها فقدان كبير للطاقة وتولد حرارة عالية، كما أن فرق درجة الحرارة يزيد من الفرق في المقاومة الداخلية، مما يؤدي إلى حلقة مفرغة.

النظام الموازي، سيؤدي اختلاف المقاومة الداخلية إلى عدم تناسق كل تيار بطارية، ويتغير تيار جهد البطارية بسرعة، بحيث يكون عمق الشحن والتفريغ لكل بطارية غير متناسق، مما يؤدي إلى السعة الفعلية للنظام. من الصعب الوصول إلى قيمة التصميم. يختلف تيار تشغيل البطارية، وأدائها في استخدام العملية سوف ينتج عنه اختلافات، وسيؤثر في النهاية على عمر حزمة البطارية بأكملها.

2. شروط الشحن والتفريغ

تؤثر طريقة الشحن على كفاءة الشحن وحالة شحن بطارية الليثيوم الشمسية، وسيؤدي الشحن الزائد والتفريغ الزائد إلى إتلاف البطارية، وستظهر حزمة البطارية عدم تناسق بعد عدة مرات من الشحن والتفريغ. في الوقت الحاضر، هناك عدة طرق لشحن بطاريات الليثيوم أيون، ولكن الطرق الشائعة هي الشحن المجزأ بالتيار المستمر والشحن المستمر بالجهد المستمر. يعد الشحن الحالي المستمر طريقة أكثر مثالية لإجراء شحن كامل آمن وفعال؛ يجمع شحن التيار المستمر والجهد الثابت بشكل فعال بين مزايا الشحن الحالي المستمر وشحن الجهد المستمر، ومن الصعب حل طريقة الشحن الحالية الثابتة العامة للشحن الكامل بدقة، وتجنب طريقة شحن الجهد المستمر في شحن المرحلة المبكرة من التيار. كبيرة جدًا بحيث لا تؤثر البطارية على تشغيل البطارية، بسيطة ومريحة.

3. درجة حرارة التشغيل

سوف يتدهور أداء بطاريات الليثيوم الشمسية بشكل كبير في ظل ارتفاع درجة الحرارة ومعدل التفريغ العالي. وذلك لأن بطارية الليثيوم أيون في ظروف درجات الحرارة المرتفعة والاستخدام الحالي العالي، ستتسبب في تحلل المواد النشطة للكاثود والكهارل، وهي عملية طاردة للحرارة، يمكن أن تؤدي فترة زمنية قصيرة، مثل إطلاق الحرارة إلى تلف البطارية نفسها ترتفع درجة الحرارة أكثر، وارتفاع درجات الحرارة يسرع ظاهرة التحلل، وتشكيل حلقة مفرغة، والتحلل المتسارع للبطارية لمزيد من الانخفاض في الأداء. ولذلك، إذا لم تتم إدارة مجموعة البطارية بشكل صحيح، فسوف يؤدي ذلك إلى فقدان الأداء بشكل لا رجعة فيه.

سيؤدي تصميم بطارية الليثيوم الشمسية واستخدام الاختلافات البيئية إلى عدم اتساق درجة حرارة بيئة الخلية المفردة. كما هو موضح في قانون أرينيوس، فإن ثابت معدل التفاعل الكهروكيميائي للبطارية يرتبط بشكل كبير بالدرجة، وتختلف الخصائص الكهروكيميائية للبطارية عند درجات حرارة مختلفة. تؤثر درجة الحرارة على تشغيل النظام الكهروكيميائي للبطارية، والكفاءة الكولومبية، وقدرة الشحن والتفريغ، والطاقة الناتجة، والسعة، والموثوقية، وعمر الدورة. حاليًا، يتم إجراء البحث الرئيسي لتحديد تأثير درجة الحرارة على عدم تناسق حزم البطاريات.

4. الدائرة الخارجية للبطارية

اتصالات

في أنظام تخزين الطاقة التجاري، سيتم تجميع بطاريات الليثيوم الشمسية على التوالي وعلى التوازي، لذلك سيكون هناك العديد من دوائر التوصيل وعناصر التحكم بين البطاريات والوحدات. نظرًا لاختلاف الأداء ومعدل التقادم لكل عضو هيكلي أو مكون، فضلاً عن الطاقة غير المتسقة المستهلكة في كل نقطة اتصال، فإن الأجهزة المختلفة لها تأثيرات مختلفة على البطارية، مما يؤدي إلى نظام حزمة بطارية غير متناسق. يمكن أن يؤدي عدم الاتساق في معدل تدهور البطارية في الدوائر المتوازية إلى تسريع تدهور النظام.

سيكون لمقاومة قطعة الاتصال أيضًا تأثير على عدم تناسق حزمة البطارية، ومقاومة قطعة الاتصال ليست هي نفسها، ويختلف القطب لمقاومة الدائرة الفرعية للخلية الواحدة، بعيدًا عن قطب البطارية بسبب قطعة الاتصال أطول والمقاومة أكبر، والتيار أصغر، فإن قطعة الاتصال ستجعل الخلية المفردة المتصلة بالقطب ستكون أول من يصل إلى جهد القطع، مما يؤدي إلى انخفاض في استخدام الطاقة، مما يؤثر على أداء البطارية، والشيخوخة خلية واحدة في وقت مبكر سوف يؤدي إلى الإفراط في شحن البطارية المتصلة، مما يؤدي إلى سلامة وأمان البطارية. سيؤدي التقادم المبكر للخلية الواحدة إلى الشحن الزائد للبطارية المتصلة بها، مما يؤدي إلى مخاطر محتملة على السلامة.

مع زيادة عدد دورات البطارية، سيؤدي ذلك إلى زيادة المقاومة الداخلية الأومية، وتدهور السعة، وستتغير نسبة المقاومة الداخلية الأومية إلى قيمة المقاومة للقطعة المتصلة. لضمان سلامة النظام، يجب مراعاة تأثير مقاومة قطعة التوصيل.

دوائر الإدخال BMS

يعد نظام إدارة البطارية (BMS) ضمانًا للتشغيل العادي لحزم البطاريات، لكن دائرة إدخال BMS ستؤثر سلبًا على تماسك البطارية. تشتمل طرق مراقبة جهد البطارية على مقسم جهد مقاوم دقيق، وأخذ عينات من الرقاقة المتكاملة، وما إلى ذلك. لا يمكن لهذه الطرق تجنب تيار تسرب الحمل خارج خط أخذ العينات بسبب وجود المقاوم ومسارات لوحة الدائرة، وستؤدي معاوقة إدخال عينات جهد نظام إدارة البطارية إلى زيادة عدم تناسق حالة شحن البطارية (SOC) والتأثير على أداء مجموعة البطارية.

5. خطأ في تقدير شركة نفط الجنوب

يحدث عدم اتساق SOC بسبب عدم اتساق السعة الاسمية الأولية لخلية واحدة وعدم اتساق معدل تسوس السعة الاسمية لخلية واحدة أثناء التشغيل. بالنسبة للدائرة الموازية، فإن اختلاف المقاومة الداخلية للخلية المفردة سوف يسبب توزيعًا غير متساوٍ للتيار، مما سيؤدي إلى عدم تناسق SOC. تتضمن خوارزميات SOC طريقة تكامل وقت الأمبير، وطريقة جهد الدائرة المفتوحة، وطريقة ترشيح كالمان، وطريقة الشبكة العصبية، وطريقة المنطق الغامض، وطريقة اختبار التفريغ، وما إلى ذلك. يرجع خطأ تقدير SOC إلى عدم اتساق السعة الاسمية الأولية للخلية المفردة وعدم تناسق معدل تسوس القدرة الاسمية للخلية المفردة أثناء التشغيل.

تتمتع طريقة تكامل وقت الأمبير بدقة أفضل عندما تكون SOC لحالة شحن البداية أكثر دقة، لكن كفاءة كولومبيك تتأثر بشكل كبير بحالة الشحن ودرجة الحرارة والتيار للبطارية، وهو ما يصعب قياسه بدقة، لذلك من الصعب على طريقة تكامل أمبير الوقت تلبية متطلبات الدقة لتقدير حالة الشحن. طريقة جهد الدائرة المفتوحة بعد فترة طويلة من الراحة، يكون لجهد الدائرة المفتوحة للبطارية علاقة وظيفية محددة مع SOC، ويتم الحصول على القيمة المقدرة لـ SOC عن طريق قياس الجهد الطرفي. تتمتع طريقة جهد الدائرة المفتوحة بميزة دقة التقدير العالية، ولكن عيب وقت الراحة الطويل يحد أيضًا من استخدامها.

كيفية تحسين اتساق بطارية الليثيوم الشمسية؟

تحسين اتساق بطاريات الليثيوم الشمسية في عملية الإنتاج:

قبل إنتاج حزم بطاريات الليثيوم الشمسية، من الضروري فرز بطاريات فوسفات حديد الليثيوم للتأكد من أن الخلايا الفردية في الوحدة تستخدم مواصفات ونماذج موحدة، ولاختبار الجهد والسعة والمقاومة الداخلية وما إلى ذلك للخلايا الفردية ضمان اتساق الأداء الأولي لحزم بطاريات الليثيوم الشمسية.

التحكم في عملية الاستخدام والصيانة

مراقبة البطارية في الوقت الحقيقي باستخدام BMS:يمكن ملاحظة المراقبة في الوقت الحقيقي للبطارية أثناء عملية الاستخدام في الوقت الحقيقي لاتساق عملية الاستخدام. حاول التأكد من الحفاظ على درجة حرارة تشغيل بطارية الليثيوم الشمسية ضمن النطاق الأمثل، ولكن حاول أيضًا التأكد من اتساق ظروف درجة الحرارة بين البطاريات، وذلك لضمان اتساق الأداء بين البطاريات بشكل فعال.

اعتماد استراتيجية رقابية معقولة:تقليل عمق تفريغ البطارية قدر الإمكان عندما يُسمح بإخراج الطاقة، في BSLBATT، يتم ضبط بطاريات الليثيوم الشمسية لدينا عادةً على عمق تفريغ لا يزيد عن 90٪. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يؤدي تجنب الشحن الزائد للبطارية إلى إطالة عمر دورة حزمة البطارية. تعزيز صيانة حزمة البطارية. قم بشحن مجموعة البطارية بصيانة تيار صغير على فترات زمنية معينة، وانتبه أيضًا إلى التنظيف.

الاستنتاج النهائي

تكمن أسباب عدم تناسق البطارية بشكل أساسي في جانبين من تصنيع البطاريات واستخدامها، فغالبًا ما يتسبب عدم اتساق حزم بطاريات Li-ion في تدهور سعة بطارية تخزين الطاقة بسرعة كبيرة جدًا وعمر افتراضي أقصر أثناء عملية ركوب الدراجات، لذلك من المهم جدًا مهم لضمان اتساق بطاريات الليثيوم الشمسية.

وبالمثل، من المهم جدًا أيضًا اختيار مصنعي وموردي بطاريات الليثيوم الشمسية المحترفين،بيسلباتسيتم اختبار الجهد والسعة والمقاومة الداخلية والجوانب الأخرى لكل بطارية LiFePO4 قبل كل إنتاج، والحفاظ على اتساق عالي لكل بطارية ليثيوم تعمل بالطاقة الشمسية من خلال التحكم فيها في عملية الإنتاج. إذا كنت مهتمًا بمنتجات تخزين الطاقة الخاصة بنا، فاتصل بنا للحصول على أفضل سعر للتاجر.