Welche Gefahren bergen inkonsistente Solar-Lithiumbatterien?

Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien ist hoch. Aus Sicherheitsgründen wird das Gesamtvolumen nicht zu groß ausgelegt, sondern mehrere einzelne Lithium-Eisenphosphat-Zellen werden über leitende Anschlüsse in Reihe und parallel in eine Stromversorgung geschaltet und bilden ein Solar-Lithium-Batteriemodul Dabei muss jedoch das Konsistenzproblem bewältigt werden.

Inkonsistenz vonSolar-Lithium-BatterieZu den Parametern gehören in der Regel Kapazität, Innenwiderstand, Inkonsistenz der Leerlaufspannung und Inkonsistenz in der Leistung der Batteriezelle. Sie entstehen im Produktionsprozess und werden im Laufe der Verwendung noch schlimmer. Je schwächer derselbe Batteriesatz in der Zelle ist, desto schwächer ist er Immer schwächer und beschleunigt, um schwächer zu werden und der Grad der Streuung der Parameter zwischen der Monomerzelle, mit der Vertiefung des Alterungsgrads und größer zu werden.

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In diesem Artikel werden inkonsistente Zellen vorgestellt, wenn sie in Reihe und zusammen verwendet werden, welche Schäden dem Lithium-Ionen-Batteriepaket entstehen und wie wir mit dem Problem inkonsistenter Solar-Lithiumbatterien umgehen sollten.

Was sind die Gefahren von inkonsistenten Solar-Lithiumbatterien?

Verlust der Speicherkapazität des Solar-Lithium-Akkus

Bei der Gestaltung des Solar-Lithium-Batteriepakets entspricht die Gesamtkapazität dem „Fassprinzip“, die Kapazität der schlechtesten Lithium-Eisenphosphat-Zelle bestimmt die Kapazität des gesamten Solar-Lithium-Batteriepakets. Um Überladung und Tiefentladung zu verhindern, übernimmt das Batteriemanagementsystem die folgende Logik:

Beim Entladen: Wenn die niedrigste Einzelzellenspannung die Entlade-Abschaltspannung erreicht, hört der gesamte Akku auf zu entladen;
Während des Ladevorgangs: Wenn die höchste Einzelspannung die Ladeabschaltspannung berührt, wird der Ladevorgang gestoppt.

Wenn außerdem die Batteriezelle mit der kleineren Kapazität in Reihe mit der Batteriezelle mit der größeren Kapazität verwendet wird, wird die Batteriezelle mit der kleineren Kapazität immer vollständig entladen, während die Batteriezelle mit der größeren Kapazität immer einen Teil ihrer Kapazität nutzt, was zu einer Kapazität von Der gesamte Akkupack hat im Ruhezustand immer einen Teil seiner Kapazität.

Verkürzte Lagerdauer von Solar-Lithium-Batteriepacks

Ebenso ist die Lebensdauer einesLithium-Solarbatteriehängt von der Lithium-Eisenphosphat-Zelle mit der kürzesten Lebensdauer ab. Es ist wahrscheinlich, dass die Zelle mit der kürzesten Lebensdauer die Lithium-Eisenphosphat-Zelle mit geringer Kapazität ist. Die LiFePO4-Zelle mit der geringeren Kapazität wird wahrscheinlich als Erste das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, da sie jedes Mal vollständig geladen und entladen wird. Wenn eine Gruppe von Lithium-Eisenphosphat-Zellen am Ende ihrer Lebensdauer verschweißt wird, erreicht auch das gesamte Solar-Lithium-Batteriepaket das Ende seiner Lebensdauer.

Erhöhung des Innenwiderstands von Solarbatteriepaketen

Wenn der gleiche Strom durch Zellen mit unterschiedlichem Innenwiderstand fließt, erzeugt die LiFePO4-Zelle mit höherem Innenwiderstand mehr Wärme. Dies führt zu einer hohen Temperatur der Solarzellen, was die Verschlechterungsrate beschleunigt und den Innenwiderstand weiter erhöht. Zwischen dem Innenwiderstand und dem Temperaturanstieg entsteht ein Paar negativer Rückkopplungen, die den Verfall von Zellen mit hohem Innenwiderstand beschleunigen.

Die oben genannten drei Parameter sind nicht völlig unabhängig und stark gealterte Zellen weisen einen höheren Innenwiderstand und einen stärkeren Kapazitätsabbau auf. Obwohl sich diese Parameter gegenseitig beeinflussen, erläutern sie ihre jeweiligen Einflussrichtungen separat, was dazu beiträgt, den Schaden der Inkonsistenz von Solar-Lithiumbatterien besser zu verstehen.

Wie gehe ich mit Inkonsistenzen bei Lithium-Solarbatterien um?

Wärmemanagement

Als Reaktion auf das Problem, dass Lithium-Eisenphosphat-Zellen mit inkonsistentem Innenwiderstand unterschiedliche Wärmemengen erzeugen, kann ein Wärmemanagementsystem integriert werden, um den Temperaturunterschied im gesamten Batteriepaket so zu regulieren, dass der Temperaturunterschied in einem kleinen Bereich gehalten wird. Selbst wenn die Zelle, die mehr Wärme erzeugt, immer noch einen hohen Temperaturanstieg erfährt, wird sie auf diese Weise nicht von den anderen Zellen abhängen und der Grad der Verschlechterung wird sich nicht wesentlich unterscheiden. Zu den gängigen Wärmemanagementsystemen gehören luftgekühlte und flüssigkeitsgekühlte Systeme.

Sortierung

Der Zweck der Sortierung besteht darin, unterschiedliche Parameter und Chargen von Lithium-Eisenphosphat-Batteriezellen durch Auswahl zu trennen, auch wenn dieselbe Charge von Lithium-Eisenphosphat-Batteriezellen verwendet wird, aber auch die Parameter der relativen Konzentration von Lithium-Eisenphosphat-Batteriezellen gescreent werden müssen Zellen in einem Akkupack, Akkupack. Zu den Sortiermethoden gehören statisches Sortieren und dynamisches Sortieren.

Ausgleich

Aufgrund der Inkonsistenz von Lithium-Eisenphosphat-Zellen liegt die Klemmenspannung einiger Zellen vor der anderer Zellen und erreicht zuerst die Steuerschwelle, was dazu führt, dass die Kapazität des gesamten Systems kleiner wird. Die Ausgleichsfunktion des Batteriemanagementsystems BMS kann dieses Problem sehr gut lösen.

Wenn eine Lithium-Eisenphosphat-Batteriezelle als erste die Ladeabschaltspannung erreicht, während die Spannung der restlichen Lithium-Eisenphosphat-Batteriezelle zurückbleibt, startet das BMS die Ladeausgleichsfunktion oder greift zum Entladen auf den Widerstand zu einen Teil der Leistung der Hochspannungs-Lithium-Eisenphosphat-Batteriezelle abgeben oder die Energie an die Niederspannungs-Lithium-Eisenphosphat-Batteriezelle weiterleiten. Dadurch wird die Ladeabschaltbedingung aufgehoben, der Ladevorgang beginnt erneut und der Akku kann mit mehr Leistung geladen werden.