batería solar de litioes el componente clave del sistema de almacenamiento de energía solar, el rendimiento de la batería de litio es uno de los elementos clave para determinar el rendimiento del sistema de almacenamiento de energía de la batería.
El desarrollo de la tecnología de baterías de litio solares ha sido controlar costos, mejorar la densidad de energía y la densidad de potencia de las baterías de litio, mejorar el uso de la seguridad, extender la vida útil y mejorar la consistencia del paquete de baterías, etc. como eje principal. Y la mejora de estos elementos sigue siendo la batería de litio que enfrenta actualmente el mayor desafío. Esto se debe principalmente al rendimiento del grupo de celdas individuales y al uso del entorno operativo (como la temperatura), existen diferencias, por lo que el rendimiento de las baterías solares de litio es siempre menor que el de la peor celda individual del paquete de baterías.
La inconsistencia entre el rendimiento de una sola celda y el entorno operativo no solo reduce el rendimiento de la batería solar de litio, sino que también afecta la precisión del monitoreo BMS y la seguridad del paquete de baterías. Entonces, ¿cuáles son las razones de la inconsistencia de la batería de litio solar?
¿Qué es la consistencia de la batería solar de litio?
La consistencia del paquete de baterías de baterías solares de litio significa que el voltaje, la capacidad, la resistencia interna, la vida útil, el efecto de la temperatura, la tasa de autodescarga y otros parámetros permanecen altamente consistentes sin mucha diferencia después de que el mismo modelo de especificación de celdas individuales forme un paquete de baterías.
La consistencia de la batería solar de litio es fundamental para garantizar un rendimiento uniforme, reducir el riesgo y optimizar la vida útil de la batería.
¿Qué causa la inconsistencia de las baterías solares de litio?
La inconsistencia del paquete de baterías a menudo causa que las baterías solares de litio en el proceso de ciclo, como una degradación excesiva de la capacidad, una vida útil más corta y otros problemas. Hay muchas razones para la inconsistencia de las baterías solares de litio, principalmente en el proceso de fabricación y el uso del proceso.
1. Diferencias en los parámetros entre las baterías individuales de fosfato de hierro y litio
Las diferencias de estado entre las baterías de monómero de fosfato de hierro y litio incluyen principalmente las diferencias iniciales entre las baterías de monómero y las diferencias de parámetros generadas durante el proceso de uso. Hay una variedad de factores incontrolables en el proceso de diseño, fabricación, almacenamiento y uso de la batería que pueden afectar la consistencia de la batería. Mejorar la consistencia de las celdas individuales es un requisito previo para mejorar el rendimiento de los paquetes de baterías. La interacción de los parámetros de una sola celda de fosfato de hierro y litio, el estado actual del parámetro se ve afectado por el estado inicial y el efecto acumulativo del tiempo.
Capacidad, voltaje y tasa de autodescarga de la batería de fosfato de hierro y litio
La inconsistencia de la capacidad de la batería de fosfato de hierro y litio hará que la profundidad de descarga de cada celda sea inconsistente. Las baterías con menor capacidad y peor rendimiento alcanzarán antes el estado de carga completa, lo que provocará que las baterías con gran capacidad y buen rendimiento no alcancen el estado de carga completa. La inconsistencia del voltaje de la batería de fosfato de hierro y litio hará que los paquetes de baterías paralelos en una sola celda se carguen entre sí, la batería de mayor voltaje cargará la batería de menor voltaje, lo que acelerará la degradación del rendimiento de la batería y la pérdida de energía de todo el paquete de baterías. . La gran tasa de autodescarga de la pérdida de capacidad de la batería, la inconsistencia de la tasa de autodescarga de la batería de fosfato de hierro y litio dará lugar a diferencias en el estado de carga de la batería y el voltaje, lo que afectará el rendimiento del paquete de batería.
Resistencia interna de una sola batería de fosfato de hierro y litio.
En el sistema en serie, la diferencia en la resistencia interna de una sola batería de fosfato de hierro y litio provocará una inconsistencia en el voltaje de carga de cada batería, la batería con una gran resistencia interna alcanza el límite de voltaje superior por adelantado y es posible que otras baterías no se carguen completamente en esta vez. Las baterías con alta resistencia interna tienen una gran pérdida de energía y generan mucho calor, y la diferencia de temperatura aumenta aún más la diferencia en la resistencia interna, lo que lleva a un círculo vicioso.
En un sistema paralelo, la diferencia de resistencia interna provocará la inconsistencia de la corriente de cada batería, la corriente del voltaje de la batería cambia rápidamente, de modo que la profundidad de carga y descarga de cada batería es inconsistente, lo que resulta en la capacidad real del sistema. difícil alcanzar el valor de diseño. La corriente de funcionamiento de la batería es diferente, su rendimiento en el uso del proceso producirá diferencias y, en última instancia, afectará la vida útil de toda la batería.
2. Condiciones de carga y descarga
El método de carga afecta la eficiencia de carga y el estado de carga de la batería solar de litio, la sobrecarga y la descarga excesiva dañarán la batería y la batería mostrará inconsistencia después de muchas cargas y descargas. En la actualidad, existen varios métodos de carga para baterías de iones de litio, pero los más comunes son la carga segmentada de corriente constante y la carga de corriente constante y voltaje constante. La carga de corriente constante es una forma más ideal de realizar una carga completa segura y eficaz; La carga de corriente constante y voltaje constante combina efectivamente las ventajas de la carga de corriente constante y la carga de voltaje constante, resolver el método de carga de corriente constante general es difícil de realizar una carga completa con precisión, evitando el método de carga de voltaje constante en la carga de la etapa inicial de la corriente. Demasiado grande para que la batería cause el impacto del funcionamiento de la batería, simple y conveniente.
3. Temperatura de funcionamiento
El rendimiento de las baterías solares de litio se degradará significativamente en condiciones de altas temperaturas y altas tasas de descarga. Esto se debe a que la batería de iones de litio en condiciones de alta temperatura y uso de alta corriente causará la descomposición del material activo del cátodo y del electrolito, que es el proceso exotérmico, un corto período de tiempo, como la liberación de calor, puede provocar la propia batería. La temperatura aumenta aún más, y las temperaturas más altas aceleran el fenómeno de descomposición, la formación de un círculo vicioso, la descomposición acelerada de la batería y una mayor disminución del rendimiento. Por lo tanto, si la batería no se gestiona adecuadamente, provocará una pérdida irreversible de rendimiento.
El diseño de la batería de litio solar y el uso de diferencias ambientales harán que la temperatura ambiente de la celda única no sea consistente. Como lo muestra la ley de Arrhenius, la constante de velocidad de reacción electroquímica de una batería está relacionada exponencialmente con el grado, y las características electroquímicas de la batería son diferentes a diferentes temperaturas. La temperatura afecta el funcionamiento del sistema electroquímico de la batería, la eficiencia de Coulombic, la capacidad de carga y descarga, la potencia de salida, la capacidad, la confiabilidad y el ciclo de vida. Actualmente, la principal investigación se lleva a cabo para cuantificar el efecto de la temperatura sobre la inconsistencia de los paquetes de baterías.
4. Circuito externo de la batería
Conexiones
en unsistema de almacenamiento de energía comercialLas baterías solares de litio se ensamblarán en serie y en paralelo, por lo que habrá muchos circuitos de conexión y elementos de control entre las baterías y los módulos. Debido al diferente rendimiento y tasa de envejecimiento de cada miembro o componente estructural, así como a la energía inconsistente consumida en cada punto de conexión, diferentes dispositivos tienen diferentes efectos en la batería, lo que resulta en un sistema de paquete de baterías inconsistente. Las inconsistencias en la tasa de degradación de la batería en circuitos paralelos pueden acelerar el deterioro del sistema.
La impedancia de la pieza de conexión también tendrá un impacto en la inconsistencia del paquete de baterías, la resistencia de la pieza de conexión no es la misma, la resistencia del polo al circuito derivado de una sola celda es diferente, lejos del polo de la batería debido a que la pieza de conexión está Más larga y la resistencia es mayor, la corriente es menor, la pieza de conexión hará que la celda única conectada al poste sea la primera en alcanzar el voltaje de corte, lo que resultará en una reducción en la utilización de energía, afectando el rendimiento de La batería y el envejecimiento prematuro de una sola celda provocarán una sobrecarga de la batería conectada, lo que afectará a la seguridad de la batería. El envejecimiento prematuro de la celda individual provocará la sobrecarga de la batería conectada a ella, lo que generará posibles riesgos para la seguridad.
A medida que aumenta el número de ciclos de la batería, aumentará la resistencia óhmica interna, se degradará la capacidad y cambiará la relación entre la resistencia óhmica interna y el valor de resistencia de la pieza de conexión. Para garantizar la seguridad del sistema, se debe considerar la influencia de la resistencia de la pieza de conexión.
Circuito de entrada BMS
El sistema de gestión de baterías (BMS) es la garantía del funcionamiento normal de los paquetes de baterías, pero el circuito de entrada del BMS afectará negativamente a la consistencia de la batería. Los métodos de monitoreo de voltaje de la batería incluyen divisor de voltaje de resistencia de precisión, muestreo de chip integrado, etc. Estos métodos no pueden evitar la corriente de fuga de descarga de línea de muestreo debido a la presencia de resistencias y rutas de placa de circuito, y la impedancia de entrada de muestreo de voltaje del sistema de administración de batería aumentará la inconsistencia del estado de carga de la batería (SOC) y afectar el rendimiento del paquete de batería.
5. Error de estimación del SOC
La inconsistencia del SOC es causada por la inconsistencia de la capacidad nominal inicial de una sola celda y la inconsistencia de la tasa de caída de la capacidad nominal de una sola celda durante la operación. Para un circuito paralelo, la diferencia de resistencia interna de una sola celda causará una distribución de corriente desigual, lo que conducirá a la inconsistencia del SOC. Los algoritmos SOC incluyen el método de integración amperio-tiempo, el método de voltaje de circuito abierto, el método de filtrado de Kalman, el método de red neuronal, el método de lógica difusa y el método de prueba de descarga, etc. El error de estimación del SOC se debe a la inconsistencia de la capacidad nominal inicial de una sola celda. y la inconsistencia de la tasa de caída de la capacidad nominal de una sola celda durante la operación.
El método de integración de amperios-tiempo tiene mayor precisión cuando el SOC del estado de carga inicial es más preciso, pero la eficiencia de Coulombic se ve muy afectada por el estado de carga, la temperatura y la corriente de la batería, lo que es difícil de medir con precisión, por lo que Es difícil que el método de integración amperio-tiempo cumpla con los requisitos de precisión para la estimación del estado de carga. Método de voltaje de circuito abierto Después de un largo período de reposo, el voltaje de circuito abierto de la batería tiene una relación funcional definida con el SOC, y el valor estimado de SOC se obtiene midiendo el voltaje del terminal. El método del voltaje de circuito abierto tiene la ventaja de una alta precisión de estimación, pero la desventaja de un tiempo de reposo prolongado también limita su uso.
¿Cómo mejorar la consistencia de la batería solar de litio?
Mejorar la consistencia de las baterías solares de litio en el proceso de producción:
Antes de producir paquetes de baterías solares de litio, es necesario clasificar las baterías de fosfato de hierro y litio para garantizar que las celdas individuales del módulo utilicen especificaciones y modelos uniformes, y probar el voltaje, la capacidad, la resistencia interna, etc. de las celdas individuales para Garantizar la consistencia del rendimiento inicial de los paquetes de baterías solares de litio.
Control del proceso de uso y mantenimiento.
Monitoreo en tiempo real de la batería mediante BMS:El monitoreo en tiempo real de la batería durante el proceso de uso se puede observar en tiempo real hasta la consistencia del proceso de uso. Intente garantizar que la temperatura de funcionamiento de la batería solar de litio se mantenga dentro del rango óptimo, pero también trate de garantizar la coherencia de las condiciones de temperatura entre las baterías, para garantizar eficazmente la coherencia del rendimiento entre las baterías.
Adoptar una estrategia de control razonable:minimice la profundidad de descarga de la batería tanto como sea posible cuando la potencia de salida esté permitida; en BSLBATT, nuestras baterías solares de litio generalmente se configuran a una profundidad de descarga de no más del 90%. Al mismo tiempo, evitar la sobrecarga de la batería puede prolongar el ciclo de vida del paquete de baterías. Fortalecer el mantenimiento del paquete de baterías. Cargue la batería con un poco de mantenimiento actual a ciertos intervalos y también preste atención a la limpieza.
Conclusión final
Las causas de la inconsistencia de la batería se encuentran principalmente en los dos aspectos de la fabricación y el uso de la batería. La inconsistencia de los paquetes de baterías de iones de litio a menudo causa que la batería de almacenamiento de energía tenga una degradación de capacidad demasiado rápida y una vida útil más corta durante el proceso de ciclo, por lo que es muy Es importante garantizar la consistencia de las baterías solares de litio.
Del mismo modo, también es muy importante elegir fabricantes y proveedores profesionales de baterías de litio solares.BSLBATTProbará el voltaje, la capacidad, la resistencia interna y otros aspectos de cada batería LiFePO4 antes de cada producción, y mantendrá cada batería de litio solar con alta consistencia controlándola en el proceso de producción. Si está interesado en nuestros productos de almacenamiento de energía, contáctenos para obtener el mejor precio de distribuidor.
Hora de publicación: 03-sep-2024