قوام باتری لیتیوم خورشیدی چیست؟

باتری لیتیومی خورشیدیجزء کلیدی سیستم ذخیره انرژی خورشیدی است، عملکرد باتری لیتیومی یکی از عناصر کلیدی برای تعیین عملکرد سیستم ذخیره انرژی باتری است.

توسعه فناوری باتری لیتیوم خورشیدی برای کنترل هزینه ها، بهبود چگالی انرژی و چگالی توان باتری های لیتیومی، افزایش استفاده از ایمنی، افزایش عمر مفید و بهبود قوام بسته باتری و غیره به عنوان محور اصلی بوده است. و افزایش این عناصر هنوز هم باتری لیتیومی است که در حال حاضر با بزرگترین چالش مواجه است. این عمدتا به دلیل گروه عملکرد تک سلولی و استفاده از محیط عملیاتی (مانند دما) است، تفاوت هایی وجود دارد، به طوری که عملکرد باتری های لیتیوم خورشیدی همیشه کمتر از بدترین سلول های تک سلولی در بسته باتری است.

ناهماهنگی عملکرد تک سلولی و محیط کار نه تنها عملکرد باتری لیتیوم خورشیدی را کاهش می دهد، بلکه بر دقت نظارت BMS و ایمنی بسته باتری نیز تأثیر می گذارد. پس دلایل ناهماهنگی باتری لیتیوم خورشیدی چیست؟

قوام باتری لیتیوم خورشیدی چیست؟

قوام بسته باتری خورشیدی لیتیومی به این معنی است که ولتاژ، ظرفیت، مقاومت داخلی، طول عمر، اثر دما، نرخ خود تخلیه و سایر پارامترها پس از اینکه همان مدل مشخصات سلول‌های تک سلولی یک بسته باتری را تشکیل می‌دهند، بدون تفاوت زیادی ثابت می‌مانند.

قوام باتری خورشیدی لیتیوم برای اطمینان از عملکرد یکنواخت، کاهش خطر و بهینه سازی عمر باتری بسیار مهم است.

مطالب مرتبط: خطراتی که باتری های لیتیومی ناسازگار می توانند به همراه داشته باشند چیست؟

علت ناسازگاری باتری های لیتیوم خورشیدی چیست؟

ناهماهنگی بسته باتری اغلب باعث باتری های لیتیوم خورشیدی در فرآیند دوچرخه سواری می شود، مانند کاهش بیش از حد ظرفیت، عمر کوتاه تر و مشکلات دیگر. دلایل زیادی برای ناهماهنگی باتری‌های لیتیومی خورشیدی، عمدتاً در فرآیند ساخت و استفاده از فرآیند وجود دارد.

1. تفاوت در پارامترهای بین باتری های لیتیوم آهن فسفات تک

تفاوت حالت بین باتری‌های مونومر فسفات آهن لیتیوم عمدتاً شامل تفاوت‌های اولیه بین باتری‌های مونومر و تفاوت‌های پارامتری تولید شده در طول فرآیند استفاده است. عوامل غیر قابل کنترل مختلفی در فرآیند طراحی، ساخت، ذخیره سازی و استفاده از باتری وجود دارد که می تواند بر قوام باتری تأثیر بگذارد. بهبود قوام سلول های فردی پیش نیاز برای بهبود عملکرد بسته های باتری است. برهمکنش پارامترهای تک سلولی فسفات آهن لیتیوم، وضعیت پارامتر فعلی تحت تأثیر حالت اولیه و اثر تجمعی زمان است.

ظرفیت باتری لیتیوم آهن فسفات، ولتاژ و نرخ خود تخلیه

ناسازگاری ظرفیت باتری لیتیوم فسفات آهن باعث می شود بسته باتری عمق تخلیه تک سلولی ناسازگار باشد. باتری‌هایی با ظرفیت کمتر و عملکرد ضعیف‌تر زودتر به حالت شارژ کامل می‌رسند و باعث می‌شود باتری‌های با ظرفیت زیاد و عملکرد خوب نتوانند به حالت شارژ کامل برسند. ناهماهنگی ولتاژ باتری لیتیوم آهن فسفات منجر به شارژ موازی بسته های باتری در یک سلول می شود، باتری ولتاژ بالاتر باعث شارژ باتری با ولتاژ پایین تر می شود که باعث تسریع تخریب عملکرد باتری و از دست دادن انرژی کل بسته باتری می شود. . میزان زیاد خود تخلیه از دست دادن ظرفیت باتری، ناهماهنگی نرخ خود تخلیه باتری فسفات آهن لیتیوم منجر به تفاوت در وضعیت شارژ باتری، ولتاژ و تأثیر بر عملکرد بسته باتری می شود.

مقاومت داخلی تک باتری لیتیوم آهن فسفات

در سیستم سری، تفاوت در مقاومت داخلی یک باتری لیتیوم آهن فسفات منجر به ناهماهنگی در ولتاژ شارژ هر باتری می شود، باتری با مقاومت داخلی بزرگ از قبل به حد ولتاژ بالایی می رسد و سایر باتری ها ممکن است به طور کامل شارژ نشوند. این بار باتری هایی با مقاومت داخلی بالا، اتلاف انرژی بالایی دارند و گرمای زیادی تولید می کنند و اختلاف دما، اختلاف مقاومت داخلی را بیشتر می کند و منجر به یک چرخه معیوب می شود.

سیستم موازی، اختلاف مقاومت داخلی منجر به ناهماهنگی هر جریان باتری می شود، جریان ولتاژ باتری به سرعت تغییر می کند، به طوری که عمق شارژ و دشارژ هر باتری منفرد متناقض است، و در نتیجه ظرفیت واقعی سیستم است. رسیدن به ارزش طراحی دشوار است. جریان عملکرد باتری متفاوت است، عملکرد آن در استفاده از فرآیند تفاوت هایی ایجاد می کند و در نهایت بر عمر کل بسته باتری تأثیر می گذارد.

2. شرایط شارژ و دشارژ

روش شارژ روی راندمان شارژ و وضعیت شارژ بسته باتری لیتیومی خورشیدی تأثیر می گذارد، شارژ بیش از حد و تخلیه بیش از حد به باتری آسیب می رساند و بسته باتری پس از چندین بار شارژ و دشارژ ناهماهنگی نشان می دهد. در حال حاضر، چندین روش شارژ برای باتری‌های لیتیوم یونی وجود دارد، اما روش‌های رایج عبارتند از: شارژ با جریان ثابت و شارژ با ولتاژ ثابت با جریان ثابت. شارژ جریان ثابت راه ایده آل تری برای انجام شارژ کامل ایمن و موثر است. شارژ جریان ثابت و ولتاژ ثابت به طور موثر مزایای شارژ جریان ثابت و شارژ ولتاژ ثابت را ترکیب می کند، حل روش شارژ جریان ثابت عمومی برای شارژ کامل با دقت دشوار است، اجتناب از روش شارژ ولتاژ ثابت در شارژ مرحله اولیه جریان است. بیش از حد بزرگ برای باتری که باعث تأثیر عملکرد باتری شود، ساده و راحت است.

3. دمای عملیاتی

عملکرد باتری‌های لیتیومی خورشیدی در دمای بالا و سرعت تخلیه بالا به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. این به این دلیل است که باتری لیتیوم یونی در شرایط دمای بالا و استفاده از جریان بالا، باعث تجزیه مواد فعال کاتد و الکترولیت می شود که فرآیند گرمازایی است، مدت زمان کوتاهی مانند انتشار گرما می تواند منجر به خود باتری شود. دما بیشتر افزایش می‌یابد و دمای بالاتر پدیده تجزیه را تسریع می‌کند، تشکیل یک دایره باطل، تسریع تجزیه باتری برای کاهش بیشتر عملکرد. بنابراین، اگر بسته باتری به درستی مدیریت نشود، باعث کاهش عملکرد غیرقابل برگشت خواهد شد.

طراحی باتری لیتیوم خورشیدی و استفاده از تفاوت های محیطی باعث می شود که محیط دمایی تک سلولی سازگار نباشد. همانطور که توسط قانون آرنیوس نشان داده شده است، ثابت سرعت واکنش الکتروشیمیایی یک باتری به طور نمایی با درجه مرتبط است و ویژگی های الکتروشیمیایی باتری در دماهای مختلف متفاوت است. دما بر عملکرد سیستم الکتروشیمیایی باتری، راندمان کولمبیک، قابلیت شارژ و دشارژ، توان خروجی، ظرفیت، قابلیت اطمینان و عمر چرخه تاثیر می گذارد. در حال حاضر، تحقیقات اصلی برای تعیین کمیت اثر دما بر ناسازگاری بسته‌های باتری انجام می‌شود.

4. مدار خارجی باتری

اتصالات

در یکسیستم ذخیره سازی انرژی تجاریباتری های خورشیدی لیتیومی به صورت سری و موازی مونتاژ می شوند، بنابراین مدارهای اتصال و عناصر کنترل زیادی بین باتری ها و ماژول ها وجود خواهد داشت. با توجه به عملکرد متفاوت و سرعت پیری هر عضو یا جزء ساختاری و همچنین انرژی ناسازگار مصرف شده در هر نقطه اتصال، دستگاه های مختلف اثرات متفاوتی بر باتری دارند که در نتیجه سیستم بسته باتری ناسازگار است. ناهماهنگی در میزان تخریب باتری در مدارهای موازی می تواند خرابی سیستم را تسریع کند.

امپدانس قطعه اتصال نیز بر ناهماهنگی بسته باتری تأثیر می گذارد، مقاومت قطعه اتصال یکسان نیست، مقاومت مدار قطب به شاخه تک سلولی متفاوت است، به دلیل قطعه اتصال از قطب باتری دور است. طولانی‌تر و مقاومت بزرگ‌تر، جریان کوچک‌تر، قطعه اتصال باعث می‌شود تک سلولی که به قطب متصل است اولین سلولی باشد که به ولتاژ قطع می‌رسد و در نتیجه کاهش استفاده از انرژی، تأثیر بر عملکرد باتری و پیر شدن تک سلولی پیش از موعد، منجر به شارژ بیش از حد باتری متصل شده و در نتیجه ایمنی و امنیت باتری خواهد شد. پیری زودهنگام تک سلولی منجر به شارژ بیش از حد باتری متصل به آن می شود و در نتیجه خطرات ایمنی احتمالی را به همراه خواهد داشت.

با افزایش تعداد چرخه های باتری، باعث افزایش مقاومت داخلی اهمی، کاهش ظرفیت و نسبت مقاومت داخلی اهمی به مقدار مقاومت قطعه اتصال می شود. برای اطمینان از ایمنی سیستم، تأثیر مقاومت قطعه اتصال باید در نظر گرفته شود.

مدار ورودی BMS

سیستم مدیریت باتری (BMS) ضمانت عملکرد عادی بسته های باتری است، اما مدار ورودی BMS بر قوام باتری تأثیر منفی می گذارد. روش‌های پایش ولتاژ باتری شامل تقسیم‌کننده ولتاژ مقاومتی دقیق، نمونه‌برداری تراشه یکپارچه و غیره است. این روش‌ها به دلیل وجود مسیرهای مقاومت و برد مدار، نمی‌توانند از نمونه‌برداری جریان نشتی خارج از بار خط جلوگیری کنند و امپدانس ورودی نمونه‌گیری ولتاژ سیستم مدیریت باتری باعث افزایش امپدانس ورودی می‌شود. ناسازگاری وضعیت شارژ باتری (SOC) و بر عملکرد بسته باتری تأثیر می گذارد.

5. خطای تخمین SOC

ناهماهنگی SOC ناشی از ناهماهنگی ظرفیت اسمی اولیه یک سلول منفرد و ناسازگاری نرخ کاهش ظرفیت اسمی یک سلول منفرد در طول کار است. برای مدار موازی، اختلاف مقاومت داخلی تک سلولی باعث توزیع ناهموار جریان می شود که منجر به ناهماهنگی SOC می شود. الگوریتم های SOC شامل روش ادغام آمپر-زمان، روش ولتاژ مدار باز، روش فیلتر کالمن، روش شبکه عصبی، روش منطق فازی و روش تست تخلیه و غیره می باشد. خطای تخمین SOC به دلیل عدم تطابق ظرفیت اسمی اولیه تک سلولی است. و ناهماهنگی نرخ پوسیدگی ظرفیت اسمی تک سلولی در طول عملیات.

روش ادغام آمپر-زمان هنگامی که SOC حالت شارژ اولیه دقیق تر باشد، دقت بهتری دارد، اما بازده کولمبی به شدت تحت تأثیر وضعیت شارژ، دما و جریان باتری است که اندازه گیری دقیق آن دشوار است. برای روش ادغام آمپر-زمان برآوردن الزامات دقت برای تخمین حالت شارژ دشوار است. روش ولتاژ مدار باز پس از مدت طولانی استراحت، ولتاژ مدار باز باتری با SOC رابطه عملکردی مشخصی دارد و مقدار تخمینی SOC با اندازه گیری ولتاژ ترمینال به دست می آید. روش ولتاژ مدار باز از مزیت دقت تخمین بالایی برخوردار است، اما مضرات زمان استراحت طولانی نیز استفاده از آن را محدود می کند.

چگونه می توان قوام باتری لیتیوم خورشیدی را بهبود بخشید؟

بهبود قوام باتری های لیتیوم خورشیدی در فرآیند تولید:

قبل از تولید بسته‌های باتری لیتیومی خورشیدی، لازم است باتری‌های فسفات آهن لیتیوم مرتب شوند تا اطمینان حاصل شود که سلول‌های تکی در ماژول از مشخصات و مدل‌های یکسانی استفاده می‌کنند و ولتاژ، ظرفیت، مقاومت داخلی و غیره سلول‌های جداگانه را آزمایش کنیم. اطمینان از ثبات عملکرد اولیه بسته های باتری لیتیوم خورشیدی.

کنترل فرآیند استفاده و نگهداری

نظارت بر زمان واقعی باتری با استفاده از BMS:نظارت بر زمان واقعی باتری در طول فرآیند استفاده را می توان در زمان واقعی تا ثبات فرآیند استفاده مشاهده کرد. سعی کنید اطمینان حاصل کنید که دمای کار باتری لیتیوم خورشیدی در محدوده بهینه نگه داشته می شود، اما همچنین سعی کنید از ثبات شرایط دمایی بین باتری ها اطمینان حاصل کنید تا به طور موثر از ثبات عملکرد بین باتری ها اطمینان حاصل کنید.

یک استراتژی کنترل منطقی اتخاذ کنید:هنگامی که توان خروجی مجاز است، عمق تخلیه باتری را تا حد امکان به حداقل برسانید، در BSLBATT، باتری های لیتیوم خورشیدی ما معمولاً روی عمق تخلیه بیش از 90٪ تنظیم می شوند. در عین حال، اجتناب از شارژ بیش از حد باتری می تواند عمر چرخه بسته باتری را افزایش دهد. تعمیر و نگهداری بسته باتری را تقویت کنید. بسته باتری را با نگهداری جریان کمی در فواصل زمانی مشخص شارژ کنید و همچنین به تمیز کردن توجه کنید.

نتیجه گیری نهایی

علل ناهماهنگی باتری عمدتاً در دو جنبه ساخت و استفاده باتری است، ناهماهنگی بسته‌های باتری لیتیوم یونی اغلب باعث می‌شود باتری ذخیره انرژی در طول فرآیند دوچرخه‌سواری بسیار سریع کاهش یابد و طول عمر کمتری داشته باشد، بنابراین بسیار زیاد است. برای اطمینان از قوام باتری های لیتیوم خورشیدی مهم است.

به طور مشابه، انتخاب تولید کنندگان و تامین کنندگان باتری لیتیوم خورشیدی حرفه ای نیز بسیار مهم است.BSLBATTولتاژ، ظرفیت، مقاومت داخلی و سایر جنبه‌های هر باتری LiFePO4 را قبل از هر تولید آزمایش می‌کند و با کنترل آن در فرآیند تولید، هر باتری لیتیومی خورشیدی را با قوام بالا نگه می‌دارد. اگر به محصولات ذخیره انرژی ما علاقه مند هستید، برای بهترین قیمت نمایندگی با ما تماس بگیرید.