Hustota energie lítium-iónovej batérie je vysoká, z bezpečnostných dôvodov nebude celkový objem navrhnutý príliš veľký, ale niekoľko jednotlivých lítium-železito-fosfátových článkov bude sériovo a paralelne zapojených do napájacieho zdroja cez vodivé konektory a vytvorí solárny lítium-iónový batériový modul. Toto však musí čeliť problému konzistencie.
Nekonzistentnosťsolárna lítiová batériaMedzi parametre zvyčajne patrí kapacita, vnútorný odpor, nekonzistentnosť napätia naprázdno a nekonzistentnosť výkonu batériového článku, ktorá vzniká vo výrobnom procese. Počas používania sa ďalej zhoršuje. V rámci rovnakého batériového článku je slabšia batéria stále slabšia a zrýchľuje sa, čím slabšia, tým viac sa rozptyľujú parametre medzi monomérnymi článkami. S prehlbovaním stupňa starnutia sa zvyšuje aj jeho veľkosť.
Súvisiace čítanie: Aká je konzistencia solárnej lítiovej batérie?
Tento článok predstaví nekonzistentné články pri použití sériovo a spoločne, aké poškodenie to spôsobí lítium-iónovej batérii a ako by sme sa mali vysporiadať s problémom nekonzistentných solárnych lítiových batérií.
Aké sú riziká nekonzistentných solárnych lítiových batérií?
Strata úložnej kapacity solárnej lítiovej batérie
Pri návrhu solárnej lítiovo-lithiovej batérie je celková kapacita v súlade s „princípom valca“, pričom kapacita najhoršieho lítiovo-železito-fosfátového článku určuje kapacitu celej solárnej lítiovo-lithiovej batérie. Aby sa predišlo prebíjaniu a nadmernému vybíjaniu, systém správy batérie prijme nasledujúcu logiku:
Pri vybíjaní: keď najnižšie napätie jedného článku dosiahne medzné napätie vybíjania, celá batéria sa prestane vybíjať;
Počas nabíjania: keď najvyššie individuálne napätie dosiahne medzné napätie nabíjania, nabíjanie sa zastaví.
Okrem toho, keď sa batériový článok s menšou kapacitou použije sériovo s batériovým článkom s väčšou kapacitou, batériový článok s menšou kapacitou bude vždy úplne vybitý, zatiaľ čo batériový článok s väčšou kapacitou bude vždy využívať časť svojej kapacity, čo má za následok, že celá batéria bude mať vždy časť svojej kapacity v nečinnom stave.
Znížená životnosť solárnych lítiových batérií
Podobne aj životnosťlítiová solárna batériazávisí od lítium-železito-fosfátového článku s najkratšou životnosťou. Je pravdepodobné, že článok s najkratšou životnosťou je lítium-železito-fosfátový článok s nízkou kapacitou. LiFePO4 článok s nižšou kapacitou pravdepodobne dosiahne koniec svojej životnosti ako prvý, pretože sa zakaždým úplne nabije a vybije. Keď sa zvárajú ako skupina lítium-železito-fosfátových článkov, dosiahne sa koniec životnosti aj celá solárna lítium-ítiová batéria.
Zvýšenie vnútorného odporu solárnych batérií
Keď rovnaký prúd preteká článkami s rôznym vnútorným odporom, LiFePO4 článok s vyšším vnútorným odporom generuje viac tepla. To vedie k vysokej teplote solárneho článku, čo urýchľuje rýchlosť opotrebovania a ďalej zvyšuje vnútorný odpor. Medzi vnútorným odporom a nárastom teploty sa vytvorí dvojica negatívnych spätných väzieb, čo urýchľuje opotrebovanie článkov s vysokým vnútorným odporom.
Vyššie uvedené tri parametre nie sú úplne nezávislé a hlboko zostarnuté články majú vyšší vnútorný odpor a väčšiu degradáciu kapacity. Hoci sa tieto parametre navzájom ovplyvňujú, samostatne vysvetľujú smer ich vplyvu a pomáhajú lepšie pochopiť škodlivosť solárnych lítiových batérií.
Ako sa vysporiadať s nekonzistentnosťou lítiových solárnych batérií?
Tepelný manažment
V reakcii na problém, že lítium-železité fosfátové články s nekonzistentným vnútorným odporom generujú rôzne množstvo tepla, je možné zabudovať systém tepelného manažmentu, ktorý reguluje teplotný rozdiel v celom batériovom bloku tak, aby sa teplotný rozdiel udržiaval v malom rozsahu. Týmto spôsobom, aj keď článok, ktorý generuje viac tepla, stále vykazuje vysoký nárast teploty, neoddelí sa od ostatných článkov a úroveň opotrebenia sa nebude výrazne líšiť. Medzi bežné systémy tepelného manažmentu patria vzduchom chladené a kvapalinou chladené systémy.
Triedenie
Účelom triedenia je oddeliť rôzne parametre a šarže lítium-železito-fosfátových batériových článkov prostredníctvom výberu. Aj keď ide o rovnakú šaržu lítium-železito-fosfátových batériových článkov, je potrebné ich skríningovať podľa parametrov relatívnej koncentrácie lítium-železito-fosfátových batériových článkov v batériovom bloku. Metódy triedenia zahŕňajú statické a dynamické triedenie.
Vyrovnávanie
Kvôli nekonzistentnosti lítium-železito-fosfátových článkov bude svorkové napätie niektorých článkov predbiehať napätie ostatných článkov a dosiahne regulačný prah ako prvý, čo má za následok zníženie kapacity celého systému. Vyrovnávacia funkcia systému správy batérií BMS dokáže tento problém veľmi dobre vyriešiť.
Keď článok lítium-železo-fosfátovej batérie ako prvý dosiahne napätie prerušenia nabíjania, zatiaľ čo zvyšok napätia článku lítium-železo-fosfátovej batérie zaostáva, systém BMS spustí funkciu vyrovnávania nabíjania alebo prístup k rezistoru, aby vybil časť energie vysokonapäťového článku lítium-železo-fosfátovej batérie alebo preniesol energiu do nízkonapäťového článku lítium-železo-fosfátovej batérie. Týmto spôsobom sa podmienka prerušenia nabíjania zruší, proces nabíjania sa znova spustí a batéria sa môže nabiť s väčším výkonom.
Čas uverejnenia: 03.09.2024