鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:259次 | 2024年08月15日
制造工藝和材料變化如何影響電池壽命?新方案可以提前預(yù)測(cè)
隨著對(duì)電動(dòng)汽車電池的需求持續(xù)增長(zhǎng),密歇根大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法來(lái)預(yù)測(cè)制造工藝和材料的變化將如何影響電池的壽命。
密歇根大學(xué)的工程師們已經(jīng)確定,在電池制成后立即測(cè)量的內(nèi)阻,是衡量電池壽命的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。測(cè)量可以在制造過(guò)程的尾部幾秒鐘內(nèi)完成,幾乎不需要額外的成本。
以前的研究表明,壽命預(yù)測(cè)是可能的,但它需要反復(fù)循環(huán)--充電、放電和再充電,以收集訓(xùn)練算法所需的數(shù)據(jù)。確定壽命所需的老化測(cè)試可能需要數(shù)周至數(shù)月才能完成。由于這個(gè)原因,測(cè)試只針對(duì)少數(shù)電池,而不是所有產(chǎn)生的電池。
但是最近發(fā)表在《焦耳》雜志上的這項(xiàng)新研究表明,準(zhǔn)確的電池壽命可以在一個(gè)電阻測(cè)量的幫助下進(jìn)行預(yù)測(cè),或者說(shuō)是對(duì)電池在多大程度上抵制其內(nèi)部電流流動(dòng)的一種測(cè)量。該電阻可能來(lái)自內(nèi)部組件的材料,或者影響離子在電池電極之間移動(dòng)的電化學(xué)因素。在低電荷水平下測(cè)量電阻是關(guān)鍵。
該研究的主要作者、機(jī)械工程專業(yè)的博士生AndrewWeng說(shuō):"原則上,在低電荷狀態(tài)下的電阻測(cè)量可以在沒(méi)有任何循環(huán)的情況下獲得,這使得模型訓(xùn)練過(guò)程更快。"
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
密歇根大學(xué)電池實(shí)驗(yàn)室建造的原型鋰離子電池在一個(gè)環(huán)境控制室內(nèi)進(jìn)行診斷性測(cè)量。資料來(lái)源:密歇根大學(xué)
為什么電阻是估計(jì)電池壽命的一個(gè)好晴雨表?
它可以表明有多少鋰與液態(tài)電解質(zhì)融合,液態(tài)電解質(zhì)在電池內(nèi)將離子從一個(gè)電極輸送到另一個(gè)電極。這種結(jié)合層被稱為固體電解質(zhì)間相,可以保護(hù)電極的表面,使其壽命更長(zhǎng)。
進(jìn)入固體電解質(zhì)間相的鋰的數(shù)量通常難以測(cè)量。但在低充電狀態(tài)下,電池的內(nèi)阻與進(jìn)入固體電解質(zhì)間相的鋰的數(shù)量密切相關(guān)。這提供了一個(gè)快速測(cè)量該保護(hù)層,以及用普通設(shè)備測(cè)量電池的運(yùn)行容量。
麻省理工學(xué)院的研究為汽車制造商提供了一個(gè)有用的工具,因?yàn)榇蠖鄶?shù)汽車制造商正在迅速將其產(chǎn)品線從內(nèi)燃技術(shù)轉(zhuǎn)向混合動(dòng)力和電動(dòng)運(yùn)輸。這一轉(zhuǎn)變使該行業(yè)在鋰離子電池材料方面展開競(jìng)爭(zhēng),尋求提高生產(chǎn)力和降低成本--所有這些都是在同一時(shí)間進(jìn)行的。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
正如路透社本月早些時(shí)候報(bào)道的那樣,這些因素促成了"電動(dòng)車電池的瓶頸"。
威廉-克萊-福特技術(shù)教授AnnaStefanopoulou和機(jī)械工程專業(yè)的博士生AndrewWeng確定了一種早期壽命診斷信號(hào),可以預(yù)測(cè)形成協(xié)議對(duì)電池壽命的影響,而不需要進(jìn)行循環(huán)壽命測(cè)試。信用:密歇根大學(xué)
汽車制造商一直在努力降低汽車的生產(chǎn)成本,而現(xiàn)在,他們正在尋求使電動(dòng)車電池盡可能具有成本效益,因此,我們?cè)噲D回答的問(wèn)題是在制造過(guò)程本身中,你能多快地了解電池的使用壽命?
事實(shí)證明,答案是:立即,如果你知道在高通量測(cè)試中可以獲得的關(guān)鍵信號(hào)。找到這種關(guān)鍵的可測(cè)量特征,可以簡(jiǎn)單地用于持續(xù)改進(jìn)和擴(kuò)大國(guó)內(nèi)電池制造規(guī)模。