鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:4263次 | 2019年05月10日
鋰電池的衰減特征
鋰電池是非常重要和經(jīng)典的二次電池,在各個(gè)行業(yè)具有非常重要的作用,但鋰電池對(duì)使用環(huán)境和使用條件要求較高,當(dāng)環(huán)境和條件發(fā)生明顯變化時(shí)都會(huì)直接影響鋰電池的使用壽命。鋰電池在壽命終止前都會(huì)先進(jìn)入衰減階段,衰減控制得好,電池的使用壽命長(zhǎng),否則壽命短,通過(guò)對(duì)大量鋰電池組的解剖、實(shí)際測(cè)量和分析發(fā)現(xiàn),電池組的衰減不是漸進(jìn)式的,而是加速式的,具有各種特征:
一、單元鋰電池的衰減特征
一是容量下降。隨著使用次數(shù)的增加,實(shí)際放電容量和放電時(shí)間逐漸降低;
二是內(nèi)阻上升。內(nèi)阻上升后的典型表現(xiàn)是帶負(fù)載能力下降,電壓下降速度加快,電池發(fā)熱量上升,而發(fā)熱量上升又會(huì)反過(guò)來(lái)進(jìn)一步加劇電池的衰減。
三是漏電,存不住電。漏電的本質(zhì)是自放電率上升,發(fā)生漏電后,充電和放電期間溫度一直比較高,充滿電后,即使不帶任何負(fù)載,電壓也會(huì)緩慢下降,漏電越嚴(yán)重,電壓下降速度越快。
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%
單元鋰電池發(fā)生明顯的衰減后,只需更換即可,方便快捷。另外,單電池通常是比較安全的,排除設(shè)計(jì)缺陷外,通常不易發(fā)生安全事故。
二、鋰電池組的衰減特征
鋰電池組發(fā)生衰減后除了具有單個(gè)鋰電池的衰減特征外還具有一些其它特征,如一致性變差,另外,相對(duì)單元鋰電池,鋰電池組還面臨一個(gè)風(fēng)險(xiǎn),那就是熱失控風(fēng)險(xiǎn),這一點(diǎn)通常不會(huì)發(fā)生在單元鋰電池身上,只有在鋰電池組上才會(huì)發(fā)生,而且一旦發(fā)生,產(chǎn)生的后果也往往是嚴(yán)重的。
鋰電池組發(fā)生衰減后,其衰減特征會(huì)得到放大,串?dāng)?shù)越多,衰減特征的放大效應(yīng)越明顯,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單塊鋰電池的衰減表現(xiàn)。
一是電池組的容量利用率嚴(yán)重下降。由于電池衰減的差異,一個(gè)電池組中通常是只有一兩個(gè)單位率先發(fā)生較為明顯的衰減,在沒(méi)有有效的電池均衡管理情況下,衰減電池的衰減速度會(huì)得到放大,加速電池組的衰減速度。我們知道,電池組的容量特征具有明顯的“木桶效應(yīng)”,因此一兩塊衰減電池的實(shí)際容量就代表了整個(gè)電池組的容量,而其它電池,無(wú)論是否衰減,無(wú)論容量多高都無(wú)法對(duì)外做功,無(wú)法發(fā)揮容量的價(jià)值,這種一致性問(wèn)題的表現(xiàn),使得電池組的串?dāng)?shù)越多,容量損失越嚴(yán)重,嚴(yán)重降低電池組的容量利用率。
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
二是內(nèi)阻增大,帶負(fù)載能力嚴(yán)重下降,SOC跳變嚴(yán)重。典型表現(xiàn)是,未帶負(fù)載時(shí),總電壓和SOC很高,當(dāng)加上相同的電氣負(fù)載后,總電壓和SOC會(huì)急劇下降,而當(dāng)斷開(kāi)電氣負(fù)載后,總電壓和SOC又急劇上升,特別是會(huì)導(dǎo)致SOC發(fā)生劇烈跳變,誤導(dǎo)用戶。如果BMS中的SOC估算策略和算法不佳,那么SOC跳變問(wèn)題就會(huì)更加嚴(yán)重,導(dǎo)致用戶無(wú)所適從。這種情況,還會(huì)導(dǎo)致電池組的功率輸出嚴(yán)重不足,動(dòng)力快速下降。
三是電池組溫度上升明顯,加劇熱失控風(fēng)險(xiǎn)。電池組衰減后,其中的衰減電池在充電和放電的情況下的溫升會(huì)明顯超過(guò)其它電池,不僅進(jìn)一步加劇自身的衰減,情況嚴(yán)重的極有可能發(fā)生“熱失控”風(fēng)險(xiǎn),并引發(fā)事故。
三、控制鋰電池組衰減的理想方案
鋰電池組快速衰減的因素非常多,最根本的原因還是電池的一致性出現(xiàn)了問(wèn)題,而過(guò)充電和過(guò)放電是電池衰減的主要原因,因此,徹底解決電池組快速衰減的根本方案是解決電池組的一致性問(wèn)題,基于目前電池一致性管理的技術(shù)狀況,最有效的技術(shù)方案是電池均衡技術(shù),特別是高速、高效、實(shí)時(shí)、轉(zhuǎn)移式電池均衡技術(shù),可喜的是,這種技術(shù)已經(jīng)研發(fā)成功,并且出自于民間非專業(yè)領(lǐng)域,關(guān)注作者頭條號(hào)可以了解更多電池均衡技術(shù)信息。