लिथियम-आयन बैटरी असंगति का नुकसान और इसके साथ कैसे निपटना है

लिथियम-आयन बैटरी असंगति का नुकसान और इसके साथ कैसे निपटना है

विद्युत लिथियम-आयन बैटरी ने इलेक्ट्रिक वाहनों की बिजली आपूर्ति में अग्रणी स्थान पर लगातार कब्जा कर लिया है।लंबे समय से सेवा जीवन, उच्च ऊर्जा घनत्व, और सुधार के लिए महान क्षमता।सुरक्षा को बदला जा सकता है और ऊर्जा घनत्व में वृद्धि जारी रह सकती है।पूर्वनिर्धारित समय (किंवदंती लगभग 2020) है, यह ईंधन वाहनों के धीरज और लागत प्रदर्शन के साथ पकड़ सकता है और इलेक्ट्रिक वाहनों के पहले परिपक्व चरण में प्रवेश कर सकता है।हालांकि, लिथियम आयन बैटरी में लिथियम आयन बैटरी की परेशानी भी होती है।

1. अधिकांश लिथियम आयन बैटरी छोटी क्यों होती हैं

लिथियम-आयन बैटरी, बेलनाकार बैटरी, सॉफ्ट-पैक बैटरी और स्क्वायर बैटरी जो हमने देखी हैं, वे आम तौर पर सुंदर और सुंदर हैं, और पारंपरिक सीसा-एसिड बैटरी जैसी कोई चीज नहीं है।क्यों?

उच्च ऊर्जा घनत्व के साथ, लिथियम-आयन बैटरी अक्सर बड़ी क्षमता डिजाइन करने से डरते हैं।सीसा-एसिड बैटरी की ऊर्जा घनत्व लगभग 40Wh / kg है, जबकि लिथियम-आयन बैटरी 150Wh / kg से अधिक है।ऊर्जा एकाग्रता में वृद्धि के साथ, सुरक्षा की आवश्यकताएं बढ़ रही हैं।

सबसे पहले, यह लिथियम-आयन बैटरी के लिए बहुत खतरनाक है जो केवल एक दुर्घटना में लिथियम-आयन बैटरी की अत्यधिक उच्च मात्रा का उपयोग कर सकते हैं, जिससे थर्मल भगोड़ा होता है, और बैटरी के अंदर एक तेज प्रतिक्रिया होती है।थोड़े समय में, बहुत अधिक ऊर्जा कहीं नहीं जारी होती है, जो बहुत खतरनाक है।विशेष रूप से जब सुरक्षा प्रौद्योगिकी और प्रबंधन और नियंत्रण क्षमताओं का विकास पर्याप्त नहीं है, तो प्रत्येक बैटरी की क्षमता को रोकना चाहिए।

दूसरे, एक बार दुर्घटना होने पर, लिथियम-आयन बैटरी के आवरण में लिप्त ऊर्जा अग्निशामकों और बुझाने वाले एजेंटों द्वारा दुर्गम और शक्तिहीन हो जाएगी।वे केवल दुर्घटना की स्थिति में दृश्य को अलग कर सकते हैं और दुर्घटना बैटरी को तब तक प्रतिक्रिया करने की अनुमति देते हैं जब तक कि ऊर्जा समाप्त न हो जाए।

बेशक, सुरक्षा कारणों से, वर्तमान लिथियम आयन बैटरी को कई सुरक्षा उपायों के साथ डिजाइन किया गया है।उदाहरण के रूप में बेलनाकार बैटरी लें।

सुरक्षा वाल्व, जब बैटरी की आंतरिक प्रतिक्रिया सामान्य सीमा से अधिक हो जाती है, तो तापमान बढ़ जाता है, और पक्ष प्रतिक्रिया गैस उत्पन्न होती है, दबाव डिजाइन मूल्य तक पहुंच जाता है, सुरक्षा वाल्व स्वचालित रूप से दबाव छोड़ने के लिए खुलता है।जिस समय सुरक्षा वाल्व खुलता है, बैटरी पूरी तरह से विफल हो जाती है।

थर्मिस्टर, और कुछ कोशिकाएँ थर्मिस्टर से सुसज्जित हैं।एक बार अतिवृद्धि होने के बाद, प्रतिरोध एक निश्चित तापमान तक पहुंचने के बाद, प्रतिरोध मूल्य तेजी से बढ़ता है, और लूप में करंट बढ़ता है, जिससे आगे का तापमान बढ़ जाता है।

फ्यूज, बैटरी सेल ओवर-करंट फ्यूजेशन फ़ंक्शन के साथ फ्यूज से लैस है, एक बार ओवर-करंट का खतरा होने पर, शातिर दुर्घटनाओं को रोकने के लिए सर्किट डिस्कनेक्ट कर दिया जाता है।

2. ली-आयन बैटरी स्थिरता समस्या

लिथियम-आयन बैटरी को एक बड़े हिस्से में नहीं बनाया जा सकता है, इसलिए कई छोटी बैटरी का आयोजन किया जाना चाहिए।हर कोई कड़ी मेहनत कर सकता है और एक-दूसरे के साथ सहयोग कर सकता है, और वे इलेक्ट्रिक कारों के साथ भी उड़ सकते हैं।इस समय, हमें एक समस्या, स्थिरता का सामना करना पड़ता है।

सुसंगत क्यों हो?

हमारा दैनिक प्रासंगिक अनुभव यह है कि यदि दो सूखी बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुव जुड़े हुए हैं, तो टॉर्च प्रकाश उत्सर्जित कर सकती है।जो समान और असंगत चीजों की परवाह करता है।लिथियम-आयन बैटरी के बड़े पैमाने पर आवेदन इतना सरल नहीं है।

लिथियम-आयन बैटरी मापदंडों की असंगति मुख्य रूप से क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध, और खुले सर्किट वोल्टेज की असंगति को संदर्भित करती है।यदि असंगत बैटरी को श्रृंखला में एक साथ उपयोग किया जाता है, तो निम्नलिखित समस्याएं होंगी।

1) क्षमता हानि।एकल कोशिकाएँ बैटरी पैक बनाती हैं।क्षमता "बैरल सिद्धांत" के अनुरूप है।सबसे खराब सेल की क्षमता पूरे बैटरी पैक की क्षमता निर्धारित करती है।

बैटरी को ओवरचार्जिंग और ओवरडिस्कार्जिंग से बचाने के लिए, बैटरी प्रबंधन प्रणाली का तर्क निम्नानुसार सेट किया गया है: डिस्चार्ज करते समय, जब सबसे कम सेल वोल्टेज डिस्चार्ज कट-ऑफ वोल्टेज तक पहुंचता है, तो पूरे बैटरी पैक का निर्वहन बंद हो जाता है;चार्ज करते समय, जब उच्चतम सेल वोल्टेज चार्ज कट-ऑफ वोल्टेज तक पहुंच जाता है तो चार्जिंग बंद कर दें।

एक उदाहरण के रूप में श्रृंखला में दो बैटरी लें।एक बैटरी की क्षमता C है, और दूसरे की क्षमता केवल 0.9C है।एक श्रृंखला कनेक्शन में, दो बैटरी एक ही करंट पास करती हैं।

चार्ज करते समय, छोटी क्षमता वाली बैटरी को पहले पूरी तरह से चार्ज किया जाना चाहिए, और चार्जिंग कट-ऑफ स्थिति तक पहुंच जाती है, और सिस्टम चार्ज नहीं करना जारी रखेगा।डिस्चार्ज करते समय, एक छोटी क्षमता वाली बैटरी को पहले सभी उपलब्ध ऊर्जा का उत्सर्जन करना चाहिए, और सिस्टम तुरंत निर्वहन बंद कर देता है।

इस तरह, छोटी क्षमता वाली बैटरियों को हमेशा पूरी तरह से डिस्चार्ज किया जाता है, जबकि बड़ी क्षमता वाली बैटरियां हमेशा क्षमता के हिस्से का उपयोग करती हैं।पूरे बैटरी पैक की क्षमता का हिस्सा हमेशा निष्क्रिय होता है

2) जीवन हानि, इसी तरह, बैटरी पैक का जीवन सबसे कम जीवन के साथ सेल द्वारा निर्धारित किया जाता है।यह बहुत कम संभावना है कि सबसे कम जीवन काल वाला सेल एक छोटी क्षमता वाला सेल है।छोटी क्षमता की बैटरियों को पूरी तरह से चार्ज किया जाता है और हर बार डिस्चार्ज किया जाता है, और आउटपुट बहुत मजबूत होता है, जो पहले जीवन के फोकस तक पहुंचने की संभावना है।बैटरी सेल का जीवन समाप्त हो गया है, और एक साथ वेल्डेड बैटरी कोशिकाओं का एक समूह मर जाएगा।

3) आंतरिक प्रतिरोध बढ़ता है, एक ही वर्तमान विभिन्न आंतरिक प्रतिरोधों के माध्यम से बहता है, और बड़े आंतरिक प्रतिरोध वाली कोशिकाएं अधिक गर्मी उत्पन्न करती हैं।बैटरी का तापमान बहुत अधिक है, जिससे गिरावट की दर में तेजी आई है, और आंतरिक प्रतिरोध में और वृद्धि होगी।आंतरिक प्रतिरोध और तापमान वृद्धि नकारात्मक प्रतिक्रिया की एक जोड़ी बनाते हैं, जो उच्च आंतरिक प्रतिरोध कोशिकाओं के बिगड़ने को तेज करता है।

उपरोक्त तीन पैरामीटर पूरी तरह से स्वतंत्र नहीं हैं।एक गहरी उम्र बढ़ने की डिग्री के साथ बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बड़ा है, और क्षमता क्षीणन भी अधिक है।अलग-अलग स्पष्टीकरण, बस स्पष्ट रूप से उनके प्रभाव की दिशाओं को व्यक्त करने के लिए।

3. विसंगतियों से कैसे निपटें

बैटरी कोर प्रदर्शन की असंगति उत्पादन प्रक्रिया के दौरान बनती है और उपयोग के दौरान गहरी हो जाती है।समान बैटरी पैक में बैटरी की कोशिकाएं हमेशा कमजोर के लिए कमजोर होती हैं, और त्वरित दर पर कमजोर हो जाती हैं।उम्र बढ़ने की डिग्री के रूप में एकल कोशिकाओं के बीच मापदंडों के फैलाव की डिग्री बढ़ जाती है।

वर्तमान में, इंजीनियरों को एकल कोशिकाओं की असंगति से निपटने के लिए तीन पहलुओं पर विचार करना चाहिए।एकल बैटरी छँटाई, समूहन के बाद थर्मल प्रबंधन, बैटरी प्रबंधन प्रणाली असंगति प्रदान करती है जब थोड़ी मात्रा में असंगति होती है।

1) सॉर्टिंग

सिद्धांत में बैटरी के विभिन्न बैचों का एक साथ उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।यहां तक ​​कि एक ही बैच की बैटरी की जांच की जानी चाहिए, और अपेक्षाकृत केंद्रित मापदंडों वाली बैटरी को बैटरी पैक और उसी बैटरी पैक में रखा जाता है।

छांटने का उद्देश्य समान मापदंडों वाले कोशिकाओं का चयन करना है।छंटाई विधि का कई वर्षों से अध्ययन किया गया है, और इसे मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: स्थिर छँटाई और गतिशील छँटाई।

स्टेटिक सॉर्टिंग ओपन सर्किट वोल्टेज, आंतरिक प्रतिरोध, क्षमता और कोशिकाओं के अन्य विशिष्ट मापदंडों को स्क्रीन करने के लिए है, लक्ष्य मापदंडों का चयन करें, सांख्यिकीय एल्गोरिदम शुरू करें, स्क्रीनिंग मानदंड सेट करें, और अंत में कोशिकाओं के एक ही बैच को कई समूहों में विभाजित करें।

गतिशील स्क्रीनिंग चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान बैटरी सेल की विशेषताओं पर आधारित है।कुछ निरंतर चालू और निरंतर वोल्टेज चार्जिंग प्रक्रिया का चयन करते हैं, कुछ पल्स शॉक चार्ज और डिस्चार्ज प्रक्रिया का चयन करते हैं, और कुछ अपने स्वयं के चार्जिंग और निर्वहन वक्रों की तुलना करते हैं।रिश्ते।

डायनामिक और स्टैटिक छँटाई को मिलाकर, स्थिर स्क्रीनिंग का उपयोग प्रारंभिक समूहन के लिए किया जाता है, और इस आधार पर डायनामिक स्क्रीनिंग की जाती है, ताकि अधिक समूहों को विभाजित किया जा सके और स्क्रीनिंग सटीकता अधिक हो, लेकिन लागत तदनुसार बढ़ेगी।

यहां पावर लिथियम आयन बैटरी के उत्पादन पैमाने के महत्व का एक छोटा सा प्रतिबिंब है।बड़े पैमाने पर शिपमेंट निर्माताओं को बेहतर प्रदर्शन के साथ महीन छँटाई करने और बैटरी पैक प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।यदि आउटपुट बहुत छोटा है और बहुत सारे समूह हैं, तो एक बैच को बैटरी पैक से सुसज्जित नहीं किया जा सकता है, और सबसे अच्छी विधि का उपयोग नहीं किया जाएगा।

2) थर्मल प्रबंधन

असंगत आंतरिक प्रतिरोध वाली बैटरी के लिए, अलग-अलग गर्मी की समस्या दिखाई देती है।थर्मल प्रबंधन प्रणाली के अलावा एक छोटी सी सीमा में रखने के लिए पूरे बैटरी पैक के तापमान अंतर को समायोजित कर सकते हैं।अधिक गर्मी उत्पन्न करने वाली कोशिकाओं में अभी भी उच्च तापमान वृद्धि होगी, लेकिन अन्य कोशिकाओं से अलग नहीं होगी, और गिरावट के स्तर में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं होगा।

3) संतुलन

बैटरी कोशिकाओं की असंगति, कुछ बैटरी कोशिकाओं के टर्मिनल वोल्टेज हमेशा अन्य बैटरी कोशिकाओं से आगे होते हैं, जो पहले नियंत्रण सीमा तक पहुंचते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पूरी प्रणाली की क्षमता घट जाती है।इस समस्या को हल करने के लिए, बैटरी प्रबंधन प्रणाली बीएमएस ने एक संतुलन समारोह तैयार किया है।

एक निश्चित सेल पहले चार्जिंग-कट वोल्टेज तक पहुंचती है, जबकि अन्य कोशिकाओं का वोल्टेज स्पष्ट रूप से पीछे रहता है।BMS चार्ज इक्वलाइजेशन फंक्शन को सक्रिय करता है, या हाई-वोल्टेज सेल की पावर के हिस्से को डिस्चार्ज करने के लिए रेसिस्टर को कनेक्ट करता है, या एनर्जी को ट्रांसफर कर देता है और इसे कम पर डाल देता है। वोल्टेज सेल ऊपर जाता है।इस तरह, चार्ज कट-ऑफ की स्थिति को हटा दिया जाता है, चार्जिंग प्रक्रिया पुनरारंभ होती है, और बैटरी पैक को अधिक शक्ति के साथ चार्ज किया जाता है।

अब तक, बैटरी की असंगति अभी भी उद्योग में अनुसंधान का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है।कोई फर्क नहीं पड़ता कि बैटरी सेल की ऊर्जा घनत्व कितना अधिक है, बैटरी पैक क्षमता बहुत कम हो जाएगी यदि यह असंगतता का सामना करती है।