Energetická hustota lithium-iontové baterie je vysoká, z bezpečnostních důvodů nebude celkový objem navržen příliš velký, ale několik jednotlivých lithium-železitým fosfátem článků je zapojeno sériově a paralelně do napájecího zdroje přes vodivé konektory a tvoří solární lithium-iontový bateriový modul. To však musí čelit problému s konzistencí.
Nekonzistencesolární lithiová baterieMezi parametry obvykle patří kapacita, vnitřní odpor, nekonzistence napětí naprázdno a nekonzistence výkonu bateriového článku, která vzniká ve výrobním procesu. Během používání se baterie dále zhoršuje. Čím slabší je baterie uvnitř článku, tím slabší se zrychluje a čím slabší, tím větší je stupeň rozptylu parametrů mezi monomerním článkem. S prohlubujícím se stupněm stárnutí se zvyšuje i stupeň jeho stárnutí.
Související čtení: Jaká je konzistence solární lithiové baterie?
Tento článek se zaměří na nekonzistentní články při sériovém i společném zapojení, na poškození lithium-iontových baterií a na to, jak bychom se měli s problémem nekonzistentních solárních lithiových baterií vypořádat.
Jaká jsou rizika nekonzistentních solárních lithiových baterií?
Ztráta úložné kapacity solárního lithiového akumulátoru
Při konstrukci solárních lithiových baterií je celková kapacita v souladu s „principem sudu“, kapacita nejhoršího lithium-železitý fosfátového článku určuje kapacitu celého solárního lithiového akumulátoru. Aby se zabránilo přebíjení a nadměrnému vybíjení, systém správy baterií používá následující logiku:
Při vybíjení: když nejnižší napětí jednoho článku dosáhne mezního napětí vybíjení, celá baterie se přestane vybíjet;
Během nabíjení: když nejvyšší individuální napětí dosáhne mezního napětí nabíjení, nabíjení se zastaví.
Kromě toho, když je článek baterie s menší kapacitou použit sériově s článkem baterie s větší kapacitou, článek baterie s menší kapacitou bude vždy plně vybitý, zatímco článek baterie s větší kapacitou bude vždy využívat část své kapacity, což má za následek, že celá baterie bude mít vždy část své kapacity v klidovém stavu.
Zkrácená životnost solárních lithiových baterií
Podobně i životnostlithiová solární baterieZáleží na lithium-železitophosfátovém článku s nejkratší životností. Je pravděpodobné, že článek s nejkratší životností je lithium-železitophosfátový článek s nízkou kapacitou. LiFePO4 článek s nižší kapacitou pravděpodobně dosáhne konce své životnosti jako první, protože se pokaždé plně nabíjí a vybíjí. Pokud jsou lithium-železitophosfátové články svařeny jako skupina, dosáhne konce své životnosti i celá solární lithiová baterie.
Zvýšení vnitřního odporu solárních baterií
Když stejný proud protéká články s různým vnitřním odporem, článek LiFePO4 s vyšším vnitřním odporem generuje více tepla. To vede k vysoké teplotě solárního článku, což urychluje rychlost opotřebení a dále zvyšuje vnitřní odpor. Mezi vnitřním odporem a nárůstem teploty se vytvoří dvojice negativních zpětných vazeb, což urychluje opotřebení článků s vysokým vnitřním odporem.
Výše uvedené tři parametry nejsou zcela nezávislé a silně stárnoucí články mají vyšší vnitřní odpor a větší degradaci kapacity. Ačkoli se tyto parametry navzájem ovlivňují, samostatně vysvětlují směr svého vlivu a pomáhají lépe pochopit škodlivé účinky nekonzistentních solárních lithiových baterií.
Jak se vypořádat s nekonzistencí lithiové solární baterie?
Tepelný management
V reakci na problém, že lithium-železité fosfátové články s nekonzistentním vnitřním odporem generují různé množství tepla, lze začlenit systém tepelného řízení, který reguluje teplotní rozdíl v celém bateriovém bloku tak, aby se teplotní rozdíl udržoval v malém rozsahu. Tímto způsobem, i když článek, který generuje více tepla, stále vykazuje vysoký nárůst teploty, neoddělí se od ostatních článků a úroveň opotřebení se nebude významně lišit. Mezi běžné systémy tepelného řízení patří vzduchem chlazené a kapalinou chlazené systémy.
Řazení
Účelem třídění je oddělit různé parametry a šarže lithium-železito-fosfátových bateriových článků pomocí selekce. I když se jedná o stejnou šarži lithium-železito-fosfátových bateriových článků, je také třeba provést screening parametrů relativní koncentrace lithium-železito-fosfátových bateriových článků v bateriovém bloku. Metody třídění zahrnují statické třídění a dynamické třídění.
Vyrovnání
Vzhledem k nekonzistenci lithium-železitophosfátových článků bude svorkové napětí některých článků předbíhat napětí ostatních článků a dosáhne regulačního prahu jako první, což má za následek snížení kapacity celého systému. Vyrovnávací funkce systému správy baterií BMS dokáže tento problém velmi dobře vyřešit.
Když článek lithium-železo-fosfátové baterie jako první dosáhne napětí pro vypnutí nabíjení, zatímco zbytek napětí článku lithium-železo-fosfátové baterie zaostává, BMS spustí funkci vyrovnávání nabíjení nebo přístup k rezistoru, aby vybil část energie vysokonapěťového článku lithium-železo-fosfátové baterie nebo přenesl energii do nízkonapěťového článku lithium-železo-fosfátové baterie. Tímto způsobem se podmínka vypnutí nabíjení zruší, proces nabíjení se znovu spustí a baterii lze nabít s větším výkonem.
Čas zveřejnění: 3. září 2024