Millised on ebajärjekindlate päikeseenergia liitiumakude ohud?

Liitiumioonaku energiatihedus on kõrge ja ohutuskaalutlustel ei tohiks üldist mahtu liiga suureks projekteerida, vaid mitu üksikut liitiumraudfosfaatrakku ühendatakse juhtivate pistikute kaudu järjestikku ja paralleelselt toiteallikaks, moodustades päikeseenergial töötava liitiumaku mooduli. See aga peab tegelema järjepidevuse probleemiga.

Vastuolupäikeseenergia liitiumakuParameetrite hulka kuuluvad tavaliselt mahutavus, sisetakistus, avatud vooluringi pinge ebajärjekindlus ja akuelemendi jõudluse ebajärjekindlus. Need tekivad tootmisprotsessis ja süvenevad kasutamise käigus veelgi. Sama akuelemendi sees nõrgem element nõrgeneb ja nõrgeneb kiiremini. Parameetrite hajuvus monomeerelemendi vahel suureneb koos vananemisastme süvenemisega.

Seotud lugemine: Mis on päikeseenergial töötavate liitiumakude konsistents?

See artikkel tutvustab ebajärjekindlaid elemente, kui neid kasutatakse järjestikku ja koos, millist kahju see liitiumioonakudele tekitab ja kuidas peaksime ebajärjekindlate päikeseenergia liitiumakude probleemiga tegelema.

Millised on ebajärjekindlate päikeseenergia liitiumakude ohud?

Päikeseenergia liitiumaku patareide salvestusmahu kadu

Päikeseenergial töötavate liitiumakude konstruktsioonis on kogumaht kooskõlas "tünnipõhimõttega", kus halvima liitium-raudfosfaatelemendi mahutavus määrab kogu päikeseenergial töötavate liitiumakude mahutavuse. Ülelaadimise ja ületühjenemise vältimiseks kasutab aku haldussüsteem järgmist loogikat:

Tühjendamise ajal: kui üksiku elemendi madalaim pinge jõuab tühjenemise piirpingeni, peatub kogu aku tühjenemine;
Laadimise ajal: kui kõrgeim individuaalne pinge puudutab laadimise väljalülituspinget, laadimine peatatakse.

Lisaks, kui väiksema mahutavusega akuelementi kasutatakse järjestikku suurema mahutavusega akuelemendiga, tühjeneb väiksema mahutavusega akuelement alati täielikult, samas kui suurema mahutavusega akuelement kasutab alati osa oma mahutavusest, mille tulemusel on kogu akupaki mahutavusest alati osa jõudeolekus.

Päikeseenergia liitiumakude lühem säilivusaeg

Samamoodi ka eluiga aliitium-päikesepatareisõltub lühima elueaga liitiumraudfosfaatelemendist. Tõenäoliselt on lühima elueaga väikese mahtuvusega liitiumraudfosfaatelement. Väiksema mahutavusega LiFePO4 element jõuab tõenäoliselt esimesena oma eluea lõppu, kuna see laetakse ja tühjeneb iga kord täielikult. Kui liitiumraudfosfaatelementide rühm keevitatakse eluea lõppemisena, järgneb kogu päikeseenergial töötava liitiumaku paketi eluea lõpp.

Päikesepatareide sisemise takistuse suurenemine

Kui sama vool voolab läbi erineva sisetakistusega elementide, tekitab suurema sisetakistusega LiFePO4 element rohkem soojust. See viib päikesepatarei kõrge temperatuurini, mis kiirendab kulumiskiirust ja suurendab veelgi sisetakistust. Sisetakistuse ja temperatuuri tõusu vahel tekib paar negatiivset tagasisidet, mis kiirendab suure sisetakistusega elementide kulumist.

Ülaltoodud kolm parameetrit ei ole täiesti sõltumatud ning sügavalt vananenud elementidel on suurem sisetakistus ja suurem mahtuvuse langus. Kuigi need parameetrid mõjutavad üksteist, selgitavad need eraldi oma vastavat mõju suunda ja aitavad paremini mõista päikeseenergial töötavate liitiumakude ebajärjekindluse kahjulikku mõju.

Kuidas toime tulla liitium-päikesepatareide ebajärjekindlusega?

Termohaldus

Probleemi lahendamiseks, et liitiumraudfosfaat-akudel on ebaühtlane sisetakistus ja need tekitavad erinevat soojust, saab lisada termohaldussüsteemi, mis reguleerib temperatuuride erinevust kogu akupakis nii, et temperatuuride erinevus püsiks väikeses vahemikus. Sel viisil, isegi kui rohkem soojust genereeriva aku temperatuur tõuseb, ei tõmbu see teistest akudest eemale ja kulumisaste ei erine oluliselt. Levinud termohaldussüsteemide hulka kuuluvad õhkjahutusega ja vedelikjahutusega süsteemid.

Sorteerimine

Sorteerimise eesmärk on liitium-raudfosfaat akuelementide erinevate parameetrite ja partiide eraldamine valiku abil. Isegi kui liitium-raudfosfaat akuelementide partii on sama, tuleb ka liitium-raudfosfaat akuelementide suhtelise kontsentratsiooni parameetreid akupakis sõeluda. Sorteerimismeetodite hulka kuuluvad staatiline ja dünaamiline sorteerimine.

Võrdsustamine

Liitium-raudfosfaat-elementide ebajärjekindluse tõttu on mõne elemendi klemmpinge teistest eespool ja jõuab esimesena juhtimisläveni, mille tulemusel kogu süsteemi mahtuvus väheneb. Aku haldussüsteemi BMS ekvalaiserfunktsioon suudab selle probleemi väga hästi lahendada.

Kui liitium-raudfosfaat aku jõuab esimesena laadimise väljalülituspingeni, samal ajal kui ülejäänud liitium-raudfosfaat aku elemendi pinge jääb maha, käivitab BMS laadimise tasakaalustamise funktsiooni või pääseb ligi takistile, et tühjendada osa kõrgepinge liitium-raudfosfaat aku elemendi energiast või kanda energia üle madalpinge liitium-raudfosfaat aku elemendile. Sel viisil laadimise väljalülituse tingimus tühistatakse, laadimisprotsess algab uuesti ja akupakki saab laadida suurema võimsusega.