リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、安全上の理由から、一般的に体積はあまり大きく設計されませんが、多数の単一のリン酸鉄リチウムセルを導電コネクタを介して直列および並列に電源に接続し、ソーラーリチウム電池モジュールを形成しますが、これには一貫性の問題が伴います。
矛盾ソーラーリチウム電池パラメータには通常、容量、内部抵抗、開回路電圧の不一致が含まれます。バッテリーセルの性能の不一致は、製造プロセスで形成され、使用プロセスでさらに悪化します。同じバッテリーパック内のセルは、常に弱くなっており、さらに弱くなり、モノマーセル間のパラメータの分散度合いが深くなるにつれて、老化の度合いが大きくなります。
この記事では、不一致なセルを直列および組み合わせて使用した場合、リチウムイオン バッテリー パックにどのような損害がもたらされるか、また不一致なソーラー リチウム バッテリーの問題にどのように対処すべきかを紹介します。
不安定なソーラーリチウム電池の危険性は何ですか?
太陽光リチウム電池パックの蓄電容量の低下
ソーラーリチウム電池パックの設計では、全体の容量は「バレル原理」に基づいており、最も性能の低いリン酸鉄リチウムセルの容量がソーラーリチウム電池パック全体の容量を決定します。過充電と過放電を防止するため、バッテリー管理システムは以下のロジックを採用しています。
放電時: 単一セルの最低電圧が放電カットオフ電圧に達すると、バッテリーパック全体の放電が停止します。
充電中: 個々の最高電圧が充電カットオフ電圧に達すると、充電が停止します。
さらに、小容量のバッテリーセルを大容量のバッテリーセルと直列に使用すると、小容量のバッテリーセルは常に完全に放電される一方で、大容量のバッテリーセルは常にその容量の一部を使用するため、バッテリーパック全体の容量の一部が常にアイドル状態になります。
太陽光リチウム電池パックの保管寿命の短縮
同様に、リチウム太陽電池寿命が最も短いリン酸鉄リチウムセルに依存します。寿命が最も短いセルは、容量の低いリン酸鉄リチウムセルである可能性が高いです。容量の低いLiFePO4セルは、毎回フル充電とフル放電を繰り返すため、最初に寿命を迎える可能性が高いです。リン酸鉄リチウムセルのグループとして寿命を迎えると、ソーラーリチウムバッテリーパック全体も寿命を迎えます。
太陽電池パックの内部抵抗の増加
内部抵抗の異なるセルに同じ電流を流すと、内部抵抗の高いLiFePO4セルの方がより多くの熱を発生します。これにより太陽電池セルの温度が上昇し、劣化速度が加速し、内部抵抗がさらに増加します。内部抵抗と温度上昇の間には一対の負のフィードバックが形成され、内部抵抗の高いセルの劣化が加速されます。
上記の3つのパラメータは完全に独立しているわけではなく、経年劣化が激しいセルでは内部抵抗が上昇し、容量劣化も大きくなります。これらのパラメータは相互に影響を及ぼしますが、それぞれの影響方向を個別に説明することで、太陽光リチウム電池の不整合による悪影響をより深く理解するのに役立ちます。
リチウム太陽電池の不一致にどう対処するか?
熱管理
内部抵抗が一定でないリン酸鉄リチウムセルは発熱量が異なるという問題に対し、バッテリーパック全体の温度差を一定範囲内に制御する熱管理システムを組み込むことができます。これにより、発熱量の多いセルの温度上昇が依然として高い場合でも、他のセルとの差が大きくなり、劣化レベルに大きな差が生じることはありません。一般的な熱管理システムには、空冷式と液冷式があります。
ソート
選別の目的は、異なるパラメータとバッチのリン酸鉄リチウム電池セルを選別することです。たとえ同じバッチのリン酸鉄リチウム電池セルであっても、電池パック内のリン酸鉄リチウム電池セルの相対濃度のパラメータもスクリーニングする必要があります。選別の方法には、静的選別と動的選別があります。
イコライゼーション
リン酸鉄リチウムセルの不均一性により、一部のセルの端子電圧が他のセルよりも早く制御閾値に達し、システム全体の容量が低下します。バッテリーマネジメントシステムBMSの均等化機能は、この問題を効果的に解決します。
リン酸鉄リチウム電池セルが最初に充電カットオフ電圧に達し、残りのリン酸鉄リチウム電池セルの電圧が遅れている場合、BMSは充電均等化機能を開始するか、抵抗器にアクセスして、高電圧リン酸鉄リチウム電池セルの電力の一部を放電するか、低電圧リン酸鉄リチウム電池セルにエネルギーを移動させます。これにより、充電カットオフ状態が解除され、充電プロセスが再開され、バッテリーパックはより多くの電力で充電できるようになります。
投稿日時: 2024年9月3日