Hva er farene med inkonsistente solcellebatterier i litium?

Litiumionbatteriets energitetthet er høy, og av sikkerhetsmessige årsaker vil det generelle volumet ikke bli utformet for stort. Et antall enkeltstående litiumjernfosfatceller kobles i serie og parallelt til en strømforsyning gjennom ledende kontakter, og danner dermed en solcelledrevet litiumbatterimodul. Dette må imidlertid møte et konsistensproblem.

Inkonsekvens avsolcellebatteri med litiumbatteriParametrene inkluderer vanligvis kapasitet, intern motstand, inkonsekvens i åpen kretsspenning og inkonsekvens i battericellens ytelse. Disse parametrene dannes i produksjonsprosessen og forverres ytterligere under bruk. Den samme batteripakken i cellen er alltid svakere, og den blir akselerert, og parameterne mellom monomercellene blir svakere, og aldringsgraden øker med økende grad.

Relatert lesning: Hva er konsistensen til et solcellebatteri med litiumbatteri?

Denne artikkelen vil introdusere inkonsistente celler når de brukes i serie og sammen, hvilken skade som vil bli påført litiumionbatteripakken og hvordan vi bør håndtere problemet med inkonsistente solcellebatterier.

Hva er farene med inkonsekvente solcellebatterier?

Tap av lagringskapasitet til solcellebatteripakke med litiumbatterier

I utformingen av solcellebatterier for litiumbatterier er den totale kapasiteten i tråd med «tønneprinsippet». Kapasiteten til den verste litiumjernfosfatcellen bestemmer kapasiteten til hele solcellebatteriet for litiumbatterier. For å forhindre overlading og overutlading vil batteristyringssystemet bruke følgende logikk:

Ved utlading: Når den laveste enkeltcellespenningen når utladningsspenningen, stopper hele batteripakken utladingen;
Under lading: Når den høyeste individuelle spenningen berører ladeavstengningsspenningen, stoppes ladingen.

I tillegg, når battericellen med mindre kapasitet brukes i serie med battericellen med større kapasitet, vil battericellen med mindre kapasitet alltid være fullstendig utladet, mens battericellen med større kapasitet alltid vil bruke deler av kapasiteten sin, noe som resulterer i at kapasiteten til hele batteripakken alltid har en del av kapasiteten sin i inaktiv tilstand.

Redusert lagringstid for solcellebatteripakker med litiumbatterier

På samme måte er levetiden til enlitium solcellebatteriavhenger av litiumjernfosfatcellen med kortest levetid. Det er sannsynlig at cellen med kortest levetid er litiumjernfosfatcellen med lav kapasitet. LiFePO4-cellen med lavere kapasitet er sannsynligvis den første som når slutten av levetiden sin fordi den lades og utlades fullt hver gang. Når den sveises sammen som en gruppe litiumjernfosfatceller ved slutten av levetiden, vil hele solcellebatteripakken for litiumjernfosfat også følge slutten av levetiden.

Økning i indre motstand i solcellebatteripakker

Når den samme strømmen flyter gjennom celler med ulik indre motstand, genererer LiFePO4-cellen med høyere indre motstand mer varme. Dette fører til høy temperatur i solcellen, noe som akselererer forringelseshastigheten og ytterligere øker den indre motstanden. Det dannes et par negative tilbakekoblinger mellom indre motstand og temperaturøkning, noe som akselererer forringelsen av celler med høy indre motstand.

De tre parameterne ovenfor er ikke helt uavhengige, og celler med høy alder har høyere indre motstand og større kapasitetsdegradering. Selv om disse parameterne påvirker hverandre, forklarer de hver for seg deres respektive påvirkningsretninger, noe som bidrar til å bedre forstå skadevirkningene av inkonsistens i solcellebatterier.

Hvordan håndtere inkonsekvens i litium-solbatterier?

Termisk styring

Som svar på problemet med at litiumjernfosfatceller med inkonsistent indre motstand genererer forskjellige mengder varme, kan et termisk styringssystem integreres for å regulere temperaturforskjellen over hele batteripakken slik at temperaturforskjellen holdes innenfor et lite område. På denne måten, selv om cellen som genererer mest varme fortsatt har en høy temperaturøkning, vil den ikke trekke seg vekk fra de andre cellene, og forringelsesnivået vil ikke være vesentlig forskjellig. Vanlige termiske styringssystemer inkluderer luftkjølte og væskekjølte systemer.

Sortering

Formålet med sortering er å skille forskjellige parametere og partier av litiumjernfosfatbatterier gjennom seleksjon. Selv om det er samme parti med litiumjernfosfatbatterier, må parameterne for den relative konsentrasjonen av litiumjernfosfatbatterier i en batteripakke også screenes. Sorteringsmetoder inkluderer statisk sortering og dynamisk sortering.

Utjevning

På grunn av inkonsistensen i litiumjernfosfatceller, vil terminalspenningen til noen celler ligge foran andre celler og nå kontrollterskelen først, noe som resulterer i at kapasiteten til hele systemet blir mindre. Utjevningsfunksjonen til batteristyringssystemet BMS kan løse dette problemet veldig bra.

Når et litiumjernfosfatbatteri først når ladeavstengningsspenningen, mens resten av litiumjernfosfatbatteriets spenning henger etter, vil BMS-en starte ladeutjevningsfunksjonen, eller tilgang til motstanden, for å utlade deler av strømmen til høyspent litiumjernfosfatbattericellen, eller overføre energien til lavspent litiumjernfosfatbattericellen. På denne måten oppheves ladeavstengningstilstanden, ladeprosessen starter på nytt, og batteripakken kan lades med mer strøm.