Lityum ion akkumulýatorlary, köpleriň pikir edişleri ýaly hakykatdanam güýç öndürmeýär. Edýän zatlary, elektrik energiýasyny tersine elektrokimiki reaksiýalar arkaly saklamak, daşarky zynjyr tok talap edende goýbermek. Bu barada bulaşyklyk, dizaýn ýygnaklarynda, esasanam kimdir biri ilkinji gezek batareýa paketini ulaltjak bolanda ýüze çykýar.
Zyňylanda iki zat bolýar. Ilki bilen litiý ionlary otrisatel elektroddan (anoddan) elektrolit we bölüji arkaly polo positiveitel elektroda (katod) geçýär. Ikinjiden, elektronlar daşarky zynjyrdan anoddan katoda geçýär we peýdaly işleri edýär. Zarýad berlende, ionlary we elektronlary ters tarapa hereket etmäge mejbur edýän daşarky naprýa .eniýäni ulanyp, prosesi tersleşdirýärsiňiz.
Öýjügiň öndürýän naprýa .eniýesi tutuşlygyna saýlan elektrod materiallaryňyza we olaryň degişli elektrokimiki potensialyna baglydyr. Loadük ýok tekjede oturan täze öýjük, litiý ion himiýa kärhanalarynyň köpüsi üçin açyk - zynjyr naprýa {eniýesini - görkezer, ýöne bu san zarýadyň ýagdaýyna we temperaturasyna baglylykda aýlanýar. Bir ýük birikdirip, tok çyzyp başlanyňyzdan soň, içerki garşylyk sebäpli naprýa .eniýe peselýär. Näçe düşse, öýjügiň saglygy hakda köp zat aýdýar.
Öýjük himiýasynyň esaslary
Lityum ion öýjükleriniň hemmesi birmeňzeş iş prinsipini paýlaşýar, ýöne himiýa önümleri dürli-dürli bolýar. Katod materialy, öýjügiň öndürijilik aýratynlyklaryny - energiýa dykyzlygyny, kuwwat ukybyny, aýlaw ömrüni, ýylylyk durnuklylygyny we bahasyny kesgitleýär.
Gatlakly oksid katodlary ilkinji täjirçilik himiýasydy. “Sony” olary 1991-nji ýylda LiCoO₂ (litiý kobalt oksidi) bilen tanyşdyrdy, ol henizem sarp ediş elektronikasynda energiýa dykyzlygy çykdajylardan ýa-da howpsuzlyk çäklerinden has möhümdir. Bu öýjükler öýjük derejesinde takmynan 150-200 Wh / kg gaplaýarlar. Kobalt gymmat bolsa-da, himiýa 150 derejeden ýokary durnuksyz bolýar. Termiki gaçmagyň ulanylan öýjüklerde 130 dereje pes temperaturada başlandygyny gördük.
Has gowy howpsuzlyk we arzan çykdajy üçin hereketlendiriji - 1990-njy ýyllaryň ortalarynda LiMn₂O₄ (litiý marganes oksidi) getirdi. Marganes hapa arzan we şpil gurluşy has durnuklydyr. Adatça 250 dereje geçýänçä bu öýjükler gaçmaz. Söwda? Energiýanyň dykyzlygy 100-120 Wh / kg-a çenli azalýar we marganes wagtyň geçmegi bilen, esasanam ýokary temperaturalarda elektrolitlere erär. Sikl ömri ejir çekýär - kuwwat 80% -den aşak düşmezden ozal 300-700 sikllere seredýärsiňiz.
LiFePO₄ (litiý demir fosfat) 2001-nji ýylda görkezilip, howpsuzlyk söhbetdeşligini üýtgetdi. Zeýtun gurluşy termiki taýdan gaty -; malylylyk gaçmagy 270 dereje ýokary bolýança ýüze çykmaýar, hatda şonda-da az zorlukly bolýar. Sikl ömri ajaýyp-2, 000+ siklleri 80% -e çenli adaty we käbir öýjükler 5000 aýlawda synagdan geçirildi. Zyýanly tarapy naprýatageeniýe: diňe 3,2V nominal, energiýa dykyzlygy 90-120 Wh / kg bilen çäklenýär. Şeýle hem, fosfat patent ýagdaýy ýyllar boýy bulaşykdy.
NMC (litiý nikel marganes kobalt oksidi) we NCA (litiý nikel kobalt alýumin oksidi) "deňagramly" himiýa hökmünde ýüze çykdy. Nikel, marganes we kobalt dürli nisbatlarda - garyşdyryp, NMC 111, 532, 622 we 811 bolýar, bu ýerde sanlar metal düzümini görkezýär -. Nikeliň has ýokary mukdary energiýa dykyzlygyny 200-250 Wh / kg çenli ýokarlandyrýar, ýöne ýylylyk durnuklylygy we aýlaw ömri üçin. NMC 811 öýjükleri 250 Wh / kg urup biler, ýöne has seresaply ýylylyk dolandyryşyna mätäç.
Anod tarapynda, grafit birinji günden bäri standart bolup gelýär. Nazary kuwwaty 372 mAh / g, täjirçilik öýjükleri adatça 340-360 mAh / g ýetýär. Lityum zarýad berlende grafen gatlaklarynyň arasynda birleşýär we grafitiň göwrümini takmynan 10% giňeldýär. Bu mehaniki stres welosiped sürmekden kuwwatyň azalmagyna kömek edýär.
Silikon anodlar on bäş ýyl töweregi wagt bäri "indiki uly zat". Silikonyň teoretiki kuwwaty 4200 mAh / g {{3} graf grafitden on esse köp. Mesele, kremniý litiý siňdirende 300% giňelýär. Bu birnäçe siklden soň anody bölýär. Häzirki çemeleşmeler, giňelmegi dolandyrmak üçin kremniniň - grafit kremniniň düzümi bilen 10% -den pes garyndylary ulanýar. Şeýle-de bolsa, ilkinji - sikliň yzyna gaýtaryp bolmajak kuwwat ýitgisi, sap grafit üçin 5-10% garşy kremniý saklaýan anodlarda 15 - 25% işleýär.
Öýjük gurluşygy we formatlary
Silindr görnüşli öýjükler, köplenç "batareýa" diýip pikir edenlerinde surata düşýän bolsa gerek. Noutbuk öndürijileri 2000-nji ýyllaryň başynda standartlaşdyrylandan soň 18650 formaty (diametri 18mm, uzynlygy 65mm) hemme ýerde ýaýrap başlady. Tesla müňlerçe asyl Roadster-de meşhurlyk gazandy. Adaty 18650 kuwwat himiýa we energiýa ýa-da güýç üçin optimizasiýa baglylykda 2000-3500 mAh işleýär.
Tesla we Panasonic-iň bilelikde döreden has täze 21700 formaty (4000-5000 mAh) öýjük üçin takmynan 50% köp energiýa hödürleýär. Has uly diametri, işjeň materialyň hereketsiz böleklere (häzirki kollektorlar, enjamlar, howpsuzlyk enjamlary) gatnaşygyny ýokarlandyrýar, gaplama derejesinde energiýa dykyzlygyny ýokarlandyrýar. Önümçilik liniýalary gaýtadan gözden geçirilmelidi, bu bolsa ogullyga almagyň biraz wagt alandygynyň bir bölegidir.
Prizmatik öýjükler awtoulag pudagynyň giňişligi has gowy ulanmak isleginden gelip çykýar. Bir gutyny silindrler bilen dolduryp, boş ýerleri goýmagyň ýerine, netijeli ýygnanan gönüburçly öýjükleri ýasaýarsyňyz. Awtoulag - derejeli prizmatik öýjükler 20Ah-dan 100Ah-a çenli. Theylylyk - gaplamak nukdaýnazaryndan dolandyrmak has aňsat, sebäbi sowadyjy plitalary göni tekiz taraplara goýup bilersiňiz. Zyýanly tarapy, ýumurtgalaryňyzyň hemmesini has az sebetde aldyňyz - eger bir uly prizmatik öýjük şowsuz bolsa, bir kiçijik silindr öýjüginiň işlemezliginden has köp güýjüňizi ýitirersiňiz.
Torba öýjükleri metaly düýbünden ýok edip, giňişlik netijeliligi ideýasyny hasam alýarlar. Öýjük çeýe alýumin {{1} am laminat halta bilen möhürlenendir. Bu, prizmatik gap bilen deňeşdirilende 10 - 15% agram tygşytlaýar we formaty gaty çeýe - olary programmanyň talap edýän islendik ululygyny ýa-da görnüşini edip bilersiňiz. EV öndürijileri olary halaýarlar, sebäbi olary göni sowadyjy tabaklara ýerleşdirip bilersiňiz. Gowşaklygy mehaniki: welosiped sürýän wagty elektrodyň delaminasiýasynyň öňüni almak üçin daşarky gysyş gerek, we deşilen zeperlerden has ejiz.
Aýralyk tehnologiýasy
Aýyryjy kän bir ünsi çekenok, ýöne iň möhüm howpsuzlyk bölegi. Bu inçe (16 - 25 μm) gözenekli membranadyr, litiý ionlarynyň geçmegine ýol açanda anod we katod degmez. Irki bölüjiler bir gatly polietilen (PE) ýa-da polipropilen (PP) bolupdyr.
Häzirki zaman ýokary - öndürijilik bölüjileri, adatça PP / PE / PP üçburç gurluşlary ulanýarlar. PE gatlagy PP (165 dereje) -den has pes eriş nokadyna (135 dereje) eýe. Öýjük gyzyp başlasa, PE ereýär we gözenekleri doldurýar, temperatura howply derejä ýetmänkä ion transportyny ýapýar. Muňa termiki ýapyk diýilýär we termal gaçmazdan ozal iň soňky gorag setiriňiz.
Keramika {{0} ated örtülen bölüjiler başga bir howpsuzlyk çägini goşýar. Aýradyjynyň bir ýa-da iki tarapynda alýumin ýa-da beýleki keramiki bölejikleriň inçe (2 - 4 μm) örtügi, polimer erese-de gurluş bitewiligini saklaýar. Örtük, ion transportynyň dowam etmegine ýeterlik derejede gözeneklidir, ýöne 150 gradusdan ýokary temperaturalarda-da elektrodyň gysga - aýlanmagynyň öňüni alýar. Zyýanly tarapy {{8} er keramiki {{10} ated örtülen aýyryjylar 2-3 standard adaty bölüjileriň bahasy we birneme ýokary impedans.
Gözenek adatça 40 - 50% işleýär. Örän pes we ion garşylygy ýokarlanýar, güýç kuwwatyny çäklendirýär. Örän ýokary we mehaniki güýç ejir çekýär. Gözenegiň ululygyny paýlamak meselesi; Gurli belgisi (howanyň geçirijilik synagy) adaty bir spes. EV derejeli bölüjileriň köpüsi 200-400 sekunt / 100cc.
Elektrolit düzümi we goşundylar
Lityum ion öýjügindäki elektrolit, pikir edişiňizden has çylşyrymly. Esasy formulasy, adatça organiki karbonatlaryň garyndysynda erän öýjükleriň 95% + {{4} cells LiPF₆ (litiý heksafluorofosfat) litiý duzudyr. Adaty erginlere etilen karbonat (EC), dimetil karbonat (DMC), dietil karbonat (DEC) we etil metil karbonat (EMC) degişlidir.
LiPF₆ konsentrasiýasy, adatça, 1,0 - 1,2 M (molar) töweregi. Has ýokary konsentrasiýa ion geçirijiligini bir nokada çenli gowulandyrýar, ýöne 1,3 M-den ýokary bolsa, pes temperaturada duz ýagmagy başlaýar. LiPF₆ meselesi - çyglylygy - duýgur we 60 gradus {{8} above-dan ýokary çüýräp başlaýar, ýöne LiBOB ýa-da LiFSI ýaly alternatiwalar entek çykdajy ýa-da başga söwda sebäpli göçürilmedi.
Karbonat ergininiň garyndysy programma üçin düzülýär. EC ýokary dielektrik hemişelik we gowy SEI {{1} ing emele getiriji häsiýetlere eýedir, ýöne 36 dereje doňýar. Pes - temperatura öndürijiligini saklamak üçin ony DMC ýa-da EMC ýaly pes {{4} c ýapyşykly karbonatlar bilen garyşdyrmaly. Adaty bir formula EC: DMC 1: 1 ýa-da EC: EMC 3: 7 bolup biler. Takyk gatnaşygy eýeçilikli we ýakyndan goralýar.
Goşundylar hakyky himiýa jadysynyň bolýan ýeri. Häzirki zaman elektrolitlerinde SEI emele gelişini üýtgedýän, artykmaç zarýad bermegiň öňüni alýan, gaz öndürilmegini basýan ýa-da ýokary - temperatura durnuklylygyny ýokarlandyrýan dürli goşundylaryň agramy boýunça 2 - 5% bar. Winilen karbonat (VC) 1-2% -de grafit anodlarda SEI hilini ýokarlandyrmak üçin ähliumumydyr. Floroetilen karbonat (FEC) kremnini öz içine alýan anodlar üçin has gowy işleýär. Bu birleşmeler ilkibaşdaky zarýad beriş sikllerinde has az azalýar we anodda ion geçiriji, ýöne elektroniki izolýasiýa goraýjy gatlak emele getirýär.
Bifenil ýa-da sikloheksilbenzol ýaly artykmaç zarýad beriji goşundylar 4,5V töweregi polimerleşip başlaýar we naprýa .eniýäniň mundan beýläk ýokarlanmagynyň öňüni alýan içki awtoulagy döredýär. BMS şowsuz bolsa, bu size belli bir derejede gorag berýär, muňa bil baglamak dizaýn iň oňat tejribe däl.
Gaty elektrolit interfeýsiniň emele gelmegi
SEI, ähtimal, litiý ion batareýasynyň işiniň iň az düşünilen, ýöne iň möhüm tarapydyr. Ilkinji zarýad beriş sikllerinde elektrolit komponentleri anodyň üstünde reaksiýa döredip, passiw gatlak emele getirýär. Bu gatlak gaty möhümdir: ion taýdan geçiriji bolmaly (litiý ionlarynyň geçmegine ýol bermeli), ýöne elektroniki izolýasiýa etmeli (mundan beýläk elektrolitleriň dargamagynyň öňüni almaly). SEI düzümi bulaşyk - onlarça litiý duzlary, organiki birleşmeler we polimerler 10-100 nm galyňlykda bir gatlakda garylan.
Gowy SEI emele gelmegi, 500 gezek aýlanýan öýjügiň we 3000 gezek aýlanýan öýjügiň arasyndaky tapawut. Mesele SEI-iň statik däldigi. Anodyň ses üýtgemegi wagtynda ýarylýar, zyýany bejermek üçin has köp elektrolit we litiý sarp edýän täze ýüzüni açýar. Öýjük bilen mylaýym bolanyňyzda-da welosiped sürmek mümkinçiligi azalýar.
Tigir sürmek, önümçilikde möhüm ädimdir. Öýjükler başlangyç SEI-ni döretmek üçin gözegçilik edilýän temperaturada bir ýa-da birnäçe haýal zarýad - aýlanýar. Formasiýa protokollary eýeçilikli, ýöne adaty - sikl zarýad beriş nyrhlary C / 20-den C / 10 bolup, amal 24-48 sagat dowam edip biler. Öndürijiler mümkin bolan iň durnukly SEI öndürmek üçin emele geliş naprýa .eniýe çäklerini, temperaturany, dynç alyş döwürlerini we tigir sürüş usullaryny optimallaşdyrýarlar. Bu ýalňyş düşünmek, ömrüňizi aýlaýar.
Senenama garramagy - öýjük ýaňy otyrka-da {{1} capacity kuwwatynyň ýitmegi esasan SEI hadysasydyr. SEI açyk aýlawda haýal ösmegini dowam etdirýär, tigirli litiý sarp edýär. Chargeokary zarýadda we ýokary temperaturada saklamak muny çaltlaşdyrýar. 100% SOC we 60 dereje saklanýan öýjük bir ýylda 20% kuwwatyny ýitirip biler, şol bir öýjük 50% SOC we 25 dereje 3% ýitirip biler.
Zarýad bermek protokollary we batareýany dolandyrmak
Lityum ion öýjükleri artykmaç zarýadlara, - akymdan we nädogry temperaturalarda zarýad bermäge duýgur. Şonuň üçin her köp - öýjükli batareýa paketine BMS (batareýany dolandyrmak ulgamy) gerek.
Adaty zarýad beriş usuly hemişelik tok / hemişelik naprýa .eniýedir (CC - CV). CC tapgyrynda, köp öýjükler üçin tok- kesgitlenen nyrhda öýjüge süýşürýärsiňiz, käbir ýokary - güýç öýjükleri 3C ýa-da has köp işledip bilýär. Öýjük zarýad alýarka naprýa .eniýe ýokarlanýar. Naprýatageeniýe iň ýokary çägine ýetende (himiýa kärhanalarynyň köpüsi üçin 4.2V, LFP üçin 3.65V, käbir ýokary - energiýa NMC görnüşleri üçin 4.35V), CV re modeimine geçýärsiňiz. Öýjük doly zarýadyň ýakynlaşmagy bilen tok öçürilýär, adatça tok C / 20 ýa-da C / 50-den aşak düşende kesilýär.
Çalt zarýad bermek has çylşyrymly. Chargeokary zarýad nyrhlary anodda litiý örtügini çaltlaşdyrýar, bu howply {{1} metall metal litiý gaty reaktiw bolup, bölüjiniň içine girýän içki şortiklere ýa-da dendrit emele gelmegine sebäp bolup biler. Howpsuz - zarýad almak üçin naprýatageeniýeniň, tokyň we temperaturanyň litiý örtüginiň başlangyç şertleri bilen nähili täsir edýändigine düşünmeli.
Mesele, litiý örtügini göni möhürlenen öýjükde ölçäp bilmezligiňizdir. Beýleki signallardan göz öňünde tutmaly. Bir çemeleşme, litiý metal salgylanmasy bilen anod potensialyny yzarlamakdyr. Anod potensialy Li / Li⁺ bilen 0V-den pes bolsa, örtük döreýär. Mesele, täjirçilik öýjükleriniň köpüsinde salgylanma elektrodlary ýok.
Çalt zarýad berlende temperaturanyň ýokarlanmagy hem möhümdir. 2C derejesinde zarýad alýan öýjük, işjeň sowadylanda-da içerki temperaturanyň 15 - 20 dereje ýokarlanmagyny görüp biler. Sowuk temperaturalarda bu hakykatdanam peýdaly {{8} cold sowuk öýjügiň (-10 dereje diýiň) güýç güýji gaty pes, ýöne ortaça nyrhlarda (0,5C) zarýad berip gyzdyryp bilseňiz, öndürijilik gowulaşýar. Käbir EV-ler aslynda muny bilgeşleýin edýärler: sowuk howada, sürüjiniň tizlenmegi üçin ýokary güýç talap etmezden ozal batareýany gyzdyrmak üçin gysga ýokary tokly zarýad impulsyny işlederler.
Öýjükleriň deňagramlylygy zerurdyr, sebäbi yzygiderli öýjükler hiç haçan doly gabat gelmeýär. Önümçilik çydamlylygy, - çykaryş nyrhlarynda ownuk tapawutlar we paketdäki termiki gradiýentler naprýa .eniýe süýşmegine sebäp bolýar. Deňagramsyz bir hatar zarýad berseňiz, käbir öýjükler beýlekilerden ýokary naprýa limiteniýe çägine urýarlar. Güýçli öýjükler zarýad berilýär, gowşak öýjükler aşa güýçlendirilýär we öndürijilik ejir çekýär.
Passiw deňagramlylyk ýokary - naprýa .eniýe öýjüklerinden energiýany öçürmek üçin rezistorlary ulanýar. Bu ýönekeý we arzan, ýöne ýylylygy energiýa sarp edýär. Işjeň deňagramlylyk, ýokary öýjüklerden pes öýjüklere energiýa geçirmek üçin DC - DC öwrüjilerini ýa-da kondensatorlary ulanýar. Has täsirli, has çylşyrymly, has gymmat. 400V EV paket üçin passiw deňagramlylyk üznüksiz 50-100W sarp edip biler, bu hereketlendiriji güýji bilen deňeşdirilende ähmiýetsiz, ýöne wagtyň geçmegi bilen köpelýär.
Malylylyk dolandyryş pikirleri
Lityum ion öýjüginde ýylylyk öndürmek üç çeşmeden gelýär: yzyna gaýtaryp bolmaýan ýylylyk (içerki garşylykdan Joule gyzdyrmak), tersine ýylylyk (elektrokimiki reaksiýanyň entropiýa üýtgemegi) we gapdal reaksiýalardan ýylylyk. Pes we orta C - nyrhlarynda tersine ýylylyk agdyklyk edýär. Cokary C - nyrhlarynda yzyna gaýtaryp bolmaýan ýylylyk alýar.
Tersine ýylylyk termini gyzykly, sebäbi SOC-a baglylykda belgini üýtgedýär. Lityum ion himiýalarynyň köpüsi üçin zarýad bermek pes SOC-da ýylylyk döredýär, ýöne ýokary SOC-da ýylylygy siňdirýär. Akymyň tersi. Krossover nokady adatça 50-60% SOC töweregi. Şonuň üçin tok ýeterlik pes bolsa zarýad bermegiň soňky tapgyrynda öýjük temperaturasynyň hakykatdanam peselýändigini görüp bilersiňiz.
Içerki garşylyk temperatura, SOC we garramak bilen üýtgeýär. 25 dereje, täze 18650 öýjügiň 40 - 60 milliohms DC garşylygy bolup biler. -20 dereje, 200-300 milliohma böküp biler. Şonuň üçin sowuk howa EV diapazony gaty peselýär. Diňe pes temperaturalarda himiýa haýal däl, eýsem içerki garşylygyň ýokarlanmagy, öýjügiň içindäki ýylylyk ýaly batareýanyň energiýasynyň köp sarp edilmegini aňladýar.
Malylylyk gaçmagyň çäkleri himiýa baglydyr. NMC öýjükleri üçin ekzotermiki bölüniş reaksiýalary 180-220 dereje töweregi başlaýar. Iş başlansoň, temperatura sekuntda 10-50 dereje ýokarlanyp, 800 dereje ýa-da ondanam ýokary bolup biler. LFP has ygtybarly; malylylyk gaçmagyň başlangyjy 270 dereje + we iň ýokary temperatura has pesdir.
Paketdäki öýjükleriň arasynda köpelmek hakyky howp. Bir öýjük termiki gaçmaga girse, goňşularyny gyzdyrýar. Goňşy öýjükleriň hem gaçmagy sowatmak ukybyna, öýjük aralygyna we izolýasiýa baglydyr. UL 9540A köpeliş synagy, bir öýjügi termiki gaçmaga mejbur etmek we ýanaşyk öýjükleriň yzarlaýandygyna gözegçilik etmek arkaly muny simulasiýa edýär. Gowy paket dizaýnynda bir öýjügiň ýa-da iň kiçi modulyň näsazlygy bar.
Sowuklama strategiýalary dürli-dürli bolýar. Howany sowatmak iň ýönekeý - öýjüklere ýa-da gaplamalara howa urýar. PHEV ýa-da energiýa saklaýyş ulgamlary ýaly pes güýçli dykyzlyk programmalary üçin gowy işleýär. Suwuk sowadyş ýokary - öndürijilikli EV-ler üçin zerurdyr. Dizaýnlaryň köpüsinde sowuk tabaklar ýa-da sowadyjy kanallar arkaly minutda 10-25 litrlik 50:50 suw {{8} ly glikol garyndysy ulanylýar. Giriş temperaturasy adatça 20-35 dereje gözegçilik edilýär. Iň gyzgyn öýjükleriň çalt garramagynyň öňüni almak üçin batareýa paketiniň temperatura gradiýentleri 5 minutdan ýokary bolmaly.
Käbir synag synaglarynda sowadyjy sowadyş, dielektrik suwuklyga çümdürmek ýa-da faza - üýtgetmek materiallary ulanylýar. Sowadyjy sowadyş has köp ýylylygy çykaryp biler, ýöne has çylşyrymly AC ulgamyny talap edýär. Çümdürmek sowadyşynyň ajaýyp ýylylyk geçirijilik koeffisientleri bar (gytaklaýyn suwuk sowatmak üçin 50-150 W / m²K garşy 500-2,000 W / m²K), ýöne möhürlemek we suwuklygyň sazlaşyklylygy kyn. HK-ler passiw işleýär, ýöne ahyrynda saklanýan ýylylygy ret etmeli, şonuň üçin çalt zarýad bermek ýa-da gaty tizlenmek wagtynda esasan wagtlaýyn sowatmaga kömek edýär.
Öndürijiligiň peselmegi we şowsuzlyk rejeleri
Potensialyň peselmegi we impedansyň ösmegi iki esasy zaýalanmak mehanizmidir. Olara bir wagtyň özünde bolup geçýän birnäçe dürli fiziki we himiki prosesler sebäp bolýar.
Anod tarapynda, SEI ösüşi tigirli litiý we elektrolit sarp edýär, garşylygy ýokarlandyrýar. Öýjük pes temperaturada grafit} {}} litiý plitalarda zarýad berilse, biri-birine derek däl-de, ahyrsoňy biri-biri bilen baglanyşanda, grafit gurluşyny bölýär. Bu köplenç yzyna gaýtaryp bolmaýar. Highokary temperaturada baglaýjy dargamak bölejikleriň arasynda elektrik aragatnaşygynyň ýitmegine sebäp bolýar.
Katodyň zaýalanmagy metallaryň eremegini (esasanam LMO-da marganes ýa-da NMC-ni öz içine alýan marganes), gaýtalanýan litiý goýmak / çykarmakdan gurluş üýtgemeleri we ýokary - nikel katodlarynda ýerüsti rekonstruksiýany öz içine alýar. Eredilen geçiş metallary anoda göçýär, ol ýerde SEI ösüşini katalizleýär, şonuň üçin katodyň zaýalanmagy anodyň zaýalanmagyny gytaklaýyn çaltlaşdyrýar.
Elektrolitleriň bölünmegi we gaz öndürmek ýokary woltly we ýokary temperaturada has uly meselelerdir. Adaty gazlara CO₂, CO we karbonat dargamagyndan dürli uglewodorodlar girýär. Torba öýjüklerinde haltaň çişip duranyny görersiňiz. Gaty ýagdaýlary bolan silindr ýa-da prizmatik öýjüklerde, howpsuzlyk desgasy açylýança basyş güýçlenýär (adatça 10-15 barda).
Liteý inwentarlarynyň ýitmegi esasy ýitip barýan mehanizmdir. Her gezek SEI ulalanda ýa-da anodda yzyna gaýtaryp bolmaýan litiý plitalary, tigirli litiý howuzyndan käbir litiý çykarylýar. Ahyrynda gutararsyňyz we kuwwatyňyz peseler.
Içki şortiklerden duýdansyz şowsuzlyklar bolup biler. Şortikleriň köpüsi kiçijik {{1} start kiçijik metal bölejigi bölüjini deşýär ýa-da litiý dendrit ösýär. Gysga bir ýer, zaýalanmagy çaltlaşdyrýan gyzgyn nokady döredýär, bu bolsa has erbetleşýär we oňyn seslenme alarsyňyz. Käwagt gysga ereýän bolsa, öýjügiň özi - sagalýar. Beýleki wagtlar ýylylyk gaçmagyna geçýär.
Dyrnagyň aralaşmagy synaglary (zarýadly öýjükden polat dyrnagy zorlamak) adaty hyýanatçylyk synagydyr. LFP öýjükleri adatça dyrnagyň aralaşmagyndan ýylylyk gaçmagyna girmeýär. NMC öýjükleri köplenç edýär, has gowy bölüjiler we has pes energiýa bilen dizaýnlar käwagt geçip bilýär.
5-nji surat, orta welosiped şertlerinde birnäçe himiýa üçin sikl sanyna garşy sikl sanyny saklaýar (1C zarýad / zarýad, 25 dereje, 100% DOD).
Zarýad ýagdaýy we saglygy bahalandyrmak ýagdaýy
Lityum ion öýjüginde näçe energiýanyň bardygyny göni ölçäp bilmersiňiz. Beýleki ölçeglerden baha bermeli: naprýa .eniýe, tok we temperatura.
Iň ýönekeý SOC baha beriş usuly naprýatageeniýe - esaslanýar. Her himiýada SOC egrisine garşy açyk - zynjyr naprýa .eniýesi bar. Öýjük belli bir wagt dynç alandan soň naprýa .eniýäni ölçäň (wagtlaýyn naprýa .eniýäniň içerki garşylyk çüýremeginden gaçmagy üçin), OCV egrisine gözläň we SOC-ny bilýärsiňiz. Mesele, öýjügiň hakyky programmalarda dynç almagy üçin seýrek wagtyňyz bar.
Coulomb sanamak adaty çemeleşme. Zarýady yzarlamak we çykarmak üçin wagtyň geçmegi bilen tok birleşdirýärsiňiz. Belli bir SOC-dan başlasaňyz, täze SOC-ny islän wagtyňyz hasaplap bilersiňiz. Takyklyk häzirki datçigiňize (± 0,5% adaty) we hakyky kuwwatyny bilmeklige baglydyr. Wagtyň geçmegi bilen ýalňyşlyklar ýygnanýar, şonuň üçin doly zarýad ýa-da zarýad aýlawyny ýerine ýetirip, wagtal-wagtal täzeden işlemeli.
Model - esasly usullar, ekwiwalent zynjyr modelini ýa-da öýjügiň elektrokimiki modelini ulanýar. Terminalyň naprýa .eniýesini we tokyny ölçäp, öz modeliňiz bilen işledýärsiňiz we SOC ýaly içerki ýagdaýlary çykarýarsyňyz. Giňeldilen Kalman süzgüçleri ýa-da şuňa meňzeş döwlet synçylary adaty. Bu çemeleşmeler gaty takyk bolup biler (± 2% SOC ýalňyşlygy), ýöne gowy modelleri we möhüm hasaplaýyş çeşmelerini talap edýär.
SOH-a baha bermek has kyn, sebäbi haýal we kem-kemden peselmegi kesgitlemäge synanyşýarsyňyz. Potensial pese gaçýar we impedansyň ösmegi hökmany suratda biri-biri bilen ýa-da sikl sanlary bilen gönüden-göni baglanyşmaýar. Çalt - çalt zarýadlanan öýjügiň ýokary impedansy bolup biler, ýöne diňe ortaça kuwwaty ýitip biler. Sokary SOC / temperaturada saklanýan öýjük ep-esli peselip biler, ýöne pes impedans ösüşi bolup biler.
Önümçilik amaly, SOH-ny kuwwata baglylykda kesgitlemekden ybarat: asyl kuwwatynyň 80% -inde bir öýjük 80% SOH-da bolýar we bu köplenç EV programmalary üçin - ömrüň soňy - hasaplanýar. Öýjük henizem işleýär, ýöne aralyk 20% azaldy. Energiýa saklaýyş programmalary üçin öýjükler 60-70% SOH çenli ulanylyp bilner.
Käbir BMS-ler döwürleýin kuwwaty barlaýarlar - batareýany pes tizlikde doly boşadýarlar we näçe energiýanyň çykýandygyny ölçýärler. Bu takyk, ýöne çylşyrymly (synag wagtynda batareýa elýeterli däl) we birnäçe sagat dowam edýär. Beýleki çemeleşmeler naprýatageeniýe egrilerinden, impedans ölçeglerinden ýa-da koulombiki netijeliliginden gytaklaýyn baha bermäge synanyşýar.
Içerki garşylygy häzirki impuls ulanmak we naprýatageeniýe sesini ölçemek ýa-da dürli ýygylyklara kiçijik AC signalyny sanamak arkaly ölçäp bolýar (elektrokimiki impedans spektroskopiýasy). EIS has köp maglumat berýär, ýöne täjirçilik BMS-lerinde seýrek duş gelýän ýöriteleşdirilen enjamlary talap edýär.
Ikinji - Durmuş programmalary we gaýtadan işlemek
EV batareýa - ömrüň ({70}- 80%) ahyryna ýetende, az talap edilýän programmalar üçin henizem işleýär. Ikinji ömri batareýany ulanmak, stasionar energiýa saklamak üçin özüne çekiji bolýar.
Ykdysadyýet kyn. Pensiýa çykan paketi synap görmeli, ony täzeden öndürip bilersiňiz (BMS, sowadyş ulgamyny ýa-da zeper ýeten modullary çalşyň), täze programma üçin tassyklamaly we kepillik bermeli. Bularyň hemmesi pul talap edýär. Ikinji - ömrüň manyly bolmagy üçin, täzelenen paket stasionar programma üçin niýetlenen täze paketden ep-esli arzan bolmaly. Kimiň derňewine ynanýandygyňyza baglylykda täzeleniş täze paket bahasynyň 40-50% -inden az bolsa-da çykdajylar bozulýar.
Pensiýa çykan öýjükleri barlamak - ähmiýetsiz. Bir modulda - paralel ýüzlerçe öýjük bolup biler. Olary aýratynlykda synap bilmersiňiz. Moduly birlik hökmünde synap bilersiňiz, ýöne bir erbet öýjük özüni maskalap biler. Käbir zaýalanma reesimlerini weýran ediji synagdan geçirmezden tapmak kyn. Jogapkärçilik soragy hem bar: ikinji - ömri batareýasy ot alsa, kim jogapkär?
Gaýtadan işlemek - durmuş ýolunyň iň soňky -. Häzirki uly - masştabda gaýtadan işlemek pirometallurgiýany (eritmek) ýa-da gidrometallurgiýany (himiki leaching) ulanýar. Pirometallurgiýa has ýönekeý, ýöne has az saýlanylýan {{5} further has arassalanmagy zerur bolan garyşyk metal erginlerini alarsyňyz. Gidrometallurgiýa aýratyn metallary has arassalykda dikeldip biler, ýöne has köp ädim talap edýär we himiki galyndylary döredýär.
Gaýtadan işlemegiň tygşytlylygy metal bahalaryna ep-esli derejede baglydyr. Kobalt gymmatly (takmynan 30 $ - 40 / kg, bahalar gaty üýtgese-de), şonuň üçin kobalt - baý himiýa kärhanalaryny gaýtadan işlemek ykdysady taýdan amatly. Nikel masştabda gaýtadan işlemäge mynasypdyr. Marganes, demir we alýuminiý pes - metaldyr, şonuň üçin gaýtadan işlemek esasan olary poligondan daşlaşdyrmagyň manysy bar. Lityum gyzykly - bu bir kilogram üçin aýratyn gymmat däl, ýöne üpjünçilik çäklendirmeleri dikeldişi özüne çekýär.
Göni gaýtadan işlemek - batareýany sökmek we katod ýa-da anod materialyny demir duzlaryna bölmän göni ulanmak {{1} hot gyzgyn gözleg meýdany. Katod poroşokyny ulanyp boljak görnüşde dikeldip bilseňiz, katod sinteziniň energiýasyny we çykdajylaryny tygşytlardyňyz. Kynçylyklar işjeň materialy häzirki kollektorlardan we baglaýjylardan aýyrmagy we gaýtadan işlenen materialyň dürli öndürijilerden, ýaşlardan we himiýa kärhanalaryndan öýjükleriň garyndysydygy bilen iş salyşmagy öz içine alýar.
