घटक लिथियम बॅटरीच्या आरोग्यावर परिणाम करतात

लिथियम बॅटरीचे वृद्धत्व ही एक दीर्घकालीन क्रमिक प्रक्रिया आहे आणि तापमान, वर्तमान दर आणि कट-ऑफ व्होल्टेज यासारख्या विविध घटकांमुळे बॅटरीचे आरोग्य प्रभावित होते. सध्या, बॅटरीच्या आरोग्य स्थितीचे संशोधन आणि मॉडेलिंग विश्लेषणामध्ये काही यश प्राप्त झाले आहे. संबंधित संशोधनामध्ये बॅटरी डिग्रेडेशन मेकॅनिझम आणि एजिंग फॅक्टर ॲनालिसिस, बॅटरी हेल्थ मॅनेजमेंट, बॅटरी स्टेटस मॉनिटरिंग आणि अंदाज, बॅटरी आयुष्याचा अंदाज इ.

तथापि, आरोग्य मूल्यांकनाच्या लिथियम बॅटरीच्या स्थितीचा तुलनेने संपूर्ण सारांश आणि पुनरावलोकनाचा अद्याप अभाव आहे. हा पेपर पद्धतशीरपणे पाच पैलूंमधून बॅटरीच्या आरोग्याच्या स्थितीची संशोधन स्थिती आणि प्रगती सादर करतो: व्याख्या, परिणाम करणारे घटक, मूल्यमापन मॉडेल, संशोधनातील अडचणी आणि बॅटरीच्या आरोग्याच्या स्थितीचे संशोधन महत्त्व.

1. बॅटरी आरोग्य स्थितीची व्याख्या

बॅटरी SOH नवीन बॅटरीच्या सापेक्ष विद्युत ऊर्जा संचयित करण्यासाठी वर्तमान बॅटरीची क्षमता दर्शवते आणि टक्केवारीच्या स्वरूपात बॅटरीच्या आयुष्याच्या सुरुवातीपासून ते आयुष्याच्या शेवटपर्यंतची स्थिती दर्शवते. बॅटरीचे अनेक कार्यप्रदर्शन निर्देशक आहेत. देश-विदेशात SOH च्या अनेक व्याख्या आहेत, पण संकल्पनेत एकतेचा अभाव आहे. सध्या, SOH ची व्याख्या प्रामुख्याने क्षमता, वीज, अंतर्गत प्रतिकार, सायकल वेळा आणि शिखर शक्ती यासारख्या अनेक पैलूंमध्ये प्रतिबिंबित होते.

1 क्षमता व्याख्या SOH

बॅटरी क्षमता क्षय द्वारे SOH च्या व्याख्येवर बहुतेक साहित्य आहेत आणि SOH ची व्याख्या खालीलप्रमाणे दिली आहे: सूत्रात: केज्ड ही बॅटरीची वर्तमान क्षमता आहे; क्रेटेड म्हणजे बॅटरीची रेट केलेली क्षमता.


2 विद्युत व्याख्या SOH

विजेच्या वापरासाठी SOH ची व्याख्या क्षमतेच्या व्याख्येप्रमाणेच आहे, कारण बॅटरीच्या रेट केलेल्या क्षमतेमध्ये वास्तविक प्रभावी क्षमता आणि कमाल क्षमता असते आणि बॅटरीची वास्तविक क्षमता नाममात्र रेट केलेल्या क्षमतेपेक्षा थोडी वेगळी असते, म्हणून काही साहित्य व्याख्या करतात. बॅटरी डिस्चार्ज क्षमतेच्या दृष्टीकोनातून SOH.


3 अंतर्गत प्रतिकार SOH परिभाषित करते

बॅटरीच्या अंतर्गत प्रतिकारशक्तीमध्ये वाढ होणे हे बॅटरीच्या वृद्धत्वाचे एक महत्त्वपूर्ण प्रकटीकरण आहे आणि ते बॅटरीच्या पुढील वृद्धत्वाचे कारण देखील आहे. अनेक साहित्य SOH परिभाषित करण्यासाठी अंतर्गत प्रतिकार वापरतात.


4 उर्वरित चक्रांची संख्या SOH परिभाषित करते

SOH परिभाषित करण्यासाठी बॅटरी कार्यप्रदर्शन निर्देशक जसे की क्षमता आणि अंतर्गत प्रतिकार वापरण्याव्यतिरिक्त, बॅटरीच्या उर्वरित चक्रांच्या संख्येनुसार बॅटरीचे SOH परिभाषित करणारे साहित्य देखील आहेत.

वरील चार प्रकारच्या बॅटरीच्या SOH व्याख्या साहित्यात तुलनेने सामान्य आहेत. क्षमता आणि विजेची व्याख्या अत्यंत कार्यक्षम आहे, परंतु क्षमता ही बॅटरीची बाह्य कार्यक्षमता आहे, तर अंतर्गत प्रतिकार आणि उर्वरित वेळेच्या व्याख्येची कार्यक्षमता मजबूत नाही. अंतर्गत प्रतिकार SOC आणि तापमानाशी संबंधित आहे आणि ते मोजणे सोपे नाही. उर्वरित चक्रांची संख्या आणि एकूण चक्रांची संख्या मोजणे सोपे नाही. अचूक अंदाज लावता येत नाही.

2. लिथियम बॅटरीच्या आरोग्य स्थितीवर परिणाम करणारे घटक

अलिकडच्या वर्षांत, अनेक देशी आणि परदेशी साहित्यिकांनी लिथियम बॅटरीच्या वृद्धत्वाची यंत्रणा आणि कायद्याचा अभ्यास केला आहे. सामान्यतः असे मानले जाते की लिथियम आयन जमा होणे, SEI फिल्म घट्ट होणे आणि सक्रिय पदार्थांचे नुकसान हे बॅटरी वृद्धत्व आणि क्षमता क्षय होण्याची मुख्य कारणे आहेत. लिथियम बॅटरीचा गैरवापर केल्याने बॅटरी वृद्धत्व वाढेल आणि बॅटरीचे सामान्य चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग देखील बॅटरीच्या आरोग्यावर परिणाम करेल आणि बॅटरी वृद्धत्वाला गती देईल.

1 बॅटरी SOH वर तापमानाचा प्रभाव

सामान्यतः तापमान हा बॅटरीच्या आरोग्यावर परिणाम करणारा मुख्य घटक मानला जातो. बॅटरीच्या कामगिरीवर तापमानाचा दुहेरी प्रभाव पडतो. एकीकडे, उच्च तापमान बॅटरीमधील रासायनिक अभिक्रियाला गती देईल आणि बॅटरीची कार्यक्षमता आणि कार्यप्रदर्शन सुधारेल. त्याच वेळी, उच्च तापमान देखील काही अपरिवर्तनीय रासायनिक अभिक्रियांना गती देईल. प्रतिक्रिया उद्भवते, परिणामी बॅटरीची सक्रिय सामग्री कमी होते, ज्यामुळे बॅटरीचे वृद्धत्व आणि क्षमता क्षय होते. प्रायोगिक डेटा दर्शवितो की उच्च तापमान बॅटरी इलेक्ट्रोडच्या SEI फिल्मच्या वाढीस गती देईल आणि SEI फिल्ममध्ये प्रवेश करणाऱ्या लिथियम आयनची अडचण वाढेल, जी बॅटरीच्या अंतर्गत प्रतिकारशक्तीच्या वाढीच्या समतुल्य आहे.

2 बॅटरी SOH वर चार्ज आणि डिस्चार्ज वर्तमान दराचा प्रभाव

चार्ज आणि डिस्चार्ज दर बॅटरीच्या आयुष्यावर परिणाम करेल. Sony 18650 बॅटरीची तीन वेगवेगळ्या डिस्चार्ज दरांवर 300 सायकलसाठी चाचणी करण्यात आली. त्याच वेळी, उच्च-दर डिस्चार्ज बॅटरीमध्ये अधिक उष्णता निर्माण करेल, ज्यामुळे बॅटरीच्या वृद्धत्वाला गती मिळेल. इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाखाली हे लक्षात आले आहे की उच्च-दर डिस्चार्ज बॅटरीच्या इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावरील SEI फिल्म कमी-दर डिस्चार्जपेक्षा जाड आहे.


3 बॅटरी SOH वर डिस्चार्जच्या खोलीचा प्रभाव

बॅटरीच्या चार्ज आणि डिस्चार्जच्या खोलीचा बॅटरीच्या आरोग्यावर आणि वृद्धत्वावर परिणाम होतो. असे मानले जाते की बॅटरीमध्ये एकूण हस्तांतरण ऊर्जा जमा झाली आहे आणि बॅटरीची क्षमता क्षय आणि वृद्धत्व विश्लेषण एकूण हस्तांतरण उर्जेवर आधारित आहे. Gao Fei et al. लिथियम बॅटरीच्या वेगवेगळ्या डिस्चार्ज डेप्थच्या सायकल चाचण्यांद्वारे बॅटरीची संचयी हस्तांतरण ऊर्जा आणि बॅटरीची क्षमता क्षय यांच्यातील संबंधांचे विश्लेषण केले आणि असा निष्कर्ष काढला की बॅटरीची क्षमता 85% पर्यंत क्षय होण्यापूर्वी, बॅटरीची संचयित हस्तांतरण ऊर्जा खोल चार्ज आणि खोल डिस्चार्ज आणि बॅटरी क्षमता क्षय मध्ये. उथळ चार्जिंग आणि उथळ डिस्चार्जिंगच्या दोन पद्धती मुळात समान आहेत. जेव्हा बॅटरीची क्षमता 85% ~ 75% पर्यंत क्षीण होते, तेव्हा संचित हस्तांतरण ऊर्जा आणि बॅटरीची ऊर्जा कार्यक्षमता उथळ चार्जिंग आणि उथळ डिस्चार्जिंग मोडपेक्षा चांगली असते.

4 बॅटरी SOH वर सायकल मध्यांतराचा प्रभाव

बॅटरी चार्ज-डिस्चार्ज सायकल मध्यांतर देखील बॅटरी वृद्धत्व प्रक्रियेवर परिणाम करेल. चार्ज-डिस्चार्ज बॅटरीचा अंतर्गत प्रतिकार वेगवेगळ्या चक्रांच्या अंतरासाठी भिन्न असतो. त्यामुळे, सायकल दरम्यान बॅटरीची उष्णता आणि प्रतिक्रिया थोड्या वेगळ्या असतात, ज्यामुळे दीर्घकाळापर्यंत बॅटरीच्या आरोग्यावर आणि वृद्धत्वावर परिणाम होतो. म्हणून, काही तज्ञ सुचवतात की बॅटरी SOC श्रेणी 20% ~ 80% आहे, जी बॅटरीच्या आरोग्यासाठी आणि सायकलच्या आयुष्यासाठी फायदेशीर आहे.


5 बॅटरी SOH वर चार्ज-डिस्चार्ज कट-ऑफ व्होल्टेजचा प्रभाव

बॅटरीचा ओव्हरचार्ज आणि ओव्हरडिस्चार्ज बॅटरीच्या आरोग्यावर परिणाम करेल आणि अयोग्य अप्पर आणि लोअर व्होल्टेज मर्यादा बॅटरीवर परिणाम करेल. डिस्चार्ज कट-ऑफ व्होल्टेज जितका कमी असेल तितका बॅटरीचा अंतर्गत प्रतिकार जास्त असेल, परिणामी बॅटरी अंतर्गत गरम होते, साइड रिॲक्शन्स वाढतात, बॅटरी सक्रिय सामग्री कमी होते आणि नकारात्मक ग्रेफाइट शीट कोसळते, प्रवेगक वृद्धत्व आणि क्षमता क्षय होते. बॅटरी अत्यधिक चार्जिंग कट-ऑफ व्होल्टेजमुळे बॅटरीचा अंतर्गत प्रतिकार वाढतो, बॅटरीची अंतर्गत उष्णता वाढते आणि ओव्हरचार्जमुळे नकारात्मक इलेक्ट्रोडची "लिथियम पर्जन्य" घटना आणि बाजूच्या प्रतिक्रियांमध्ये संबंधित वाढ होते, ज्यामुळे क्षमतेवर परिणाम होतो. आणि बॅटरीचे वृद्धत्व.


सारांश, बॅटरीचे ऑपरेटिंग तापमान, चार्ज-डिस्चार्ज दर, डिस्चार्जची खोली, सायकल मध्यांतर आणि चार्ज-डिस्चार्ज कट-ऑफ व्होल्टेज या सर्वांचा बॅटरीच्या आरोग्यावर आणि आयुष्यावर परिणाम होईल. सध्या, बॅटरीच्या आरोग्याच्या स्थितीवर परिणाम करणाऱ्या घटकांवरील संशोधन गुणात्मक संशोधनाच्या टप्प्यात आहे. बॅटरीच्या वृद्धत्वावर परिणाम करणाऱ्या या घटकांचे परिमाणात्मक विश्लेषण आणि या घटकांमधील जोडणी संबंध हे संशोधनातील अडचणी आणि बॅटरीचे आरोग्य आणि भविष्यातील जीवनाचे संशोधन हॉटस्पॉट आहेत.