El envejecimiento de las baterías de litio es un proceso gradual a largo plazo y la salud de la batería se ve afectada por diversos factores como la temperatura, la tasa de corriente y el voltaje de corte. En la actualidad, se han logrado algunos logros en la investigación y el análisis de modelos del estado de salud de la batería. La investigación relacionada incluye el mecanismo de degradación de la batería y el análisis del factor de envejecimiento, la gestión del estado de la batería, la supervisión y estimación del estado de la batería, la predicción de la duración de la batería, etc.
Sin embargo, todavía falta un resumen y una revisión relativamente completos de la evaluación del estado de salud de las baterías de litio. Este artículo presenta sistemáticamente el estado de la investigación y el progreso del estado de salud de la batería desde cinco aspectos: definición, factores que influyen, modelo de evaluación, dificultades de la investigación y importancia de la investigación sobre el estado de salud de la batería.
1. Definición del estado de salud de la batería
La batería SOH caracteriza la capacidad de la batería actual para almacenar energía eléctrica en relación con la batería nueva, y representa el estado de la batería desde el comienzo de su vida hasta el final de su vida en forma de porcentaje. Hay muchos indicadores de rendimiento de las baterías. Hay muchas definiciones de SOH en el país y en el extranjero, pero falta unidad conceptual. En la actualidad, la definición de SOH se refleja principalmente en varios aspectos como capacidad, electricidad, resistencia interna, tiempos de ciclo y potencia máxima.
1 Definición de capacidad SOH
Existe la mayoría de la literatura sobre la definición de SOH por disminución de la capacidad de la batería, y la definición de SOH se da de la siguiente manera: En la fórmula: Enjaulado es la capacidad actual de la batería; Embalado es la capacidad nominal de la batería.
2 Definición de electricidad SOH
La definición de SOH para el consumo de electricidad es similar a la definición de capacidad, porque la capacidad nominal de la batería tiene una capacidad efectiva real y una capacidad máxima, y la capacidad real de la batería es algo diferente de la capacidad nominal nominal, por lo que algunas publicaciones definen SOH desde la perspectiva de la capacidad de descarga de la batería.
3 La resistencia interna define SOH
El aumento de la resistencia interna de la batería es una manifestación importante del envejecimiento de la batería y también es la razón del mayor envejecimiento de la batería. Muchas publicaciones utilizan la resistencia interna para definir el SOH.
4 El número de ciclos restantes define SOH
Además de utilizar indicadores de rendimiento de la batería, como la capacidad y la resistencia interna, para definir el SOH, también hay literatura que define el SOH de la batería por el número de ciclos restantes de la batería.
Las definiciones SOH de los cuatro tipos de baterías anteriores son relativamente comunes en la literatura. La definición de capacidad y electricidad es altamente operable, pero la capacidad es el rendimiento externo de la batería, mientras que la operabilidad de la definición de resistencia interna y tiempos restantes no es sólida. La resistencia interna está relacionada con el SOC y la temperatura, y no es fácil de medir. El número de ciclos restantes y el número total de ciclos no son fáciles de medir. no se puede predecir con precisión.
2. Factores que afectan el estado de salud de las baterías de litio.
En los últimos años, muchas publicaciones nacionales y extranjeras han estudiado el mecanismo y la ley de envejecimiento de las baterías de litio. En general, se cree que la deposición de iones de litio, el espesamiento de la película SEI y la pérdida de materiales activos son las principales razones del envejecimiento y la disminución de la capacidad de la batería. El abuso de baterías de litio acelerará el envejecimiento de las mismas, y la carga y descarga normales de las baterías también afectará su salud y acelerará su envejecimiento.
1 Influencia de la temperatura en la batería SOH
Generalmente se considera que la temperatura es el principal factor que afecta la salud de la batería. La temperatura tiene un doble impacto en el rendimiento de la batería. Por un lado, las altas temperaturas acelerarán la reacción química dentro de la batería y mejorarán la eficiencia y el rendimiento de la batería. Al mismo tiempo, las altas temperaturas también acelerarán algunas reacciones químicas irreversibles. La reacción se produce y da como resultado una disminución del material activo de la batería, lo que provoca envejecimiento y disminución de la capacidad de la batería. Los datos experimentales muestran que las altas temperaturas acelerarán el crecimiento de la película SEI del electrodo de la batería y aumentará la dificultad para que los iones de litio penetren la película SEI, lo que equivale a un aumento en la resistencia interna de la batería.
2 Influencia de la tasa de corriente de carga y descarga en la batería SOH
La tasa de carga y descarga afectará la vida útil de la batería. La batería Sony 18650 se probó durante 300 ciclos con tres velocidades de descarga diferentes. Al mismo tiempo, la descarga rápida generará más calor dentro de la batería, lo que acelerará su envejecimiento. Se observa bajo el microscopio electrónico que la película SEI en la superficie del electrodo de la batería de descarga de alta velocidad es más gruesa que la de la descarga de baja velocidad.
3 Influencia de la profundidad de descarga en la batería SOH
La profundidad de carga y descarga de la batería tiene un impacto en la salud y el envejecimiento de la batería. Se cree que la batería ha acumulado energía de transferencia total y el análisis de deterioro de capacidad y envejecimiento de la batería se lleva a cabo en función de la energía de transferencia total. Gao Fei y cols. analizó la relación entre la energía de transferencia acumulativa de la batería y la caída de capacidad de la batería a través de las pruebas de ciclo de diferentes profundidades de descarga de baterías de litio, y concluyó que antes de que la capacidad de la batería disminuya al 85%, la energía de transferencia acumulativa de la batería es en la carga profunda y descarga profunda y la caída de la capacidad de la batería. Los dos modos de carga superficial y descarga superficial son básicamente los mismos. Cuando la capacidad de la batería desciende al 85%~75%, la energía de transferencia acumulativa y la eficiencia energética de la batería son mejores que el modo de carga superficial y descarga superficial.
4 Influencia del intervalo de ciclo en la batería SOH
El intervalo del ciclo de carga y descarga de la batería también afectará el proceso de envejecimiento de la batería. La resistencia interna de la batería de carga y descarga es diferente para diferentes intervalos de ciclo. Por lo tanto, el calor de la batería y la reacción durante el ciclo son ligeramente diferentes, lo que afectará la salud y el envejecimiento de la batería a largo plazo. Por lo tanto, algunos expertos sugieren que el rango de SOC de la batería es del 20% al 80%, lo que es beneficioso para la salud y el ciclo de vida de la batería.
5 Influencia de la tensión de corte de carga-descarga en la batería SOH
La sobrecarga y descarga excesiva de la batería afectará la salud de la batería, y los límites de voltaje superior e inferior inadecuados afectarán la batería. Cuanto menor sea el voltaje de corte de descarga, mayor será la resistencia interna de la batería, lo que resultará en un calentamiento interno de la batería, un aumento de las reacciones secundarias, una reducción de los materiales activos de la batería y el colapso de la lámina de grafito negativo, un envejecimiento acelerado y una disminución de la capacidad de la batería. batería. El voltaje de corte de carga excesivo hace que aumente la resistencia interna de la batería, aumenta el calor interno de la batería y la sobrecarga provoca el fenómeno de "precipitación de litio" del electrodo negativo y el correspondiente aumento de reacciones secundarias, lo que afecta la capacidad. y envejecimiento de la batería.
En resumen, la temperatura de funcionamiento, la tasa de carga-descarga, la profundidad de la descarga, el intervalo del ciclo y el voltaje de corte de carga-descarga de la batería tendrán un impacto en la salud y la vida útil de la batería. En la actualidad, la investigación sobre los factores que influyen en el estado de salud de la batería se encuentra en la etapa de investigación cualitativa. El análisis cuantitativo de estos factores que influyen en el envejecimiento de la batería y la relación de acoplamiento entre estos factores son las dificultades de la investigación y el punto crítico de la investigación sobre la salud y la vida útil de la batería en el futuro.
