Ұзақ мерзімді сақтаудағы коммерциялық литий-иондық батареялардың деградациясын талдау. Литий-ионды аккумуляторлар жоғары энергия тығыздығы мен тиімділігіне байланысты әртүрлі салаларда таптырмайтын болды. Дегенмен, олардың өнімділігі уақыт өте келе, әсіресе ұзақ сақтау кезеңдерінде нашарлайды. Бұл тозуға әсер ететін механизмдер мен факторларды түсіну батареяның қызмет ету мерзімін оңтайландыру және олардың тиімділігін арттыру үшін өте маңызды. Бұл мақала ұзақ мерзімді сақтаудағы коммерциялық литий-иондық батареялардың деградациясын талдауға арналған, өнімділіктің төмендеуін азайту және батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін тиімді стратегияларды ұсынады.
Деградацияның негізгі механизмдері:
Өздігінен разряд
Литий-ионды батареялардағы ішкі химиялық реакциялар батарея бос тұрған кезде де сыйымдылықтың біртіндеп жоғалуына әкеледі. Бұл өздігінен разряд процесі әдетте баяу болса да, сақтау температурасының жоғарылауымен жылдамдатылуы мүмкін. Өздігінен разрядтың негізгі себебі электролиттегі қоспалармен және электрод материалдарындағы кішігірім ақаулардан туындаған жанама реакциялар болып табылады. Бұл реакциялар бөлме температурасында баяу жүретінімен, температураның әрбір 10°C жоғарылауымен олардың жылдамдығы екі есе артады. Сондықтан, батареяларды ұсынылғаннан жоғары температурада сақтау өздігінен разряд жылдамдығын айтарлықтай арттырып, пайдалану алдында сыйымдылықтың айтарлықтай төмендеуіне әкеледі.
Электродтық реакциялар
Электролит пен электродтар арасындағы жанама реакциялар қатты электролиттік интерфейс (SEI) қабатының пайда болуына және электрод материалдарының ыдырауына әкеледі. SEI қабаты аккумулятордың қалыпты жұмыс істеуі үшін өте маңызды, бірақ жоғары температурада ол электролиттен литий иондарын тұтынатын және аккумулятордың ішкі кедергісін арттырып, сыйымдылықты азайта отырып, қалыңдауды жалғастырады. Сонымен қатар, жоғары температура электрод материалының құрылымын тұрақсыздандыруы мүмкін, жарықтар мен ыдырауды тудыруы, батареяның тиімділігі мен қызмет ету мерзімін одан әрі төмендетуі мүмкін.
Литийдің жоғалуы
Заряд-разряд циклдері кезінде кейбір литий иондары электрод материалының тор құрылымында тұрақты түрде ұсталып қалады, бұл оларды болашақ реакциялар үшін қолжетімсіз етеді. Бұл литийдің жоғалуы жоғары сақтау температураларында күшейеді, себебі жоғары температура тор ақауларына қайтымсыз ендірілген литий иондарының көбірек болуына ықпал етеді. Нәтижесінде қол жетімді литий иондарының саны азаяды, бұл сыйымдылықтың төмендеуіне және циклдің қысқаруына әкеледі.
Деградация жылдамдығына әсер ететін факторлар
Сақтау температурасы
Температура батареяның тозуының негізгі анықтаушысы болып табылады. Тозу процесін баяулату үшін батареяларды салқын, құрғақ ортада, ең дұрысы 15°C және 25°C аралығында сақтау керек. Жоғары температуралар химиялық реакция жылдамдығын жылдамдатады, өздігінен разрядты арттырады және SEI қабатының пайда болуын арттырады, осылайша батареяның қартаюын тездетеді.
Төлем жағдайы (SOC)
Сақтау кезінде ішінара SOC (шамамен 30-50%) ұстап тұру электрод кернеуін азайтады және өздігінен разряд жылдамдығын азайтады, осылайша батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады. Жоғары және төмен SOC деңгейлері электрод материалының кернеуін арттырады, бұл құрылымдық өзгерістерге және көбірек жанама реакцияларға әкеледі. Ішінара SOC күйзеліс пен реакция белсенділігін теңестіреді, деградация жылдамдығын бәсеңдетеді.
Шығару тереңдігі (DOD)
Терең разрядқа ұшыраған батареялар (жоғары DOD) таяз разрядқа ұшыраған батареялармен салыстырғанда тезірек тозады. Терең разрядтар электродтық материалдарда анағұрлым маңызды құрылымдық өзгерістерді тудырады, көбірек жарықтар мен жанама реакция өнімдерін жасайды, осылайша деградация жылдамдығын арттырады. Сақтау кезінде батареялардың толық зарядсыздануын болдырмау бұл әсерді азайтып, батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады.
Күнтізбелік жас
Батареялар табиғи химиялық және физикалық процестерге байланысты уақыт өте келе тозады. Оңтайлы сақтау жағдайында да аккумулятордың химиялық құрамдастары бірте-бірте ыдырайды және істен шығады. Дұрыс сақтау әдістері бұл қартаю процесін баяулатады, бірақ оны толығымен болдырмайды.
Деградацияны талдау әдістері:
Сыйымдылықтың төмендеуін өлшеу
Батареяның зарядсыздану қабілетін мерзімді түрде өлшеу оның уақыт өте келе тозуын бақылаудың қарапайым әдісін қамтамасыз етеді. Батареяның сыйымдылығын әртүрлі уақытта салыстыру оның тозу жылдамдығы мен дәрежесін бағалауға мүмкіндік береді, бұл уақтылы техникалық қызмет көрсетуге мүмкіндік береді.
Электрохимиялық кедергі спектроскопиясы (EIS)
Бұл әдіс аккумулятордың ішкі кедергісін талдап, электрод пен электролит қасиеттерінің өзгеруі туралы егжей-тегжейлі түсінік береді. EIS батареяның ішкі кедергісіндегі өзгерістерді анықтай алады, бұл SEI қабатының қалыңдауы немесе электролиттің нашарлауы сияқты деградацияның нақты себептерін анықтауға көмектеседі.
Өлгеннен кейінгі талдау
Тозған батареяны бөлшектеу және электродтар мен электролиттерді рентгендік дифракция (XRD) және сканерлеуші электронды микроскопия (SEM) сияқты әдістер арқылы талдау сақтау кезінде орын алатын физикалық және химиялық өзгерістерді анықтауы мүмкін. Өлгеннен кейінгі талдау батареяның құрылымдық және композициялық өзгерістері туралы егжей-тегжейлі ақпарат береді, деградация механизмдерін түсінуге және батареяны жобалау мен техникалық қызмет көрсету стратегияларын жақсартуға көмектеседі.
Әсер ету стратегиялары
Салқын сақтау
Өздігінен разрядты және басқа температураға тәуелді тозу механизмдерін азайту үшін батареяларды салқын, бақыланатын ортада сақтаңыз. Ең дұрысы, температура диапазонын 15 ° C пен 25 ° C аралығында ұстаңыз. Арнайы салқындату жабдығы мен қоршаған ортаны басқару жүйелерін пайдалану батареяның ескіру процесін айтарлықтай баяулатуы мүмкін.
Жартылай зарядты сақтау
Сақтау кезінде электрод кернеуін азайту және деградацияны баяулату үшін ішінара SOC (шамамен 30-50%) ұстаңыз. Бұл батареяның оңтайлы SOC ауқымында сақталуын қамтамасыз ету үшін батареяны басқару жүйесінде тиісті зарядтау стратегияларын орнатуды талап етеді.
Тұрақты мониторинг
Тозу үрдістерін анықтау үшін батареяның сыйымдылығы мен кернеуін мезгіл-мезгіл бақылаңыз. Осы бақылаулар негізінде қажетінше түзету әрекеттерін орындаңыз. Тұрақты бақылау, сондай-ақ пайдалану кезінде кенеттен батарея ақауларының алдын алып, ықтимал мәселелер туралы ертерек ескертулер бере алады.
Батареяны басқару жүйелері (BMS)
Батареяның күйін бақылау, зарядтау-разряд циклдерін басқару және сақтау кезінде ұяшықтарды теңестіру және температураны реттеу сияқты мүмкіндіктерді іске асыру үшін BMS пайдаланыңыз. BMS нақты уақытта батарея күйін анықтай алады және батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту және қауіпсіздікті арттыру үшін жұмыс параметрлерін автоматты түрде реттей алады.
Қорытынды
Тозу механизмдерін, әсер етуші факторларды жан-жақты түсіну және тиімді азайту стратегияларын енгізу арқылы коммерциялық литий-ионды батареяларды ұзақ мерзімді сақтауды басқаруды айтарлықтай жақсартуға болады. Бұл тәсіл батареяны оңтайлы пайдалануға мүмкіндік береді және олардың жалпы қызмет ету мерзімін ұзартады, өнеркәсіптік қолданбаларда жақсы өнімділік пен үнемділікті қамтамасыз етеді. Жетілдірілген энергия сақтау шешімдерін қарастырыңыз215 кВтсағ коммерциялық және өнеркәсіптік энергия сақтау жүйесі by Камада қуаты.
Kamada Power компаниясына хабарласыңыз
АлуТеңшелген коммерциялық және өнеркәсіптік энергия сақтау жүйелері, Pls басыңызБізбен байланысыңыз Kamada Power
Хабарлама уақыты: 29 мамыр 2024 ж