Was sind die Einflussfaktoren der Batteriedämpfungseigenschaften?
2022.Jun
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Aus Fahrzeugsicht sind die wichtigsten und relevantesten Dinge für ein Batteriesystem die Kapazität und Leistung, die vom BMS als SOH genau geschätzt werden müssen. Daher manifestiert sich die Dämpfungswirkung der Batterie üblicherweise als Änderung der elektrischen Eigenschaften der Batterie, insbesondere der Änderung der Kapazität und Leistung. Im Allgemeinen nehmen nutzbare Kapazität und nutzbare Leistung ab, wenn die Batterie altert.
In Energieanwendungen wie batterieelektrischen Fahrzeugen werden normalerweise Hochenergiebatterien verwendet, und die grundlegende Funktion von Batterien ist die Kapazitätsspeicherung. Daher kann die Verschlechterung der Batterie durch Kapazitätsschwund bewertet werden. Für Anwendungen wie Hybridfahrzeuge werden gewöhnlich Hochleistungsbatterien verwendet, und die grundlegende Funktion der Batterie besteht darin, Hochleistungsanforderungen zu erfüllen. Daher muss der Leistungsdämpfung mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden. Bei PHEVs sollten sowohl der Kapazitätsschwund als auch der Leistungsschwund berücksichtigt werden. Normalerweise sind die Hauptgründe für das Nachlassen der Batteriekapazität LAM und LLI. Wenn die Lade-Entlade-Abschaltspannung und -rate gleich sind, wirkt sich die Erhöhung des Innenwiderstands der Batterie auch auf die Batteriekapazität aus. Der Hauptgrund für die Batterieleistungsdämpfung ist die Erhöhung des Innenwiderstands.
Gegenwärtig gilt bei Hochenergiebatterien, wenn die Batteriekapazität auf 80 % der Anfangskapazität abfällt, das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, weil die Batterie die Anforderungen des Fahrzeugs nicht mehr erfüllen kann. Bei Hochleistungsbatterien wird die Lebensdauer in der Regel dadurch bestimmt, dass die verfügbare Leistung 50 % des Ausgangswerts erreicht.
Grundsätzlich kann die Batterielebensdauer in zwei Teile unterteilt werden: Planlebensdauer und Zykluslebensdauer. Die geplante Lebensdauer bezieht sich auf die Batterieverschlechterung, die durch Lagerung ohne Zyklen verursacht wird; Unter Berücksichtigung der durch Lade-Entlade-Zyklen verursachten Batterieverschlechterung entspricht dies dem Batteriezyklus. Bei echten Elektrofahrzeugen kann die Batterie während der Fahrt oder an einer Ladestation aufgeladen werden; Beim Parken kann die Batterie hängen bleiben. Daher sollten sowohl die geplante Lebensdauer als auch die Zykluslebensdauer berücksichtigt werden.
Generell weisen die meisten derzeit in Elektrofahrzeugen eingesetzten Batterien in der Regel nichtlineare Dämpfungseigenschaften auf, die sich grob in drei Stufen einteilen lassen. In der ersten Phase tritt LLI aufgrund der SEI-Bildung an der negativen Elektrode auf, was zu einer schnellen Abnahme der Batteriekapazität während der ersten paar Zyklen führt, insbesondere während der ersten Ladung. Die anfängliche Coulomb-Effizienz der Batterie kann niedrig sein. Das anfängliche Coulomb-Effizienzproblem ist von großem Wert für die Untersuchung des Batteriedesigns und der Batterieherstellung. In der zweiten Stufe lässt die Batterieleistung aufgrund verschiedener Nebeneffekte innerhalb der Batterie allmählich nach. In der dritten Stufe, am Ende der Lebensdauer, fällt die Kapazität schnell ab und die Impedanz steigt schnell an. Die Gründe können eine schnelle Erschöpfung der Lithiumionenreserven durch Lithiumablagerung sein, oder Verlust von aktivem Material aufgrund von Elektrolytverlust, Bindemittelversagen oder Volumenänderung. Dieses Phänomen des schnellen Kapazitätsabfalls beeinflusst stark das Sekundärnutzungspotential der Batterie.
Außerdem kann die Batteriekapazität manchmal erheblich ansteigen. Dieses Phänomen wird oft früh beobachtet, oder der Zyklentest wird unterbrochen, und nach längerer Lagerung kann es zu einer Kapazitätserhöhung kommen. Die Gründe für dieses Phänomen müssen weiter analysiert und diskutiert werden. Eine mögliche Erklärung ist der passive Elektrodeneffekt, der argumentiert, dass eine geometrisch überschüssige negative Elektrode nach der Lagerung zusätzliche Kapazität (tatsächlich Li-Ionen) bereitstellen kann, was zu einer Erhöhung der Kapazität führt. Ein weiterer möglicher Grund hat mit der Ladungsumverteilung zu tun (dh keine auf sie einwirkende Lade- oder Entladekraft). Dies kann an den verbesserten Benetzungseigenschaften des Elektrodenelektrolyten liegen. Das Lithium-Plating/Stripping-Verfahren kann auch zu anormalen Verbesserungen der Batterieleistung führen.
Neben den elektrischen Eigenschaften ändern sich auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Batterie. Beispielsweise kann die Dicke der Batterie aufgrund von Gaserzeugung und anderen Gründen zunehmen; Während des Batteriezerfalls können sich auch der Wärmeübergangskoeffizient und die Entropie ändern.