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磷酸鐵鋰電池組電芯壓差變大的原因及解決方法

2024-04-15 11:06:08 來源:鋰程碑
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簡介:動態壓差是指電池組在充放電過程中產生的內阻變化,而靜態壓差則是電池組在放電后的自放電現象導致的壓力差異。這兩種壓差都可能會導致電池性能下降、壽命縮短和安全風險增加。鋰離子電池廣泛應用于電動汽車、儲能系統和移動設備等領域,因其高能量密度和較長循環壽命而備受青睞。然而,電池組壓差變大會直接影響電池的性能和壽命,從而限制了其應用領域的擴展。因此,解決這個問題對于推動可持續發展和清潔能源轉型至關重要。
動態壓差是指電池組在充放電過程中產生的內阻變化,而靜態壓差則是電池組在放電后的自放電現象導致的壓力差異。這兩種壓差都可能會導致電池性能下降、壽命縮短和安全風險增加。鋰離子電池廣泛應用于電動汽車、儲能系統和移動設備等領域,因其高能量密度和較長循環壽命而備受青睞。然而,電池組壓差變大會直接影響電池的性能和壽命,從而限制了其應用領域的擴展。因此,解決這個問題對于推動可持續發展和清潔能源轉型至關重要。

鋰離子動力電池電池組在循環過程中壓差變大(動態壓差和靜態壓差),主要有五個原因:

1.電芯容量衰減率不一致,導致容量一致性降低;

2.直流內阻增長不一致,導致內阻一致性降低;

3.溫差大,導致表征內阻一致性差(一般來說,溫度越高,直流內阻越低);

4.連接點異常(松動);

5.正常衰減;

基于上述四個原因,建議對電池組進行以下幾個操作:

1.分析一下數據,看靜態電壓、動態電壓最高和最低點是否有規律;

2.內阻測試,充放電溫度評估;看是否有內阻異常,局部過熱等情況;

如果能夠發現某一支或某幾支電芯異常,那就可以根據這個情況評估,是正常衰減還是異常衰減,異常衰減的是修復后繼續使用,還是報廢。

比如確實有一支電芯的內阻已經容量變得非常低,或者內阻非常大,或者連接點松動了,那就得想辦法替換或修復,實在不行,就只能報廢了。

如果是正常衰減,沒有單支或某幾支明顯異常的情況,那就需要進行維護了,維護方法有以下兩步:

1.均衡,將各個電芯間的靜態電壓調整成一致;

2.優化充放電工況:

下圖為LFP電芯的典型充放電曲線圖和靜態電壓圖,可以發現不管是動態電壓還是靜態電壓,都有一個明顯的平臺區,在10%-90%之間比較平緩,在這個區域的壓差一般也不會出現比較大的情況。

LFP電芯的典型充放電曲線圖

LFP電芯的靜態電壓圖

靜態ocv曲線


這樣在均衡后就可以采用以下兩種方式對充放電制度進行優化:

(1)降低充電截止電壓,提高放電截止電壓,這樣可以把電壓控制在平臺區,能夠起到縮小壓差的作用,但也會降低電池組充放電容量。

(2)階梯充放電,并減小末端充;/放電電流,一般來說 LFP電芯的充電末端和放電末端的壓差是最大的,降低末端的電流,能減小DCR一致性對壓差的影響。

總之,磷酸鐵鋰電池組電芯壓差變大是一個常見的問題,但我們可以通過加強電池組的均衡性、管理和維護以及溫度控制來解決這個問題。只有保持電池組的穩定運行,才能發揮磷酸鐵鋰電池的優勢,提高其使用壽命和性能。
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