リチウム電池の寿命に影響を与えた要因

リチウムイオンパワーセルモノマーは、電気自動車の電力需要を満たすことができません。したがって、電気自動車は、電気自動車に電力を供給するために、直列および並列のパワーバッテリーに複数のセルを使用する必要があります。リチウムイオンパワー電池のモノマー製造工程の現在の水準から判断すると、製造工程のさまざまな要因により、同じタイプのモノマー電池の電圧、容量、および内部抵抗に偏差が生じています。パワーバッテリーの性能はセルモノマーの性能に依存しますが、それは決して単一セルの性能の単純な蓄積ではありません。個々のセルの性能にばらつきがあるため、電気自動車ではパワーバッテリーが繰り返し使用され、パワーバッテリーはさまざまな問題を引き起こし、耐用年数が短くなります。

リチウムイオンパワーセル技術の現在のボトルネックのため、パワーセルの耐用年数に影響を与える要因を研究し、関連する問題を解決してパワーセルの耐用年数を延長することが非常に重要です。これは、電気自動車のリチウムイオン電池の開発に役立ち、リチウムイオン電池の効率を向上させます。

パワーセルモノマーの耐用年数に影響を与える要因

電気自動車に使用されるパワーバッテリーの場合、耐用年数の終わりは、バッテリーの初期容量の20％の減衰として定義されます。電気自動車でパワーセルの耐用年数が繰り返し充放電されると、リチウムイオン電池内部で副反応が継続的に発生するため、電池本体の材質が低下します。この低下は、次の側面によるものです。電極材料の格子構造の変化。電極材料の分解、剥離、または腐食は、活物質の減少を引き起こします。電解質の分解消費によって引き起こされる導電率の低下とインピーダンスの増加。負の極性リチウムまたは副反応により、層状リチウムイオンが消費されます。副反応によって生成されるガス、不溶性物質、バインダーの修飾、および濃縮流体の腐食により、インピーダンスが増加します。

環境条件の実際の使用から、パワーセルモノマーの耐用年数に影響を与える主な要因には、充放電カットオフ電圧、充放電倍加率、動作温度、および棚の状態が含まれます。

異なる充電カットオフ電圧のサイクル寿命は、充電電圧が高いほど短くなることを示す多くの文献があります。これは、充電オフ電圧がバッテリ寿命に与える影響が非常に大きいことを示しています。充電カットオフ電圧が高いと、バッテリーの副反応が悪化し、バッテリーの寿命が短くなります。パワーバッテリーを車両全体で使用する場合、電気自動車のさまざまな運転条件により、高電位領域での充電および放電時にバッテリーの性能が大幅に低下します。

パワーバッテリーは、電気自動車の使用中のさまざまな運転条件に対応するために、さまざまな充電および放電比を使用します。パワーセルの倍数性の充電と放電の研究は、高倍数性の充電と放電がバッテリー容量の減衰を加速し、充電と放電の比率が大きいほど、バッテリー容量の減衰が速くなることを示しています。これは主に、正極材料の構造と特性の変化、およびリチウムイオンの拡散が困難になる負極表面膜の厚さによるものです。充放電比が大きすぎると、モノマー電池が過熱・短絡して爆発する恐れがあります。

パワーセルが異なれば最適な動作温度も異なり、過熱または低温はバッテリーの耐用年数に影響を与えます。温度が下がると、リチウムイオン電池の放電容量が低下します。これは、温度が下がると電解液のイオン伝導度が低下し、電池の内部抵抗が急激に上昇し、低温での電池の出力性能が低下するためです。

パワーバッテリーを使用していない状態では、バッテリー自体の性質上、自己放電、正極材と負極材の不動態化、電解液の分解が起こります。実験結果は、負極SEIの不安定な性能が負極活物質の急速な衰退につながることを示しています。

リチウム金属の沈殿は容易に生成され、安定したSEI膜を形成するリチウム電池は4年以上高温で保管できます。同時に、異なる電解質成分は、電極材料の劣化に異なる影響を及ぼします。

パワーバッテリーに対するモノマーのインコヒーレンスの影響

バッテリーモノマーの不整合は、主に製造プロセス中に発生します。プロセスのレベルにより、バッテリープレートの厚さ、ミクロポア比、および活性物質の活性化度にわずかな違いがあります。バッテリーの内部構造に一貫性がないため、同じタイプのバッテリーの電圧、容量、および内部抵抗を同じバッチで製造して完全に一貫性を保つことは不可能です。パワーバッテリーの耐用年数に対する単一セルのインコヒーレンスの影響は、電圧のインコヒーレンス、容量のインコヒーレンス、および内部抵抗のインコヒーレンスに分けられます。

単一セルを形成する過程で、電圧に一貫性がない場合、通常のセルと一緒に使用すると、低電圧セルがバッテリーの負荷になります。 2つの並列バッテリーに低電圧バッテリーがある場合、相互充電が発生し、他のバッテリーがバッテリーを充電するためです。この接続方法では、低圧バッテリーの容量がわずかに増加し、高電圧バッテリーの容量が大幅に減少し、エネルギー損失が相互充電で理想的な外部出力を達成しません。

単一のバッテリーの初期容量は、バッテリーの個別の充電方法によってバランスをとることができますが、バッテリーがグループ化される前に、初期容量の不整合が大幅に減少しました。ただし、電気自動車の連続的な充電と放電のサイクルにより、この不整合はある程度拡大します。容量は、サイクルの減衰率によって異なります。バッテリーのサイクル数が増えると、容量の差が大きくなります。これにより、単一セルの容量がバッテリー容量全体の減衰を増加させます。

内部抵抗に一貫性がないと、バッテリー内のモノマーセルの電圧電流分布が不均一になり、局所的な過電圧充電または低電圧放電が発生します。内部抵抗の不一致はまた、モノマー電池の放電プロセスで熱の損失を引き起こします。内部抵抗が大きいほど、温度の上昇が速くなり、最終的に熱暴走を引き起こす可能性があります。

電圧、容量、内部抵抗、およびその他のタイプの不整合は、セルのモノマー寿命とバッテリー寿命の違いにつながり、主に温度、充電と放電の比率、放電の深さ、および利用可能な容量の違いに現れます。例えば、電池セルの初期容量の違いにより、ほとんどの電池はまだ浅い放電状態にあり、低容量の電池セルは深く放電されています。

概要

パワーバッテリーの寿命に影響を与え、相互作用する多くの要因があり、バッテリーの性能を比較的深刻に低下させます。特に、高温、低温、過充電、放電などの条件下で効果的な管理と制御が行われない場合、バッテリーの性能はさらに低下します。さらに、多数のモノマーセルの直列および並列により、容量と性能が低い単一のモノマーがバッテリーパック全体のパフォーマンスを制限し、バッテリーパックの完全な使用が制限されます。

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