一貫性のないリチウムイオン電池の危険性について学ぶ

パワーリチウム電池は、電気自動車の電力市場のリーダーの地位をしっかりと占めています。それは長い耐用年数、高いエネルギー密度、そして改善の大きな可能性を持っています。安全性を変えることができ、エネルギー密度は上昇し続けることができます。予見可能な期間（約2020年程度）の伝説であり、燃料車の耐久性とコストパフォーマンスに追いつき、電気自動車の最初の成熟段階に入ることができます。

しかし、リチウム電池にはリチウム電池の問題があります。

1リチウム電池がほとんど小さいのはなぜですか

リチウム電池、円筒形電池、フレキシブルパック電池、角型電池、見た目は全体的に美しいのですが、従来の鉛蓄電池はそれほど大きくないのはなぜですか？

高エネルギー密度のリチウム電池は、大容量に設計されていないことがよくあります。鉛蓄電池のエネルギー密度は40wh / kgで、リチウム電池は150 wh / kgを超えています。エネルギー集中の増加に伴い、安全性への要求が高まっています。

まず第一に、エネルギーが高すぎる単一のリチウム電池は事故に遭遇し、熱の暴走を引き起こします。バッテリーは内部で鋭く反応します。短時間で、あまりにも多くのエネルギーを放出する場所がなくなり、非常に危険です。特に安全技術や制御能力の開発が不十分な場合は、各バッテリーの容量を抑える必要があります。

第二に、リチウム電池のシェルがエネルギーを包み込み、一度偶然に見えると、消防士、消火剤が届かず、助けることができません。事故が発生した場合にのみ、シーンを隔離し、エネルギーが燃え尽きるまで事故のバッテリーを自己反応させます。

もちろん、安全上の理由から、現在のリチウム電池は複数の安全対策を講じて設計されています。たとえば、円筒形電池を考えてみましょう。

通常の範囲を超える内部反応、リリーフバルブ、バッテリー温度が上昇すると、生成反応ガス、設計値を満たすための圧力を伴い、リリーフバルブが自動的に開き、圧力を排出します。安全弁が開くと、バッテリーは完全に切れています。

サーミスタ、一部のセルにはサーミスタが装備されており、流れが発生すると、抵抗が特定の温度に達すると、抵抗値が急激に増加し、ループ内の電流が低下して、温度がそれ以上上昇するのを防ぎます。

ヒューズ、セルには過電流ヒューズの機能を備えたヒューズが装備されており、過電流のリスクがあり、回路が切断されると、悪性事故の発生を防ぎます。

2つの一貫性のあるリチウムイオン電池

リチウム電池は大きなものにはできず、小さなセルをたくさん立てなければなりませんでした。私たちは一箇所を作るために一生懸命努力し、誠実な協力により、電気自動車を飛ばすこともできます。この時点で、一貫性という問題に直面する必要があります。

一貫性が必要な理由

私たちの日常の経験は、2つの乾電池、正極と負極が接続され、懐中電灯が輝くことができ、それが一貫しているかどうかにかかわらず誰が気にするかです。しかし、リチウム電池の大規模なアプリケーションでは、状況はそれほど単純ではありません。

リチウム電池のパラメータの不一致は、主に容量、内部抵抗、および開回路電圧の不一致を指します。一緒に使用される一貫性のないセル文字列は、次の問題を引き起こす可能性があります。

1）容量損失、バッテリーモノマー組成、「バケット」の原理に沿った容量、バッテリーパック全体の能力を決定するためのバッテリー容量の最悪。

バッテリーの過充電放電を防ぐために、ロジックのバッテリー管理システムは、設定：放電、最低モノマー電圧が放電カットオフ電圧に達したときに、バッテリーを放電して停止します。充電時、充電電圧が最高のモノマー電圧に触れたら、充電を停止します。

直列の2つのバッテリーの例を見てください。一方のバッテリーの容量はCで、もう一方のバッテリーの容量は0.9cです。直列に、2つのバッテリーが同じ量の電流を流します。

充電中の小容量バッテリーは、最初に充電し、充電カットオフ状態を達成する必要があります。システムは充電を継続しなくなります。放電、小容量バッテリーは最初に利用可能なすべてのエネルギーでなければならず、ライトシステムはすぐに放電を停止します。

このように、小型バッテリーの容量は常に満杯で、大容量バッテリーは部分容量を使用しています。バッテリーパック全体の容量の一部がアイドル状態です。

2）寿命の損失と同様に、バッテリーパックの寿命は、寿命が最も短いセルによって決まります。可能性が高いのは、寿命が最も短いセルが容量が最も小さいセルです。小容量のバッテリーは、毎回いっぱいになり、出力が硬すぎて、おそらく最初に人生の焦点に到達します。バッテリーの寿命は、バッテリーのセットであり、溶接されて自然死します。

3）内部抵抗が増加し、異なる内部抵抗、同じ電流を介して、内部抵抗の大きなバッテリーの発熱量は比較的高くなります。バッテリーの温度が高すぎるため、劣化速度が加速し、内部抵抗がさらに増加します。内部抵抗と温度上昇は負帰還を形成し、高内部抵抗電池の加速を悪化させます。

上記の3つのパラメータは完全に独立しているわけではなく、経年劣化の程度の深いセルの内部抵抗が大きく、容量の減衰も大きくなります。別に、それぞれの影響の方向を明確に述べたいだけです。

3不整合に対処する方法

バッテリーの性能は、製造過程、使用過程で形成されます。同じバッテリーバッテリー内では、定数は弱く、弱く、加速します。モノマー電池間の離散度のパラメータは、経年劣化の度合いとともに増加します。

現在、エンジニアは、主に考慮すべき3つの側面から電池をモノマー化する必要があります。シングルバッテリーソーティング、グループ化後の熱管理、バッテリー管理システムは、わずかな不整合がある場合にバランスの取れた機能を提供します。

3.1並べ替え

理論的には一緒に使用されない、バッテリーの異なるバッチ。同じバッチのバッテリーもフィルター処理する必要がある場合でも、比較的濃縮されたバッテリーのパラメーターは、同じバッテリーパックであるバッテリーパックに入れられます。

分離の目的は、パラメータの同様のバッテリーが選択されることです。分離法は長年研究されており、静的分離と動的分離の2つのタイプに分けられます。

静的分離、バッテリーの開回路電圧、内部抵抗、スクリーニングなどの容量特性パラメーター、ターゲットパラメーターの選択、統計アルゴリズムの導入、選択基準の設定を考慮して、最終的にはバッテリーの同じバッチになりますいくつかのグループに分かれています。

ダイナミックフィルター、それはフィルターへの機能の充電と放電の過程でバッテリーを考慮して、いくつかは定電流定電圧充電プロセスを選択します。パルスインパルス充電および放電プロセスを選択するものもあれば、充電曲線と放電曲線の関係を比較するものもあります。

分離と組み合わせた動きは、グループをより分割した動的フィルタリングに基づいて、予備的な静的スクリーニンググループを作成しました。スクリーニングの精度は高くなりますが、それに応じてコストが増加します。

これは、パワーリチウム電池の生産規模の重要性を反映しています。大規模な出荷により、メーカーはより詳細な仕分けを行い、バッテリーパックの性能に近づくことができます。生産量が少なすぎてグループが多すぎると、各バッチにバッテリーパックを搭載できず、最良の方法でも適用できません。

3.2熱管理

内部抵抗の一貫性のないバッテリーの場合、熱は同じ問題ではありません。熱管理システムの追加により、バッテリーパックの温度を調整し、より狭い範囲に保つことができます。発生した熱の温度上昇により、バッテリーはまだハイサイドですが、他のバッテリーが遅れていないため、劣化レベルに明らかな違いは見られません。

3.3平衡

セルのモノマーは一貫しておらず、一部のセルの端子電圧は常に他のセルよりも進んでおり、最初に制御しきい値に到達するため、システム全体の容量が小さくなります。この問題を解決するために、バッテリー管理システム（BMSバランス機能が設計されています。

二次電池は最初に遮断電圧を充電し、残りの電池の電圧は明らかに遅れ、BMSは充電バランス機能、または抵抗を開始し、電池、電池、またはエネルギー伝達の高電圧部分を延期し、低電圧電池。そのため、条件による充電が解除され、充電プロセスが開始され、バッテリーパックがより強力になります。

これまで、セルの不整合は業界の重要な研究分野です。セルのエネルギー密度がいくら高くても、不整合によって乱されると、バッテリーパックの容量が大幅に減少します。

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参照

自動車用パワーバッテリー多くの内部熱源加熱モデルと電熱の不整合の研究

電気自動車リチウムイオン電池選別方法研究

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パワーバッテリー研究の一貫性に基づいて、より多くのスペクトル法

円筒形リチウムイオン電池の選別プロセスの最適化と応用

SOCソーティングの動的状態下でのリン酸鉄リチウムパワーバッテリー

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