Анализа на деградација на комерцијални литиум-јонски батерии при долгорочно складирање. Литиум-јонските батерии станаа незаменливи во различни индустрии поради нивната висока енергетска густина и ефикасност. Сепак, нивните перформанси се влошуваат со текот на времето, особено за време на подолги периоди на складирање. Разбирањето на механизмите и факторите кои влијаат на оваа деградација е од клучно значење за оптимизирање на животниот век на батеријата и максимизирање на нивната ефикасност. Оваа статија ја истражува анализата на деградација на комерцијалните литиум-јонски батерии при долгорочно складирање, нудејќи активни стратегии за ублажување на падот на перформансите и продолжување на животниот век на батеријата.
Клучни механизми за деградација:
Само-празнење
Внатрешните хемиски реакции во литиум-јонските батерии предизвикуваат постепено губење на капацитетот дури и кога батеријата е во мирување. Овој процес на само-празнење, иако обично бавен, може да се забрза со покачени температури на складирање. Примарната причина за само-празнење се несаканите реакции предизвикани од нечистотии во електролитот и помали дефекти во материјалите на електродата. Додека овие реакции се одвиваат бавно на собна температура, нивната брзина се удвојува со секое зголемување на температурата за 10°C. Затоа, складирањето на батериите на температури повисоки од препорачаните може значително да ја зголеми стапката на самопразнење, што ќе доведе до значително намалување на капацитетот пред употреба.
Електродни реакции
Несаканите реакции помеѓу електролитот и електродите резултираат со формирање на слој на цврст електролит интерфејс (SEI) и деградација на материјалите на електродите. Слојот SEI е суштински за нормално функционирање на батеријата, но при високи температури тој продолжува да се згуснува, троши јони на литиум од електролитот и зголемувајќи го внатрешниот отпор на батеријата, со што се намалува капацитетот. Покрај тоа, високите температури може да ја дестабилизираат структурата на материјалот на електродата, предизвикувајќи пукнатини и распаѓање, дополнително намалувајќи ја ефикасноста и животниот век на батеријата.
Губење на литиум
За време на циклусите на полнење-празнење, некои литиумски јони трајно се заробуваат во структурата на решетката на материјалот на електродата, што ги прави недостапни за идни реакции. Оваа загуба на литиум се влошува при високи температури на складирање бидејќи високите температури поттикнуваат повеќе литиумски јони неповратно да се вградуваат во дефектите на решетката. Како резултат на тоа, бројот на достапни литиумски јони се намалува, што доведува до избледување на капацитетот и пократок век на циклусот.
Фактори кои влијаат на стапката на деградација
Температура на складирање
Температурата е примарна детерминанта за деградација на батеријата. Батериите треба да се чуваат на ладно и суво опкружување, идеално во опсег од 15°C до 25°C, за да се забави процесот на деградација. Високите температури ги забрзуваат стапките на хемиски реакции, зголемувајќи го само-празнењето и формирањето на слојот SEI, со што се забрзува стареењето на батеријата.
Состојба на товар (SOC)
Одржувањето делумно SOC (околу 30-50%) за време на складирањето го минимизира стресот на електродата и ја намалува стапката на самопразнење, а со тоа го продолжува животниот век на батеријата. И високите и ниските нивоа на SOC го зголемуваат стресот на материјалот на електродата, што доведува до структурни промени и повеќе несакани реакции. Делумниот SOC го балансира стресот и активноста на реакција, забавувајќи ја стапката на деградација.
Длабочина на празнење (ДОД)
Батериите подложени на длабоко празнење (висок DOD) се распаѓаат побрзо во споредба со оние кои се подложени на плитко празнење. Длабоките празнења предизвикуваат позначајни структурни промени во материјалите на електродата, создавајќи повеќе пукнатини и производи од странични реакции, со што се зголемува стапката на деградација. Избегнувањето на целосно празнење на батериите за време на складирањето помага да се ублажи овој ефект, продолжувајќи го животниот век на батеријата.
Календарска возраст
Батериите природно се деградираат со текот на времето поради својствени хемиски и физички процеси. Дури и при оптимални услови за складирање, хемиските компоненти на батеријата постепено ќе се распаѓаат и ќе откажат. Правилните практики на складирање можат да го забават овој процес на стареење, но не можат целосно да го спречат.
Техники за анализа на деградација:
Мерење на избледување на капацитетот
Периодичното мерење на капацитетот за празнење на батеријата обезбедува едноставен метод за следење на нејзината деградација со текот на времето. Споредувањето на капацитетот на батеријата во различни периоди овозможува да се процени стапката и степенот на нејзината деградација, што овозможува навремено одржување.
Електрохемиска импеданса спектроскопија (EIS)
Оваа техника го анализира внатрешниот отпор на батеријата, обезбедувајќи детални увиди во промените во својствата на електродите и електролитот. EIS може да открие промени во внатрешната импеданса на батеријата, помагајќи да се идентификуваат специфичните причини за деградација, како што се задебелување на слојот SEI или влошување на електролитот.
Постмортална анализа
Расклопувањето на деградирана батерија и анализата на електродите и електролитот користејќи методи како дифракција на Х-зраци (XRD) и електронска микроскопија за скенирање (SEM) може да ги открие физичките и хемиските промени што се случуваат за време на складирањето. Постморталната анализа обезбедува детални информации за структурните и составните промени во батеријата, помагајќи да се разберат механизмите на деградација и да се подобрат стратегиите за дизајн и одржување на батеријата.
Стратегии за ублажување
Кул складирање
Чувајте ги батериите на ладно, контролирано опкружување за да го минимизирате само-празнењето и другите механизми за деградација зависни од температурата. Идеално, одржувајте температурен опсег од 15°C до 25°C. Користењето на посебна опрема за ладење и системи за контрола на животната средина може значително да го забави процесот на стареење на батеријата.
Делумно складирање на полнење
Одржувајте делумен SOC (околу 30-50%) за време на складирањето за да се намали стресот на електродата и да се забави деградацијата. Ова бара поставување соодветни стратегии за полнење во системот за управување со батеријата за да се осигура дека батеријата останува во оптималниот опсег на SOC.
Редовно следење
Периодично следете го капацитетот и напонот на батеријата за да ги откриете трендовите на деградација. Спроведување на корективни активности по потреба врз основа на овие набљудувања. Редовното следење може да обезбеди и рани предупредувања за потенцијални проблеми, спречувајќи ненадејни дефекти на батеријата за време на употребата.
Системи за управување со батерии (BMS)
Користете BMS за да го следите здравјето на батеријата, да ги контролирате циклусите на полнење-празнење и да имплементирате функции како што се балансирање на ќелиите и регулација на температурата за време на складирањето. BMS може да го открие статусот на батеријата во реално време и автоматски да ги прилагодува оперативните параметри за да го продолжи животниот век на батеријата и да ја подобри безбедноста.
Заклучок
Со сеопфатно разбирање на механизмите за деградација, факторите на влијание и имплементирање на ефективни стратегии за ублажување, може значително да го подобрите управувањето со долгорочното складирање на комерцијалните литиум-јонски батерии. Овој пристап овозможува оптимално искористување на батеријата и го продолжува нивниот севкупен животен век, обезбедувајќи подобри перформанси и економичност во индустриските апликации. За понапредни решенија за складирање енергија, размислете заКомерцијален и индустриски систем за складирање енергија од 215 kWh by Камада моќ.
Контактирајте со Камада Пауер
ДобијтеПрилагодени комерцијални и индустриски системи за складирање на енергија, Ве молиме кликнетеКонтактирајте со нас Kamada Power
Време на објавување: мај-29-2024 година