लिथियम बैटरियों का पुराना होना एक दीर्घकालिक क्रमिक प्रक्रिया है, और बैटरी का स्वास्थ्य तापमान, वर्तमान दर और कट-ऑफ वोल्टेज जैसे विभिन्न कारकों से प्रभावित होता है। वर्तमान में, बैटरी स्वास्थ्य स्थिति के अनुसंधान और मॉडलिंग विश्लेषण में कुछ उपलब्धियां हासिल की गई हैं। संबंधित अनुसंधान में बैटरी क्षरण तंत्र और उम्र बढ़ने के कारक विश्लेषण, बैटरी स्वास्थ्य प्रबंधन, बैटरी स्थिति की निगरानी और अनुमान, बैटरी जीवन की भविष्यवाणी आदि शामिल हैं।
हालाँकि, अभी भी लिथियम बैटरी की स्वास्थ्य स्थिति के मूल्यांकन के अपेक्षाकृत पूर्ण सारांश और समीक्षा का अभाव है। यह पेपर व्यवस्थित रूप से पांच पहलुओं से बैटरी की स्वास्थ्य स्थिति की अनुसंधान स्थिति और प्रगति का परिचय देता है: परिभाषा, प्रभावित करने वाले कारक, मूल्यांकन मॉडल, अनुसंधान कठिनाइयाँ और बैटरी स्वास्थ्य की स्थिति का अनुसंधान महत्व।
1. बैटरी स्वास्थ्य स्थिति की परिभाषा
बैटरी एसओएच नई बैटरी के सापेक्ष विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए वर्तमान बैटरी की क्षमता को दर्शाती है, और बैटरी की स्थिति को उसके जीवन की शुरुआत से लेकर उसके जीवन के अंत तक प्रतिशत के रूप में दर्शाती है। बैटरियों के कई प्रदर्शन संकेतक हैं। देश और विदेश में SOH की कई परिभाषाएँ हैं, लेकिन अवधारणा में एकता का अभाव है। वर्तमान में, एसओएच की परिभाषा मुख्य रूप से क्षमता, बिजली, आंतरिक प्रतिरोध, चक्र समय और चरम शक्ति जैसे कई पहलुओं में परिलक्षित होती है।
1 क्षमता परिभाषा एसओएच
बैटरी क्षमता क्षय द्वारा एसओएच की परिभाषा पर अधिकांश साहित्य हैं, और एसओएच की परिभाषा इस प्रकार दी गई है: सूत्र में: कैज्ड बैटरी की वर्तमान क्षमता है; क्रेटेड बैटरी की रेटेड क्षमता है।
2 विद्युत परिभाषा एसओएच
बिजली की खपत के लिए एसओएच की परिभाषा क्षमता की परिभाषा के समान है, क्योंकि बैटरी की रेटेड क्षमता में वास्तविक प्रभावी क्षमता और अधिकतम क्षमता होती है, और बैटरी की वास्तविक क्षमता नाममात्र रेटेड क्षमता से कुछ अलग होती है, इसलिए कुछ साहित्य परिभाषित करते हैं बैटरी डिस्चार्ज क्षमता के नजरिए से एसओएच।
3 आंतरिक प्रतिरोध SOH को परिभाषित करता है
बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि बैटरी की उम्र बढ़ने की एक महत्वपूर्ण अभिव्यक्ति है, और यह बैटरी की और अधिक उम्र बढ़ने का कारण भी है। कई साहित्य एसओएच को परिभाषित करने के लिए आंतरिक प्रतिरोध का उपयोग करते हैं।
4 शेष चक्रों की संख्या SOH को परिभाषित करती है
एसओएच को परिभाषित करने के लिए क्षमता और आंतरिक प्रतिरोध जैसे बैटरी प्रदर्शन संकेतकों का उपयोग करने के अलावा, ऐसे साहित्य भी हैं जो बैटरी के शेष चक्रों की संख्या से बैटरी के एसओएच को परिभाषित करते हैं।
उपरोक्त चार प्रकार की बैटरियों की SOH परिभाषाएँ साहित्य में अपेक्षाकृत सामान्य हैं। क्षमता और बिजली की परिभाषा अत्यधिक संचालन योग्य है, लेकिन क्षमता बैटरी का बाहरी प्रदर्शन है, जबकि आंतरिक प्रतिरोध और शेष समय की परिभाषा की संचालन क्षमता मजबूत नहीं है। आंतरिक प्रतिरोध एसओसी और तापमान से संबंधित है, और इसे मापना आसान नहीं है। शेष चक्रों की संख्या और चक्रों की कुल संख्या को मापना आसान नहीं है। सटीक भविष्यवाणी नहीं की जा सकती.
2. लिथियम बैटरी की स्वास्थ्य स्थिति को प्रभावित करने वाले कारक
हाल के वर्षों में, कई घरेलू और विदेशी साहित्यों ने लिथियम बैटरी की उम्र बढ़ने के तंत्र और कानून का अध्ययन किया है। आमतौर पर यह माना जाता है कि लिथियम आयन का जमाव, एसईआई फिल्म का मोटा होना और सक्रिय सामग्रियों का नुकसान बैटरी की उम्र बढ़ने और क्षमता में गिरावट का मुख्य कारण है। लिथियम बैटरी के दुरुपयोग से बैटरी की उम्र बढ़ने में तेजी आएगी, और बैटरी की सामान्य चार्जिंग और डिस्चार्जिंग से भी बैटरी के स्वास्थ्य पर असर पड़ेगा और बैटरी की उम्र बढ़ने में तेजी आएगी।
1 बैटरी एसओएच पर तापमान का प्रभाव
आमतौर पर तापमान को बैटरी के स्वास्थ्य को प्रभावित करने वाला मुख्य कारक माना जाता है। तापमान का बैटरी के प्रदर्शन पर दोहरा प्रभाव पड़ता है। एक ओर, उच्च तापमान बैटरी के अंदर रासायनिक प्रतिक्रिया को तेज करेगा और बैटरी की दक्षता और प्रदर्शन में सुधार करेगा। साथ ही, उच्च तापमान कुछ अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रतिक्रियाओं को भी तेज कर देगा। प्रतिक्रिया होती है, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी की सक्रिय सामग्री में कमी आती है, जिससे बैटरी की उम्र बढ़ने और क्षमता में कमी आती है। प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि उच्च तापमान बैटरी इलेक्ट्रोड की एसईआई फिल्म के विकास में तेजी लाएगा, और एसईआई फिल्म में लिथियम आयनों के प्रवेश में कठिनाई बढ़ जाएगी, जो बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि के बराबर है।
2 बैटरी एसओएच पर चार्ज और डिस्चार्ज करंट दर का प्रभाव
चार्ज और डिस्चार्ज दर बैटरी के जीवन को प्रभावित करेगी। सोनी 18650 बैटरी का तीन अलग-अलग डिस्चार्ज दरों पर 300 चक्रों तक परीक्षण किया गया। वहीं, हाई-रेट डिस्चार्ज से बैटरी के अंदर अधिक गर्मी पैदा होगी, जिससे बैटरी की उम्र बढ़ने में तेजी आएगी। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत यह देखा गया है कि उच्च-दर डिस्चार्ज बैटरी की इलेक्ट्रोड सतह पर एसईआई फिल्म कम-दर डिस्चार्ज की तुलना में अधिक मोटी है।
3 बैटरी एसओएच पर डिस्चार्ज की गहराई का प्रभाव
बैटरी के चार्ज और डिस्चार्ज की गहराई का बैटरी के स्वास्थ्य और उम्र बढ़ने पर प्रभाव पड़ता है। ऐसा माना जाता है कि बैटरी ने कुल स्थानांतरण ऊर्जा जमा कर ली है, और बैटरी की क्षमता क्षय और उम्र बढ़ने का विश्लेषण कुल स्थानांतरण ऊर्जा के आधार पर किया जाता है। गाओ फी एट अल. लिथियम बैटरी की विभिन्न डिस्चार्ज गहराई के चक्र परीक्षणों के माध्यम से बैटरी की संचयी हस्तांतरण ऊर्जा और बैटरी की क्षमता क्षय के बीच संबंध का विश्लेषण किया गया, और निष्कर्ष निकाला गया कि बैटरी की क्षमता 85% तक कम होने से पहले, बैटरी की संचयी हस्तांतरण ऊर्जा है डीप चार्ज और डीप डिस्चार्ज में और बैटरी की क्षमता कम हो जाती है। उथले चार्जिंग और उथले डिस्चार्जिंग के दो तरीके मूल रूप से समान हैं। जब बैटरी की क्षमता 85%~75% तक कम हो जाती है, तो बैटरी की संचयी स्थानांतरण ऊर्जा और ऊर्जा दक्षता उथले चार्जिंग और उथले डिस्चार्जिंग मोड से बेहतर होती है।
4 बैटरी एसओएच पर चक्र अंतराल का प्रभाव
बैटरी चार्ज-डिस्चार्ज चक्र अंतराल बैटरी की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को भी प्रभावित करेगा। चार्ज-डिस्चार्ज बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध अलग-अलग चक्र अंतराल के लिए अलग-अलग होता है। इसलिए, चक्र के दौरान बैटरी की गर्मी और प्रतिक्रिया थोड़ी भिन्न होती है, जो लंबे समय में बैटरी के स्वास्थ्य और उम्र बढ़ने को प्रभावित करेगी। इसलिए, कुछ विशेषज्ञों का सुझाव है कि बैटरी एसओसी रेंज 20% ~ 80% है, जो बैटरी स्वास्थ्य और चक्र जीवन के लिए फायदेमंद है।
5 बैटरी एसओएच पर चार्ज-डिस्चार्ज कट-ऑफ वोल्टेज का प्रभाव
बैटरी का ओवरचार्ज और ओवरडिस्चार्ज बैटरी के स्वास्थ्य को प्रभावित करेगा, और अनुचित ऊपरी और निचली वोल्टेज सीमाएं बैटरी को प्रभावित करेंगी। डिस्चार्ज कट-ऑफ वोल्टेज जितना कम होगा, बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध उतना अधिक होगा, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी का आंतरिक ताप बढ़ेगा, साइड प्रतिक्रियाएं बढ़ेंगी, बैटरी सक्रिय सामग्री में कमी आएगी और नकारात्मक ग्रेफाइट शीट का पतन होगा, बैटरी की उम्र बढ़ने और क्षमता में कमी आएगी। बैटरी। अत्यधिक चार्जिंग कट-ऑफ वोल्टेज के कारण बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है, बैटरी की आंतरिक गर्मी बढ़ जाती है, और ओवरचार्ज नकारात्मक इलेक्ट्रोड की "लिथियम वर्षा" घटना और साइड प्रतिक्रियाओं में इसी वृद्धि का कारण बनता है, जो क्षमता को प्रभावित करता है और बैटरी का पुराना होना।
संक्षेप में, ऑपरेटिंग तापमान, चार्ज-डिस्चार्ज दर, डिस्चार्ज की गहराई, चक्र अंतराल और बैटरी का चार्ज-डिस्चार्ज कट-ऑफ वोल्टेज सभी का बैटरी के स्वास्थ्य और जीवन पर प्रभाव पड़ेगा। वर्तमान में, बैटरी स्वास्थ्य स्थिति को प्रभावित करने वाले कारकों पर शोध गुणात्मक अनुसंधान चरण में है। बैटरी की उम्र बढ़ने पर इन प्रभावित करने वाले कारकों का मात्रात्मक विश्लेषण और इन कारकों के बीच युग्मन संबंध अनुसंधान की कठिनाइयाँ हैं और भविष्य में बैटरी स्वास्थ्य और जीवन के अनुसंधान हॉटस्पॉट हैं।
