Dasar Teknologi Baterei Lithium Ion

Baterei ion litium ora "ngasilake" daya kanthi cara sing dipikirake wong akeh. Apa sing ditindakake yaiku nyimpen energi listrik liwat reaksi elektrokimia sing bisa dibalik, banjur ngeculake nalika sirkuit njaba mbutuhake arus. Kebingungan babagan iki akeh banget ing rapat desain, utamane nalika ana wong sing nyoba ukuran baterei kanggo pisanan.

Loro perkara sing kedadeyan nalika discharge. Kaping pisanan, ion litium pindhah saka elektroda negatif (anoda) liwat elektrolit lan separator menyang elektroda positif (katoda). Kapindho, elektron mili liwat sirkuit njaba saka anoda kanggo katoda, nindakake karya migunani. Sajrone ngisi daya, sampeyan mbalikke proses kasebut kanthi ngetrapake voltase eksternal sing meksa ion lan elektron pindhah menyang arah sing ngelawan.

Tegangan sing diasilake sel gumantung saka bahan elektroda sing sampeyan pilih lan potensial elektrokimia. Sèl anyar sing lungguh ing rak tanpa muatan bakal nuduhake voltase sirkuit-bukak-biasane watara 3,6 nganti 3,7V kanggo akèh-akèhé kimia ion litium, sanajan angka iki obah gumantung saka pangisian daya lan suhu. Sawise sampeyan nyambungake beban lan wiwit nggambar saiki, voltase mudhun amarga resistensi internal. Sepira tetes kasebut ngandhani akeh babagan kesehatan sel.

Lithium Ion Battery Technology

Kabeh sel ion lithium nuduhake prinsip operasi dhasar sing padha, nanging kimia beda-beda. Materi katoda umume nemtokake karakteristik kinerja sel-kapadhetan energi, kemampuan daya, umur siklus, stabilitas termal, lan biaya.

Katoda oksida berlapis minangka kimia komersial pisanan. Sony ngenalake maneh ing taun 1991 karo LiCoO₂ (lithium kobalt oksida), sing isih digunakake ing elektronik konsumen sing kapadhetan energi luwih penting tinimbang biaya utawa margin safety. Sel kasebut ngemot kira-kira 150-200 Wh / kg ing tingkat sel. Kobalt larang, lan kimia dadi ora stabil ing ndhuwur 150 derajat. Kita wis ndeleng runaway termal diwiwiti kanthi suhu nganti 130 derajat ing sel sing dilecehke.

Pandhuan kanggo safety sing luwih apik lan biaya sing luwih murah nyebabake LiMn₂O₄ (lithium manganese oxide) ing pertengahan -1990s. Mangan punika reged mirah lan struktur spinel sipate luwih stabil. Sèl-sèl iki ora bakal mlayu nganti tekan 250 derajat biasane. Ing tradeoff? Kapadhetan energi mudhun dadi 100-120 Wh/kg, lan mangan larut ing elektrolit sajrone wektu, utamane ing suhu sing luwih dhuwur. Siklus urip nandhang sangsara - sampeyan bisa ndeleng 300-700 siklus sadurunge kapasitas mudhun ing ngisor 80%.

LiFePO₄ (lithium wesi fosfat) muncul watara 2001 lan ngganti obrolan safety. Struktur olivin minangka watu -padhet kanthi termal; termal runaway ora kelakon nganti ndhuwur 270 derajat, lan malah banjur iku kurang kasar. Siklus urip luar biasa-2,000+ siklus nganti 80% kapasitas standar, lan sawetara sel wis diuji liwat 5.000 siklus. Kelemahane yaiku voltase: mung 3.2V nominal, lan kapadhetan energi diwatesi nganti 90-120 Wh / kg. Kajaba iku, kahanan paten fosfat nganti pirang-pirang taun.

NMC (lithium nikel mangan kobalt oksida) lan NCA (lithium nikel kobalt aluminium oksida) muncul minangka kimia "seimbang". Kanthi nyampur nikel, mangan, lan kobalt ing macem-macem rasio-sing umum yaiku NMC 111, 532, 622, lan 811 sing angka kasebut nuduhake isi logam relatif-sampeyan bisa nyetel kinerja. Isi nikel sing luwih dhuwur nyurung Kapadhetan energi nganti 200-250 Wh / kg nanging kanthi biaya stabilitas termal lan umur siklus. Sel NMC 811 bisa tekan 250 Wh / kg nanging mbutuhake manajemen termal sing luwih ati-ati.

Ing sisih anoda, grafit wis dadi standar wiwit dina pisanan. Kapasitas teoritis yaiku 372 mAh / g, lan sel komersial biasane entuk 340-360 mAh / g. Lithium intercalates antarane lapisan graphene nalika ngisi daya, ngembangake volume grafit kanthi kira-kira 10%. Tekanan mekanik iki nyumbang kanggo nyuda kapasitas nalika muter.

Anoda silikon wis dadi "bab sabanjure" kira-kira limalas taun saiki. Kapasitas teoretis Silicon yaiku 4.200 mAh/g-luwih saka sepuluh kaping grafit. Masalahe, silikon ngembang nganti 300% nalika nyerep litium. Iki ngilangi anoda sawise sawetara siklus. Pendekatan saiki nggunakake campuran silikon-grafit karo isi silikon biasane kurang saka 10% supaya ekspansi bisa diatur. Sanadyan mangkono,-siklus pisanan mundhut kapasitas sing ora bisa dibalèkaké lumaku 15-25% ing anoda sing ngandhut silikon tinimbang 5-10% kanggo grafit murni.

Sèl silinder mbokmenawa minangka gambar sing paling umum nalika mikir "baterei." Format 18650 (diameteripun 18mm, dawane 65mm) dadi umum sawise pabrikan laptop nggawe standar ing wiwitan taun 2000-an. Tesla misuwur nggunakake ewonan kasebut ing Roadster asli. Kapasitas 18650 khas nganggo 2.000-3.500 mAh gumantung saka kimia lan apa sampeyan ngoptimalake energi utawa daya.

Format 21700 sing luwih anyar (21mm × 70mm) sing dikembangake bareng Tesla lan Panasonic nawakake sekitar 50% luwih akeh energi saben sel-4,000-5,000 mAh saiki wis umum. Dhiameter sing luwih gedhe nambah rasio bahan aktif kanggo komponen sing ora aktif (kolektor saiki, bisa, piranti safety), ningkatake Kapadhetan energi ing tingkat Pack. Garis manufaktur kudu diowahi maneh, sing dadi sebabe adopsi.

Sel prismatik asale saka kepinginan industri otomotif kanggo panggunaan ruang sing luwih apik. Tinimbang ngisi kothak nganggo silinder lan ninggalake kabeh ruang kosong, sampeyan nggawe sel persegi dowo sing tumpukan kanthi efisien. Sel prismatik kelas-otomotif kisaran saka 20Ah nganti luwih saka 100Ah. Iku luwih gampang kanggo ngatur termal - saka sudut pandang packaging amarga sampeyan bisa sijine cooling piring langsung ing sisih rata. Kekurangane yaiku sampeyan duwe kabeh endhog ing kranjang luwih sithik-yen siji sel prismatik gedhe gagal, sampeyan bakal kelangan kapasitas luwih akeh tinimbang yen sel silinder cilik gagal.

sel kantong njupuk idea efficiency papan luwih dening mbusak logam bisa tanggung. Sèl kasebut disegel ing kanthong laminasi aluminium{1}}fleksibel. Iki bisa ngirit 10-bobot 15% tinimbang kaleng prismatik, lan format kasebut fleksibel banget-sampeyan bisa nggawe ukuran utawa wujud apa wae sing dibutuhake aplikasi. Produsen EV seneng amarga sampeyan bisa numpuk langsung ing piring pendinginan. Kelemahane yaiku mekanik: dheweke butuh kompresi eksternal kanggo nyegah delaminasi elektroda nalika muter, lan luwih rentan kanggo karusakan.

Lithium Ion Battery Technology

Pemisah ora entuk akeh perhatian, nanging bisa uga dadi komponen safety sing paling kritis. Iki minangka membran keropos tipis (16-25 μm biasane) sing njaga anoda lan katoda supaya ora ndemek nalika ngidini ion litium bisa liwat. Pemisah awal yaiku polietilen lapisan tunggal (PE) utawa polipropilena (PP).

Pemisah kinerja dhuwur -modern nggunakake struktur trilayer, biasane PP/PE/PP. Lapisan PE nduweni titik leleh sing luwih murah (135 derajat) tinimbang PP (165 derajat). Yen sel wiwit overheating, PE nyawiji lan ngisi pori-pori, mateni transportasi ion sadurunge suhu tekan tingkat mbebayani. Iki diarani mateni termal, lan iki minangka pertahanan pungkasan sadurunge mlayu termal.

Pemisah -keramik nambahake margin safety liyane. Lapisan tipis (2{4}}4 μm) saka alumina utawa partikel keramik liyane ing sisih siji utawa loro-lorone pemisah njaga integritas struktur sanajan polimer leleh. Lapisan kasebut cukup keropos supaya transportasi ion diterusake, nanging nyegah elektroda saka sirkuit cendhak-sanajan ing suhu ndhuwur 150 derajat. Kelemahane yaiku biaya pemisah -keramik{10}}dilapisi nganggo 2-3× rega pemisah standar-lan impedansi sing rada dhuwur.

Porositas biasane lumaku 40-50%. Kurang banget lan resistensi ion munggah, mbatesi kemampuan daya. Kekuwatan mekanik sing dhuwur banget lan nandhang sangsara. Distribusi ukuran pori uga penting; nomer Gurley (test permeabilitas udara) punika spek standar. Umume pemisah kelas EV target 200-400 detik / 100cc.

Elektrolit ing sel ion lithium luwih rumit tinimbang sing sampeyan pikirake. Formulasi basa biasane arupa uyah lithium-LiPF₆ (lithium hexafluorophosphate) ing 95%+ sel-dilarutake ing campuran karbonat organik. Pelarut umum kalebu etilena karbonat (EC), dimetil karbonat (DMC), dietil karbonat (DEC), lan etil metil karbonat (EMC).

Konsentrasi LiPF₆ biasane watara 1,0 nganti 1,2 M (molar). Konsentrasi sing luwih dhuwur mbenakake konduktivitas ion nganti titik, nanging ngluwihi 1,3 M utawa luwih sampeyan miwiti njaluk udan uyah ing suhu sing kurang. LiPF₆ duwe masalah-kelembapan-sensitif lan wiwit rusak ing ndhuwur 60 derajat -nanging alternatif kaya LiBOB utawa LiFSI durung ngganti amarga biaya utawa ganti rugi liyane.

Campuran pelarut karbonat disetel kanggo aplikasi. EC nduweni konstanta dielektrik dhuwur lan sipat pembentuk SEI- apik, nanging beku ing 36 derajat . Sampeyan kudu nyampur karo karbonat -viskositas sing luwih murah kaya DMC utawa EMC kanggo njaga kinerja suhu sing kurang-. Formulasi khas bisa uga EC:DMC 1:1 kanthi volume, utawa EC:EMC 3:7. Rasio sing tepat yaiku proprietary lan dijaga kanthi rapet.

Aditif ing ngendi sihir kimia nyata kedadeyan. Elektrolit modern ngemot 2-5% bobot saka macem-macem aditif sing ngowahi tatanan SEI, nyegah overcharge, nyuda produksi gas, utawa nambah stabilitas suhu dhuwur. Vinylene carbonate (VC) ing 1-2% meh universal kanggo nambah kualitas SEI ing anoda grafit. Fluoroethylene carbonate (FEC) dianggo luwih apik kanggo anoda sing ngandhut silikon. Senyawa kasebut luwih disenengi nyuda sajrone siklus pangisian daya awal, mbentuk lapisan protèktif ing anoda sing konduktif sacara ion nanging isolasi elektronik.

aditif pangayoman overcharge kaya biphenyl utawa cyclohexylbenzene miwiti polimerisasi watara 4.5V, nggawe shunt internal sing ngalangi voltase saka climbing luwih. Iki menehi sawetara pangayoman yen BMS gagal, sanadyan gumantung ing iku temenan ora desain paling laku.

SEI mbokmenawa paling ora dimangerteni nanging aspek paling penting saka operasi baterei lithium ion. Sajrone sawetara siklus pangisian daya, komponen elektrolit bereaksi karo permukaan anoda, mbentuk lapisan pasif. Lapisan iki kritis: kudu konduktif ion (kanggo ngidini ion lithium liwat) nanging isolasi elektronik (kanggo nyegah dekomposisi elektrolit luwih lanjut). Komposisi SEI yaiku kekacauan-welasan uyah litium, senyawa organik, lan polimer kabeh dicampur dadi siji ing lapisan 10-100 nm.

Formasi SEI sing apik yaiku bedane sel sing siklus 500 kali lan sing siklus 3.000 kali. Masalahe yaiku SEI ora statis. Iku retak nalika owah-owahan volume ing anoda, mbabarake lumahing seger sing nganggo luwih elektrolit lan lithium kanggo ndandani karusakan. Iki sebabe kapasitas bakal ilang liwat muter sanajan sampeyan lagi lembut karo sel.

Siklus formasi minangka langkah manufaktur kritis. Sèl ngalami siji utawa luwih siklus pangisian daya-lambat ing suhu sing dikontrol kanggo netepake SEI awal. Protokol formasi minangka proprietary, nanging tingkat pangisian daya siklus pisanan sing khas yaiku C/20 nganti C/10, lan proses kasebut bisa njupuk 24-48 jam. Produsen ngoptimalake watesan voltase formasi, suhu, wektu istirahat, lan pola muter kanggo ngasilake SEI sing paling stabil. Njupuk salah iki biaya sampeyan siklus urip.

Penuaan tanggalan -kapasitas sing ilang sanajan sel mung lungguh ing kana-sejatine fenomena SEI uga. SEI terus berkembang alon-alon ing sirkuit mbukak, nggunakake lithium sing bisa disiklik. Panyimpenan ing dhuwur daya lan suhu dhuwur nyepetake iki. Sèl sing disimpen ing 100% SOC lan 60 derajat bisa ilang 20% kapasitas setaun, dene sel sing padha ing 50% SOC lan 25 derajat bisa ilang 3%.

Sèl ion litium sensitif kanggo ngisi daya sing berlebihan, luwih-muter, lan ngisi daya ing suhu sing ora cocog. Pramila saben paket baterei-sel akeh mbutuhake BMS (sistem manajemen baterei).

Cara pangisian daya standar yaiku voltase arus konstan/konstan (CC-CV). Sajrone fase CC, sampeyan nyurung arus menyang sel kanthi kecepatan tetep-biasane 0,5C nganti 1C kanggo umume sel, sanajan sawetara sel daya-dhuwur bisa nangani 3C utawa luwih. Tegangan mundhak nalika ngisi sel. Nalika voltase tekan wates ndhuwur (4,2V kanggo paling kimia, 3,65V kanggo LFP, 4,3V utawa 4,35V kanggo sawetara dhuwur -varian NMC energi), sampeyan ngalih menyang mode CV. Arus tirus nalika sèl nyedhaki ngisi daya, biasane mati nalika arus mudhun ing ngisor C/20 utawa C/50.

Ngisi daya cepet luwih rumit. Tingkat pangisian daya sing luwih dhuwur nyepetake plating litium ing anoda, sing mbebayani-litium logam sing reaktif banget lan bisa nyebabake kathok cendhak internal utawa pembentukan dendrit sing nembus pemisah. Kanggo cepet-isi daya kanthi aman, sampeyan kudu ngerti carane voltase, arus, lan suhu sesambungan karo kondisi wiwitan plating lithium.

Masalahe yaiku sampeyan ora bisa ngukur plating lithium langsung ing sel sing disegel. Sampeyan kudu nyimpulake saka sinyal liyane. Salah sawijining pendekatan yaiku nglacak potensial anoda mungsuh referensi logam lithium. Yen potensial anoda mudhun ing ngisor 0V lawan Li/Li⁺, plating kedadeyan. Masalahe, umume sel komersial ora duwe elektroda referensi.

Peningkatan suhu sajrone ngisi daya cepet uga penting. Sel sing diisi daya ing 2C bisa uga ndeleng suhu internal mundhak 15-20 derajat ing ndhuwur lingkungan sanajan kanthi pendinginan aktif. Ing suhu sing adhem, iki pancen mbiyantu-sel sing kadhemen (umpamane -10 derajat ) nduweni kemampuan daya sing sithik, nanging yen sampeyan bisa anget kanthi ngisi daya ing tingkat moderat (0,5C), kinerja bakal saya apik. Sawetara EV bener-bener nindakake iki kanthi sengaja: ing cuaca sing adhem, bakal mbukak pulsa pangisian arus dhuwur sing ringkes kanggo anget baterei sadurunge driver njaluk daya dhuwur kanggo akselerasi.

Balancing sel perlu amarga sel ing seri ora bakal tetep cocog. Toleransi manufaktur, prabédan cilik ing -tingkat discharge dhewe, lan gradien termal ing saindhenging paket nyebabake voltase drift. Yen sampeyan ngisi senar seri tanpa ngimbangi, sawetara sel tekan wates voltase ndhuwur sadurunge liyane. Sèl-sèl sing kuwat kurang diisi, sel-sel sing ringkih dikenani biaya sing berlebihan, lan kinerja nandhang sangsara.

Balancing pasif nggunakake resistor kanggo ngilangi energi saka sel-voltase sing luwih dhuwur. Iku prasaja lan murah nanging mbuwang energi minangka panas. Balancing aktif nggunakake konverter utawa kapasitor DC-DC kanggo mindhah energi saka sel dhuwur menyang sel sing kurang. Luwih efisien, luwih rumit, luwih larang. Kanggo paket 400V EV, imbangan pasif bisa uga mbuwang 50-100W terus-terusan, sing bisa diabaikan dibandhingake karo daya nyopir nanging nambah wektu.

Lithium Ion Battery Technology

Generasi panas ing sel ion litium asalé saka telung sumber: panas sing ora bisa dibalèkaké (panas Joule saka resistensi internal), panas sing bisa dibalèkaké (owah-owahan entropi saka reaksi elektrokimia), lan panas saka reaksi sisih. Ing tingkat C-sedheng nganti sedheng, panas sing bisa dibalekake didominasi. Ing tingkat C- dhuwur, panas sing ora bisa dibalèkaké njupuk alih.

Istilah panas sing bisa dibatalake menarik amarga owah-owahan tandha gumantung saka SOC. Kanggo umume kimia ion lithium, ngisi daya ngasilake panas ing SOC sing sithik nanging nyerep panas ing SOC sing dhuwur. Discharging nindakake sebaliknya. Titik silang kira-kira 50-60% SOC biasane. Iki sebabe sampeyan bisa ndeleng suhu sel bener mudhun nalika tahap pungkasan ngisi daya yen saiki cukup sithik.

Rintangan internal beda-beda gumantung karo suhu, SOC, lan tuwa. Ing 25 derajat, sel 18650 sing anyar bisa duwe resistensi DC 40-60 miliohm. Ing -20 derajat, sing bisa mlumpat menyang 200-300 milliohms. Iki sebabe sawetara EV cuaca adhem mudhun banget. Ora mung kimia luwih alon ing suhu sing kurang, nanging mundhake resistensi internal tegese luwih akeh energi baterei sing boroske nalika panas ing njero sel.

Ambang termal runaway gumantung ing kimia. Kanggo sel NMC, reaksi dekomposisi eksotermik diwiwiti watara 180-220 derajat. Sawise diwiwiti, suhu bisa munggah ing 10-50 derajat per detik, tekan 800 derajat utawa luwih. LFP luwih aman; wiwitan runaway termal yaiku 270 derajat + lan suhu maksimal sing luwih murah.

Panyebaran antarane sel ing paket minangka bebaya nyata. Yen salah siji sel dadi menyang runaway termal, iku heats tetanggan. Apa sel tetanggan uga mlayu gumantung saka kemampuan pendinginan, jarak sel, lan insulasi. Tes panyebaran UL 9540A nyimulasi iki kanthi meksa siji sel dadi pelarian termal lan ngawasi apa sel sing cedhak. Desain paket sing apik ngemot kegagalan siji sel utawa paling akeh modul cilik.

Sastranegara cooling beda-beda. Pendinginan udara paling gampang-nyebul udhara liwat sel utawa bungkus. Bisa digunakake kanggo aplikasi Kapadhetan daya kurang kaya PHEV utawa sistem panyimpenan energi. Pendinginan Cairan perlu kanggo -kinerja dhuwur. Umume desain nggunakake banyu 50:50-campuran glikol kanthi 10-25 liter saben menit liwat piring kadhemen utawa saluran pendinginan. Suhu inlet biasane dikontrol nganti 20-35 derajat. Gradien suhu paket baterei kudu tetep ing ngisor 5 derajat maksimal nganti min kanggo ngindhari penuaan sel sing paling cepet.

Sawetara desain eksperimen nggunakake pendinginan refrigeran, pendinginan immersion ing cairan dielektrik, utawa bahan ganti fase -. Pendinginan refrigeran bisa narik panas luwih akeh nanging mbutuhake sistem AC sing luwih rumit. Pendinginan immersion nduweni koefisien transfer panas sing apik banget (500-2.000 W/m²K lawan 50-150 W/m²K kanggo pendinginan cairan ora langsung) nanging kompatibilitas sealing lan cairan dadi tantangan. PCM bisa digunakake kanthi pasif nanging kudu nolak panas sing disimpen, mula utamane mbantu pendinginan sementara sajrone ngisi daya cepet utawa akselerasi.

Kapasitas fade lan pertumbuhan impedansi minangka rong mekanisme degradasi utama. Iki disebabake dening macem-macem proses fisik lan kimia sing kedadeyan bebarengan.

Ing sisih anoda, wutah SEI nganggo lithium lan elektrolit cyclable, nambah resistance. Pengelupasan grafit bisa kedadean yen sèl diisi ing suhu sing kurang-pelat litium ing lumahing grafit tinimbang interkalasi, lan nalika pungkasane interkalasi, struktur grafit kasebut pecah. Iki asring ora bisa dibalèkaké. Dekomposisi binder ing suhu sing luwih dhuwur nyebabake ilang kontak listrik antarane partikel.

Degradasi katoda kalebu pembubaran logam transisi (utamane mangan ing LMO utawa mangan -sing ngandhut NMC), owah-owahan struktur saka sisipan/ekstraksi litium sing bola-bali, lan rekonstruksi permukaan ing katoda nikel-dhuwur. Logam transisi sing dibubaraké pindhah menyang anoda ing ngendi padha catalyze wutah SEI, supaya degradasi katoda ora langsung akselerasi degradasi anoda.

Dekomposisi elektrolit lan produksi gas minangka masalah sing luwih gedhe ing voltase dhuwur lan suhu dhuwur. Gas umum kalebu CO₂, CO, lan macem-macem hidrokarbon saka dekomposisi karbonat. Ing sel kantong, sampeyan bakal weruh kantong abuh katon. Ing sel silinder utawa prismatik kanthi kasus hard, tekanan mundhak nganti ventilasi safety mbukak (biasane ing 10-15 bar).

Mundhut persediaan lithium minangka mekanisme fade utama. Saben-saben SEI mundak akeh utawa piring lithium irreversibly ing anode, sawetara lithium dijupuk metu saka blumbang lithium cyclable. Pungkasane sampeyan entek lan kapasitas mudhun.

Gagal dadakan bisa kedadeyan saka celana pendek internal. Umume kathok cendhak diwiwiti cilik-partikel logam cilik njeblug pemisah, utawa litium dendrite tuwuh liwat. Sing cendhak nggawe titik panas, sing nyepetake degradasi sacara lokal, sing ndadekake cendhak luwih elek, lan sampeyan entuk umpan balik positif. Kadhangkala sel dhewe-waras yen cendhek leleh dhewe mbukak. Wektu liya maju menyang pelarian termal.

Tes penetrasi kuku (meksa kuku baja liwat sel sing diisi daya) minangka tes penyalahgunaan standar. Sel LFP biasane ora pindhah menyang pelarian termal saka penetrasi kuku. Sel NMC asring nindakake, sanajan desain kanthi pemisah sing luwih apik lan energi spesifik sing luwih murah kadhangkala bisa dilewati.

Figure 5 plot penylametan kapasitas versus nomer siklus kanggo sawetara kimia ing kahanan muter Moderate (1C pangisian / discharge, 25 derajat, 100% DOD).

Sampeyan ora bisa langsung ngukur jumlah energi ing sel ion lithium. Sampeyan kudu ngira saka pangukuran liyane: voltase, arus, lan suhu.

Cara estimasi SOC sing paling gampang yaiku adhedhasar voltase-. Saben kimia nduweni karakteristik mbukak -voltase sirkuit lawan kurva SOC. Ukur voltase sawise sel wis ngaso kanggo nalika (supaya voltase dilut irungnya saka bosok resistance internal), goleki munggah ing kurva OCV, lan ngerti SOC. Masalahe, sampeyan arang duwe wektu kanggo sel kanggo ngaso ing aplikasi nyata.

Coulomb counting minangka pendekatan standar. Sampeyan nggabungake saiki liwat wektu kanggo trek daya mlebu lan metu. Yen sampeyan miwiti ing SOC dikenal, sampeyan bisa ngetung SOC anyar ing sembarang wektu. Akurasi gumantung saka sensor saiki (± 0,5% khas) lan ngerti kapasitas sing bener. Kesalahan nglumpukake liwat wektu, dadi sampeyan kudu periodik recalibrate kanthi nindakake siklus lengkap utawa discharge.

Metode adhedhasar model{0}}nggunakake model sirkuit sing padha utawa model elektrokimia sel. Sampeyan ngukur voltase terminal lan saiki, mbukak liwat model, lan extract negara internal kalebu SOC. Filter-filter Kalman lengkap utawa pengamat negara sing padha iku umum. Pendekatan kasebut bisa akurat banget (± 2% kesalahan SOC) nanging mbutuhake model sing apik lan sumber daya komputasi sing signifikan.

Perkiraan SOH luwih angel amarga sampeyan nyoba ngitung degradasi, sing alon lan bertahap. Kapasitas luntur lan wutah impedansi ora mesthi ana hubungane kanthi linear utawa kanthi count siklus. Sèl sing wis cepet-diisi daya akeh bisa uga duwe impedansi dhuwur nanging kapasitase mung moderat. Sèl sing wis disimpen ing SOC / suhu dhuwur bisa uga duwe kapasitas fade sing signifikan nanging wutah impedansi sing relatif kurang.

Praktek industri kanggo nemtokake SOH adhedhasar kapasitas: sel kanthi 80% saka kapasitas asline ana ing 80% SOH, lan iki asring dianggep pungkasan-urip-urip kanggo aplikasi EV. Sel isih bisa digunakake, nanging jarak wis mudhun 20%. Kanggo aplikasi panyimpenan energi, sel bisa digunakake nganti 60-70% SOH.

Sawetara BMS nindakake pamriksa kapasitas berkala-baterei dibuwang kanthi cepet lan ngukur jumlah energi sing metu. Iki akurat nanging ngganggu (baterei ora kasedhiya sajrone tes) lan butuh jam. Pendekatan liyane nyoba ngira kapasitas kanthi ora langsung saka kurva voltase, pangukuran impedansi, utawa efisiensi coulombik.

Resistansi internal bisa diukur kanthi nggunakake pulsa saiki lan ngukur respon voltase, utawa kanthi nyuntikake sinyal AC cilik ing macem-macem frekuensi (spektroskopi impedansi elektrokimia). EIS menehi informasi luwih akeh nanging mbutuhake hardware khusus sing arang ana ing BMS komersial.

Lithium Ion Battery Technology

Nalika baterei EV wis entek-urip-(biasane 70-80% saka kapasitas asline), isih bisa digunakake kanthi sampurna kanggo aplikasi sing kurang nuntut. Panggunaan baterei umur kapindho entuk daya tarik kanggo panyimpenan energi stasioner.

Ekonomi iku angel. Sampeyan kudu nyoba paket pensiun, duweni potensi nggawe maneh (ngganti BMS, sistem pendingin, utawa modul sing rusak), menehi sertifikat kanggo aplikasi anyar, lan menehi garansi. Kabeh iki biaya dhuwit. Supaya bisa urip -kapindho, paket sing dianyarake kudu luwih murah tinimbang paket anyar sing dirancang kanggo aplikasi stasioner. Biaya rusak sanajan refurbishment kurang saka 40-50% saka biaya paket anyar, gumantung saka analisis sing sampeyan yakini.

Nguji sel pensiun ora-sepele. Modul bisa ngemot atusan sel ing seri-paralel. Sampeyan ora bisa kanthi gampang nguji kanthi individu. Sampeyan bisa nyoba modul minangka unit, nanging siji sel ala bisa mask dhewe. Sawetara mode degradasi angel dideteksi tanpa tes sing ngrusak. Ana uga pitakonan tanggung jawab: yen sekedhik-baterei kobong, sapa sing tanggung jawab?

Daur-ulang iku pungkasan-saka-dalan urip. Daur ulang skala gedhe -saiki nggunakake pyrometallurgy (peleburan) utawa hydrometallurgy (leaching kimia). Pyrometallurgy luwih prasaja nanging kurang selektif-sampeyan entuk campuran logam campuran sing perlu dimurnikake maneh. Hydrometallurgy bisa mbalekake logam individu kanthi kemurnian sing luwih dhuwur nanging mbutuhake langkah liyane lan ngasilake limbah kimia.

Ekonomi daur ulang gumantung banget marang rega logam. Kobalt larang regane (kira-kira $30-40/kg, senajan larang regane larang-larang), saengga daur ulang bahan kimia sing sugih kobalt{5}}bisa ekonomi. Nikel worth daur ulang ing skala. Mangan, wesi, lan aluminium minangka logam -sedheng, mula daur ulang luwih penting kanggo njaga supaya ora ana ing TPA. Lithium menarik - ora larang regane saben kilogram, nanging kendala pasokan nggawe pemulihan atraktif.

Daur ulang langsung-mbongkar baterei lan nggunakake maneh bahan katoda utawa anoda langsung tanpa rusak dadi uyah logam-minangka area riset sing panas. Yen sampeyan bisa mbalekake bubuk katoda ing wangun sing bisa digunakake, sampeyan bakal ngirit energi lan biaya sintesis katoda. Tantangan kalebu misahake materi aktif saka kolektor saiki lan binders, lan dealing with kasunyatan sing materi daur ulang iku campuran sel saka manufaktur beda, umur, lan kimia.