Haniaethol
Gyda chynnydd mewn cerbydau trydan a cherbydau hybrid plug-in, mae bywyd gwasanaeth targed batris eilaidd o leiaf 10 mlynedd, a disgwylir i gerbydau o'r fath gael eu poblogeiddio'n eang yn y dyfodol. Mae batris nad ydynt yn gludadwy hefyd yn galw am fywyd gwasanaeth hir, sy'n golygu bod profion cyflymu batris eilaidd yn hynod ddisgwyliedig. Mae'r erthygl hon yn cymharu profion cyflymu lled-ddargludyddion, cydrannau electronig, a dyfeisiau electronig, ac yn ymhelaethu ar statws presennol a phroblemau profi cyflymiad ar gyfer batris eilaidd lithiwm-ion.
1. Rhagymadrodd
Mae ymchwil a gweithgynhyrchu batris eilaidd lithiwm-ion wedi gwneud cynnydd cyflym wrth wella perfformiad. Er mai sicrhau diogelwch yw'r mater pwysicaf ar gyfer batris eilaidd lithiwm-ion, y cyfnod oes targed ar gyfer batris eilaidd lithiwm-ion a ddefnyddir mewn cerbydau trydan a cherbydau hybrid plug-in (marchnad gynyddol a disgwyliedig iawn) yw 10 i 15 mlynedd. Ar gyfer batris an-gludadwy, mae angen bywyd gwasanaeth o 6 blynedd o leiaf. Bydd y gofynion hyn yn gosod disgwyliadau cynyddol ar brofion carlam yn y blynyddoedd i ddod. Mewn cyferbyniad, ym maes profi carlam ar gydrannau a dyfeisiau electronig, gall egluro'r mecanweithiau diraddio a ffactorau cyflymu paramedrau megis bondio lled-ddargludyddion / sodr ac inswleiddio bwrdd cylched printiedig helpu i ddatblygu technoleg rhagfynegi bywyd. Yn wahanol i gydrannau a dyfeisiau electronig, nid oes gan fatris eilaidd ddigon o enghreifftiau a damcaniaethau system ar gyfer rhagfynegi diraddio/bywyd a phrofi cyflymiad. Mae'r erthygl hon yn disgrifio'r sefyllfa bresennol a phroblemau profi carlam o fatris eilaidd lithiwm-ion trwy ei gymharu â phrofion carlam lled-ddargludyddion, cydrannau electronig a dyfeisiau electronig.
2. Diffiniad o ddiraddio
Mae JIS C 8711 (sy'n cwmpasu batris eilaidd lithiwm ar gyfer dyfeisiau cludadwy) yn darparu enghraifft o asesiad bywyd batri eilaidd, lle diffinnir terfynu bywyd batri fel y pwynt mewn amser pan fydd y capasiti yn gostwng i 60% o'r capasiti cychwynnol yn ystod cylchoedd gwefru a rhyddhau. Ar gyfer diraddio batris sy'n cael eu storio ar dymheredd cyson ar ôl cael eu gwefru trwy ddull a bennwyd ymlaen llaw, diffinnir gwerthoedd 70% ar gyfer celloedd sengl a 60% ar gyfer pecynnau batri hefyd. Mae safonau asesu diraddio gweithgynhyrchwyr fel arfer yn llymach na'r gwerthoedd hyn, megis defnyddio gwerthoedd fel 80%. Oherwydd y ffaith bod cyfradd diraddio batris yn ystod storio hirdymor yn gymesur â'u cyflwr tâl (SOC), mae batris eilaidd wedi'u cynllunio i gyd-fynd â'r amgylchedd defnydd, gan eu galluogi i gynnal SOC isel a gwrthsefyll defnydd hirdymor. Cyn belled â bod gwerth diraddio'r batri yn bodloni'r safonau gosod, ystyrir ei fod yn gweithio fel arfer. Y farn gyffredinol yw bod batris yn nwyddau traul ac mae eu gallu yn anochel yn lleihau. Mae Ffigur 1 yn dangos cromlin rhyddhau enghreifftiol o batri eilaidd lithiwm-ion.
3. Ffactorau a mecanweithiau diraddio
Mae gan bob cydran o batris eilaidd lithiwm-ion sawl ffactor diraddio, ac mae'n anodd eu dosbarthu'n syml. Y rheswm posibl am yr anhawster hwn yw nad oes llawer o achosion o ddadansoddi namau, gan ei bod yn anodd dadosod y batri heb effeithio ar ei gyflwr mewnol, ac nid yw'r berthynas rhwng mecanweithiau diraddio penodol a bywyd batri bob amser yn glir. Mewn cyferbyniad, mae'r sefyllfa gyda chydrannau electronig yn dra gwahanol. Mae yna lawer o achosion dadansoddi diffygion ar gyfer cydrannau electronig, a chyda gwelliant mewn technoleg dadansoddi, mae technoleg dibynadwyedd a thechnoleg rhagfynegi bywyd hefyd wedi'u datblygu.
Mae Ffigur 2 yn dangos strwythur batri uwchradd lithiwm-ion. Yn ôl adroddiadau, mae'r cynnydd mewn ymwrthedd mewnol a achosir gan dwf pilenni ar yr wyneb electrod yn ffactor diraddio nodweddiadol o batris eilaidd lithiwm-ion. Mae ffenomenau posibl eraill yn cynnwys newidiadau yn strwythur grisial y sylwedd gweithredol, yn ogystal â dadlaminiad yn y deunydd electrod neu'r rhyngwyneb casglwr cyfredol. Oherwydd bod rhai ffenomenau diraddio yn cael eu hachosi gan electrolytau neu bilenni, mae angen amcangyfrif y rhesymau hyn o werthusiadau nodweddiadol neu strwythurau materol. Gall y mathau hyn o ddiraddio gydfodoli yn ystod cylchoedd rhyddhau tâl. Mae'r dulliau ar gyfer mesur y cynnydd mewn ymwrthedd mewnol yn cynnwys dull gwrthiant cerrynt uniongyrchol (DC-IR) a dull rhwystriant cerrynt eiledol. Oherwydd y nifer gyfyngedig o achosion dadansoddi namau, mae'r berthynas achosol rhwng ffenomenau diraddio a safleoedd diraddio yn dal yn aneglur. Fodd bynnag, mae'r dull rhwystriant AC yn dechneg addawol ar gyfer mesur ffenomenau batri mewnol sy'n gysylltiedig â'r ffactorau a grybwyllwyd uchod.
4. Effaith amgylchedd defnydd batri eilaidd lithiwm-ion ar fywyd batri
Effaith tymheredd storio:Mae tymheredd storio yn ffactor diraddio pwysig ar gyfer batris eilaidd lithiwm-ion. Disgwylir i dymheredd yr amgylchedd defnydd dan do gyrraedd uchafswm o tua 40 gradd C, tra bod batris mewn dyfeisiau awyr agored neu symudol yn wynebu amgylcheddau mwy llym. Mae nodweddion hirdymor batris eilaidd lithiwm-ion cyfredol yn diraddio'n gyflym ar 40-60 gradd C. Felly, mae safonau profi megis JIS 8711 ac IEC 62660-1 (a ddefnyddir ar gyfer profi perfformiad batris sengl mewn cerbydau trydan) nodi y dylai tymheredd y prawf bywyd hirdymor fod rhwng 40-45 gradd C. Er mwyn ymestyn oes y batri, mae batris cerbydau wedi'u cynllunio gyda mecanwaith oeri i gynnal tymheredd y batri ar ddim mwy na 45 gradd C. Mae angen batris cerbydau o hyd addasu i isel tymheredd o -20 gradd C ac is, gan fod ymwrthedd mewnol batris eilaidd fel arfer yn cynyddu ac mae'r cynhwysedd yn gostwng yn sylweddol ar y tymheredd hwn. Fodd bynnag, ar hyn o bryd rydym yn datblygu batris gyda nodweddion tymheredd isel rhagorol.
Effaith cyfraddau codi tâl a rhyddhau:Mae gan fatris cerbydau gyfraddau codi tâl a gollwng gwahanol wrth eu defnyddio, a gall y gwahaniaeth mewn cyfraddau codi tâl a gollwng effeithio ar y broses ddiraddio. Mae IEC 62660-1 yn pennu'r dull cyfradd gwefru a gollwng ar gyfer batris cerbydau yn ystod y defnydd. Mewn cyferbyniad, mae batris offer cartref yn aml yn cael eu defnyddio mewn cyflwr a godir yn barhaus, ac mae cynnal SOC uchel hefyd yn ffactor sy'n arwain at y broses ddiraddio. Oherwydd effaith sylweddol amodau'r farchnad ar fywyd batri, mae angen astudio amodau profi carlam a all ragweld yr amgylcheddau marchnad hyn.
5. Model profi a chyflymu bywyd batri uwchradd
Trosolwg o Nodweddion Profi a Modelau Cyflymu:Mae profion bywyd batri eilaidd yn canolbwyntio'n bennaf ar ddwy nodwedd sylfaenol: bywyd storio (bywyd calendr) a bywyd cylch rhyddhau tâl. Mae'r bywyd storio yn gysylltiedig â'r diraddio sy'n gysylltiedig â thymheredd. Defnyddir model Arrhenius fel y model cyflymu. Credir bod y bywyd storio yn cael ei bennu gan y cynnydd mewn ymwrthedd mewnol a achosir gan dwf y mwgwd wyneb ar yr wyneb electrod. Mae twf y ffilm yn cael ei achosi gan adwaith cemegol. Mae tymheredd y prawf carlam yn uwch na thymheredd y gwasanaeth, ond mae tymheredd uchaf y batri ïon lithiwm eilaidd fel arfer yn gyfyngedig i 55-60 gradd C, ac ni fydd yr effaith cyflymu yn cael ei gynhyrchu oherwydd cynnydd gwahanol adweithiau cemegol y tu hwnt i hynny. . Defnyddir y dull allosod yn seiliedig ar y diraddiad heneiddio llinellol ar gyfer rhagfynegiad bywyd hirdymor (fel yr achos gyda pherthynas llinol â gwreiddyn sgwâr yr amser heneiddio). Fodd bynnag, mewn defnydd ymarferol, mae angen ystyried bywyd cylch rhyddhau tâl, ac ni all model Arrhenius yn unig fynegi'r sefyllfa wirioneddol yn llawn, megis achosion lle mae cymhareb bywyd storio i fywyd cylch rhyddhau gwefr yn 9:1, a sefyllfaoedd lle tymheredd storio yn cael effaith sylweddol. Yn ogystal â model Arrhenius, mae yna wahanol fodelau cyflymu ar gyfer cydrannau electronig, ac mae ffactorau diraddio yn pennu eu defnydd a'u cyfuniad. Mae'n bwysig nodi ffactorau diraddio fel lleithder a straen mecanyddol dro ar ôl tro wrth greu modelau cyflymu.
Cyfyngiadau modelau cyflymu a heriau rhagfynegi bywyd batri:Wrth ddefnyddio modelau cyflymu ar gyfer rhagfynegi bywyd, mae ffactorau'n cael eu symleiddio fel y prif ffactorau, gan arwain at wallau sylweddol yn y canlyniadau cyfrifo. Weithiau mae cydrannau electronig yn defnyddio canlyniadau cyfrifo triphlyg fel gwerthusiadau ymyl diogelwch. Fodd bynnag, mae perfformiad cynhyrchion batri yn gymharol fach o'i gymharu â'r ymyl bywyd batri gofynnol, ac mae angen rhagfynegiad cywir. Ar hyn o bryd, mae'n anodd iawn creu dull rhagfynegi sy'n pennu bywyd gwasanaeth 10-blwyddyn. Fodd bynnag, wrth i ddatblygwyr ymdrechu i sicrhau bod ymyl perfformiad oes yn fwy na galw'r farchnad, disgwylir i berfformiad batri wella ymhellach.
6. Crynodeb
Rhesymau dros Anhawster Profi Batris Eilaidd yn Gyflym
O'i gymharu â phrofion tebyg o gydrannau neu ddyfeisiau electronig, ar hyn o bryd mae profi carlam hirdymor batris eilaidd yn fwy anodd, yn bennaf oherwydd y ffactorau canlynol:
- Fel arfer nid yw rhagfynegiad bywyd batri yn seiliedig ar efelychu amgylcheddau llymach neu luosi ffactorau diogelwch fel cydrannau a dyfeisiau electronig, o bosibl oherwydd diffyg ymyl digonol ar gyfer perfformiad bywyd batri cyfredol o'i gymharu â galw'r farchnad.
- Mae yna lawer o berthnasoedd achosol aneglur o hyd rhwng ffenomenau diraddio a ffactorau diraddio, a allai fod oherwydd yr anhawster wrth ddadansoddi diffygion batris diraddedig a'r nifer gyfyngedig o achosion.
- Oherwydd cyflymder datblygiad cyflym batris, newidiadau mewn strwythur deunydd, ac anawsterau dadansoddi diffygion a grybwyllwyd yn gynharach, ni wnaed digon o waith gwirio ar y gydberthynas rhwng data diraddio'r farchnad.