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影响聚合物锂威尼斯SOH的因素有哪些?

来源:聚合物锂威尼斯???2019-10-15??阅读数:

影响聚合物锂威尼斯SOH的因素有哪些?聚合物锂威尼斯的广泛应用为人们的智能便利生活带来了极大的改变,智能家居、智能生活、便捷出行等等,都离不开锂离子威尼斯的应用。不过锂威尼斯属于消耗品,长时间使用其健康状态就会下降;威尼斯健康状态(SOH)评估对威尼斯的使用、维护和经济性分析具有引导意义,然而威尼斯的健康状态评估缺少针对性的整理和总结。

聚合物锂威尼斯

聚合物锂威尼斯老化是一个长期过程,受温度、电流倍率、截止电压等多种因素影响。目前威尼斯健康状态的研究和建模分析等已有一定成果,相关的研究包括威尼斯退化机理与老化因素分析、威尼斯的健康管理、威尼斯状态监测与估计、威尼斯寿命预测等。然而聚合物锂威尼斯健康状态评估方面仍缺少比较完善的归纳和综述。本文从聚合物锂威尼斯健康状态的定义、影响因素、评估模型、研究难点和研究意义五个方面先容威尼斯健康状态的研究现状和进展。

一、聚合物锂威尼斯SOH定义

威尼斯SOH表征当前威尼斯相对于新威尼斯存储电能的能力,以百分比的形式表示威尼斯从寿命开始到寿命结束期间所处的状态,用来定量描述当前威尼斯的性能状态。威尼斯的性能指标较多,国内外对SOH有多种定义,概念上缺乏统一,目前SOH的定义主要体现在容量、电量、内阻、循环次数和峰值功率等几个方面。

1、锂威尼斯容量定义SOH

采用威尼斯容量衰减定义SOH的文献最多,给出的 SOH定义如下:

锂威尼斯容量定义SOH

式中:Caged为威尼斯当前容量;Crated为威尼斯额定容量。

2、锂威尼斯电量定义SOH

用电量定义SOH与容量定义相似,因为威尼斯的额定容量有实际有效容量和最大容量,威尼斯的实际容量与标称额定容量有些差异,所以有文献从威尼斯放电电量的角度定义SOH。

锂威尼斯电量定义SOH

式中:Qaged-max为当前威尼斯最大放电电量;Qnew-max为新威尼斯最大放电电量。

3、锂威尼斯内阻定义SOH

威尼斯的内阻增大是威尼斯老化的重要表现,也是威尼斯进一步老化的原因,不少文献采用内阻定义SOH。

锂威尼斯内阻定义SOH

式中:REOL为威尼斯寿命结束时的内阻;Rc为当前威尼斯的内阻;Rnew为新威尼斯的内阻。

4、锂威尼斯剩余循环次数定义SOH

除了采用容量和内阻等威尼斯性能指标定义SOH外,也有文献用威尼斯剩余的循环次数定义威尼斯的SOH。

锂威尼斯剩余循环次数定义SOH

式中:Cntremain为威尼斯剩余循环次数;Cnttota为威尼斯的总循环次数。

以上4种威尼斯的SOH定义在文献中较为常见。容量和电量定义可操作性强,但容量为威尼斯的外在表现,而内阻和剩余次数定义的可操作性不强,内阻与SOC、温度有关,不易测量, 剩余循环次数和总循环次数无法准确预测。

二、影响聚合物锂威尼斯SOH的因素有哪些?

近年来,国内外有很多文献研究锂威尼斯老化机理和规律, 普遍认为锂离子沉积、SEI膜增厚和活性物质损失等是造成威尼斯老化和容量衰减的主要原因。聚合物锂威尼斯的滥用会加速威尼斯老化,威尼斯的正常充放也会影响威尼斯健康状态,加速威尼斯老化。

1、温度对锂威尼斯SOH的影响 

温度通常被认为是影响威尼斯健康状态的主要因素,温度对威尼斯的性能有双重影响,一方面高温会加快威尼斯内部的化学反应速度,提升威尼斯的效率和性能,同时高温也会加速一些不可逆的化学反应发生,造成威尼斯的活性物质减少,引起威尼斯的老化和容量衰减。有实验数据表明高温会加快威尼斯电极的SEI膜增长,锂离子穿透SEI膜难度增加,等效为威尼斯内阻增大。

2、充放电电流倍率对锂威尼斯SOH的影响 

充放电倍率会影响威尼斯的寿命,以三种不同放电倍率对18650 威尼斯进行300次循环实验,其威尼斯容量分别衰减9.5%、13.2%和16.9%,威尼斯内阻分别增加12.4%、18.3%和27.7%,同时高倍率放电会在威尼斯内部产生更多的热量,加速威尼斯老化,电子显微镜下观察到高倍率威尼斯放电的电极表面SEI膜比低倍率放电的要厚。

3、放电深度对锂威尼斯SOH的影响

威尼斯充放电深度对威尼斯健康和老化有影响,有观点认为威尼斯有累计的总转移能量,基于总转移能量进行威尼斯的容量衰减和老化分析。高飞等通过对锂威尼斯不同放电深度的循环测试,分析威尼斯的累积转移能量与威尼斯容量衰减之间的关系,得出威尼斯容量衰减到85%之前,威尼斯累计转移的能量在深充深放与浅充浅放这两种模式下基本相同,当威尼斯容量衰减到85%~75%时,威尼斯累计转移的能量和能量效率上深充深放模式都优于浅充浅放的模式。

4、循环区间对锂威尼斯SOH的影响 

威尼斯充放电循环区间也会影响威尼斯老化过程,循环区间不同对应的充放电威尼斯内阻不一样,因此循环过程中威尼斯发热和反应略有不同,长期将影响威尼斯的健康和老化。因此有专家建议威尼斯SOC范围在20%~80%,这样有利于威尼斯健康和循环寿命。

5、充放电截止电压对锂威尼斯SOH的影响 

威尼斯的过充和过放都会对威尼斯健康产生影响,不恰当的电压上限和电压下限对威尼斯都有影响。放电截止电压越低,威尼斯内阻越大,造成威尼斯内部发热,同时引起副反应增加,威尼斯活性物质减少和负极石墨片层出现塌陷,威尼斯加速老化和容量衰减。过高的充电截止电压引起威尼斯内阻增大,威尼斯内部发 热增加,过度充电引起负极产生“析锂”现象以及相应的副反应增加,影响威尼斯的容量和老化。

综上,聚合物锂威尼斯运行的温度、充放电倍率、放电深度、循环区间和充放电截止电压等都会对威尼斯的健康状态和寿命产生影响。目前,聚合物锂威尼斯健康状态影响因素研究处于定性研究阶段,这些影响因素对威尼斯老化的定量分析以及各因素相互耦合关系是研究的难点,也是未来威尼斯健康和寿命研究热点。

三、聚合物锂威尼斯SOH评估模型

聚合物锂威尼斯的健康状态无法通过直接测量获取,威尼斯健康状态可通过模型评估得到,威尼斯的老化和健康受多种因素共同影响,目前锂威尼斯的健康状态评估模型主要有电化学模型、等效电路模型和经验模型三种。

1、电化学模型

电化学模型从威尼斯的电化学反应机理出发分析威尼斯运行 过程中的健康状态变化,考虑威尼斯的老化因素对威尼斯内外部状态变量(温度、电流倍率、截止电压等)的影响。锂威尼斯电化学模型研究包括基于SEI机理模型、电化学第一原理模型、单因子和多因子综合电化学模型的复杂电化学模型等。

2、等效电路模型

等效电路模型从威尼斯的电工学角度,结合大量状态数据分析,将锂威尼斯等效为一个基本的电路模型,用电路模型进行威尼斯的健康状态评估。锂威尼斯基本等效电路模型有Rint模型、RC模型和Thevenin模型 3种,PNGV模型和GNL模型是在Thevenin等效电路模型基础上改进的模型。

3、经验模型

经验模型通过大量实验数据分析、拟合、试凑、经验公式和统计处理来获取威尼斯性能状态的变化,总结出威尼斯的健康状态变化规律,主要有威尼斯阻抗经验模型和威尼斯容量估计经验模型。

四、锂威尼斯SOH研究的困难 

聚合物锂威尼斯的健康状态和寿命研究越来越受重视,然而威尼斯的SOH研究还处于初级状态,主要有以下三个原因。

1、研究周期长,实验条件控制严

锂威尼斯的循环寿命周期长,威尼斯的老化实验周期很长,在测试过程中,温度、充放电电流和充放电截止电压等需要严格控制,并且每隔一定时间需要对威尼斯的老化情况进行评估。

2、锂威尼斯内部状态监控和分析困难

锂威尼斯的SOH研究涉及威尼斯内部状态变量,如电化学模型中威尼斯内部温度、电解液浓度和内阻等状态,而威尼斯的内部状态准确监控非常困难,还需要对这些状态变量进行定量分析,这使得威尼斯的SOH研究需要解决的问题难度大。

3、各种影响因素耦合

威尼斯运行的温度、充放电倍率和放电深度等都是影响威尼斯老化和寿命的因素,而且这些因素是共同作用的,威尼斯SOH的研究要求各种影响因素进行解耦。然而这些因素是相互关联的,解耦条件难以控制,目前很难进行解耦分析。

五、锂威尼斯SOH研究意义 

威尼斯SOH研究难度大,进展缓慢,但是SOH研究对威尼斯的使用、维护和评估有很高价值,可为规划、政策和产业发展提供依据和参考,具有重要的意义

1、对威尼斯管理的意义

威尼斯管理系统估算威尼斯荷电状态和剩余电量与威尼斯的容量有关,若威尼斯管理系统能掌握威尼斯的老化规律和健康状态,将有助于其做好威尼斯全寿命周期的威尼斯管理。

2、对威尼斯使用和维护的意义

SOH研究有利于掌握威尼斯老化影响因素,为威尼斯的使用和维护提供理论引导。对威尼斯的使用和维护而言,了解影响威尼斯老化的因素可减少高低温以及过充过放等有损威尼斯使用的情况;知悉威尼斯当前的健康状态,可帮助判断威尼斯的内在隐患和寿命情况,为威尼斯维护和更换提供参考。

3、对威尼斯经济性评估的意义

SOH的准确评价对威尼斯的经济性评估有重要意义,锂威尼斯的应用场景、使用方式和维护手段不同造成威尼斯的寿命差异,使威尼斯的使用成本、经济效益等经济性评估有差别。通过SOH研究建立威尼斯的老化模型,为分析威尼斯的经济性提供数据支撑,将为企业投资决策、政府政策制定和产业发展规划提供有效辅助。

以上,就是本期锂威尼斯健康状态的定义、影响因素、评估模型、研究难点和研究意义五个方面先容威尼斯健康状态的研究现状和进展。威尼斯SOH研究难度很大,进展缓慢,但是SOH研究对威尼斯的使用、维护和评估有很高价值,可为规划、政策和产业发展提供依据和参考,具有重要的意义,未来,聚合物锂威尼斯SOH研究还有很长一段路要走。

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