Quais são os fatores que influenciam as características de atenuação da bateria?
2022.Jun
16
Do ponto de vista do veículo, as coisas mais importantes e relevantes para um sistema de bateria são a capacidade e o desempenho de energia, que precisam ser estimados com precisão como SOH pelo BMS. Portanto, o efeito de atenuação da bateria geralmente se manifesta como a alteração das propriedades elétricas da bateria, especialmente a alteração da capacidade e potência. Em geral, a capacidade utilizável e a energia utilizável decaem à medida que a bateria envelhece.
Em aplicações de energia, como veículos elétricos a bateria, geralmente são usadas baterias de alta energia, e a função básica das baterias é o armazenamento de capacidade. Portanto, a degradação da bateria pode ser avaliada pelo desvanecimento da capacidade. Para aplicações como veículos híbridos, geralmente são usadas baterias de alta potência, e a função básica da bateria é atender aos requisitos de alta potência. Portanto, mais atenção precisa ser dada à atenuação de potência. Para PHEVs, tanto o desvanecimento da capacidade quanto o desvanecimento da potência devem ser considerados. Normalmente, as principais razões para o desvanecimento da capacidade da bateria são LAM e LLI. Quando a tensão e a taxa de corte de carga-descarga são iguais, o aumento da resistência interna da bateria também afetará a capacidade da bateria. A principal razão para a atenuação da energia da bateria é o aumento da resistência interna.
Atualmente, para baterias de alta energia, quando a capacidade da bateria cai para 80% da capacidade inicial, considera-se que a bateria atingiu o fim de sua vida útil porque a bateria não pode atender aos requisitos do veículo. Para baterias de alta potência, a vida útil geralmente é determinada pela potência disponível atingindo 50% do valor inicial.
Basicamente, a vida útil da bateria pode ser dividida em duas partes: vida útil programada e vida útil do ciclo. A vida útil do cronograma refere-se à degradação da bateria causada pelo armazenamento sem ciclagem; considerando a degradação da bateria causada pelos ciclos de carga-descarga, ela corresponde ao ciclo da bateria. Para VEs reais, a bateria pode ser carregada durante a condução ou em uma estação de carregamento; quando estacionado, a bateria pode ser suspensa. Portanto, tanto a vida útil do cronograma quanto a vida útil do ciclo devem ser consideradas.
De um modo geral, a maioria das baterias atualmente usadas em veículos elétricos geralmente apresentam características de atenuação não linear, que podem ser divididas em três estágios. No primeiro estágio, o LLI ocorre devido à formação de SEI no eletrodo negativo, resultando em uma rápida diminuição da capacidade da bateria durante os primeiros ciclos, especialmente durante a primeira carga. A eficiência coulombiana inicial da bateria pode ser baixa. O problema inicial de eficiência coulombiana é de grande valor para o estudo de projeto e produção de baterias. No segundo estágio, o desempenho da bateria diminui gradualmente devido a vários efeitos colaterais dentro da bateria. No terceiro estágio, no final da vida útil, a capacidade cai rapidamente e a impedância aumenta rapidamente. As razões podem ser o rápido esgotamento das reservas de íons de lítio devido à deposição de lítio, ou perda de material ativo devido à perda de eletrólitos, falha do ligante ou alteração de volume. Este fenômeno de queda de capacidade rápida afeta muito o potencial de uso secundário da bateria.
Além disso, às vezes a capacidade da bateria pode aumentar substancialmente. Este fenômeno é frequentemente observado precocemente, ou o teste de ciclagem é interrompido, e pode ocorrer um aumento na capacidade após armazenamento prolongado. As razões para este fenômeno precisam ser melhor analisadas e discutidas. Uma possível explicação é o efeito do eletrodo passivo, argumentando que um eletrodo negativo em excesso geométrico pode fornecer capacidade adicional (na verdade, íons de lítio) após o armazenamento, levando a um aumento na capacidade. Outra razão possível tem a ver com a redistribuição de carga (ou seja, nenhuma carga ou força de descarga agindo sobre eles). Isso pode ser devido às propriedades de umectação aprimoradas do eletrólito do eletrodo. O processo de revestimento/descascamento de lítio também pode levar a melhorias anormais no desempenho da bateria.
Além das propriedades elétricas, as propriedades mecânicas e térmicas da bateria também mudam. Por exemplo, a espessura da bateria pode aumentar devido à geração de gás e outros motivos; durante o processo de deterioração da bateria, o coeficiente de transferência de calor e a entropia também podem mudar.