Le vieillissement des batteries au lithium est un processus progressif à long terme et la santé de la batterie est affectée par divers facteurs tels que la température, le taux de courant et la tension de coupure. À l'heure actuelle, certaines avancées ont été réalisées dans la recherche et l'analyse de la modélisation de l'état de santé des batteries. Les recherches connexes comprennent le mécanisme de dégradation de la batterie et l'analyse des facteurs de vieillissement, la gestion de l'état de la batterie, la surveillance et l'estimation de l'état de la batterie, la prévision de la durée de vie de la batterie, etc.
Cependant, il manque encore un résumé et un examen relativement complets de l’évaluation de l’état de santé des batteries au lithium. Cet article présente systématiquement l'état de la recherche et les progrès sur l'état de santé de la batterie sous cinq aspects : la définition, les facteurs d'influence, le modèle d'évaluation, les difficultés de recherche et l'importance de la recherche sur l'état de santé de la batterie.
1. Définition de l'état de santé de la batterie
Le SOH batterie caractérise la capacité de la batterie actuelle à stocker de l'énergie électrique par rapport à la batterie neuve, et représente l'état de la batterie du début de sa vie à la fin de sa vie sous forme de pourcentage. Il existe de nombreux indicateurs de performance des batteries. Il existe de nombreuses définitions de la SOH dans le pays et à l’étranger, mais il y a un manque d’unité dans le concept. À l’heure actuelle, la définition du SOH se reflète principalement dans plusieurs aspects tels que la capacité, l’électricité, la résistance interne, les temps de cycle et la puissance de pointe.
1 Définition de la capacité SOH
Il existe la plupart des publications sur la définition du SOH par la dégradation de la capacité de la batterie, et la définition du SOH est donnée comme suit : Dans la formule : En cage est la capacité actuelle de la batterie ; Crated est la capacité nominale de la batterie.
2 Définition de l’électricité SOH
La définition du SOH pour la consommation électrique est similaire à la définition de la capacité, car la capacité nominale de la batterie a une capacité effective réelle et une capacité maximale, et la capacité réelle de la batterie est quelque peu différente de la capacité nominale nominale, c'est pourquoi certaines littératures définissent SOH du point de vue de la capacité de décharge de la batterie.
3 La résistance interne définit SOH
L'augmentation de la résistance interne de la batterie est une manifestation importante du vieillissement de la batterie, et c'est également la raison du vieillissement ultérieur de la batterie. De nombreuses littératures utilisent la résistance interne pour définir le SOH.
4 Le nombre de cycles restants définit SOH
En plus d'utiliser des indicateurs de performance de la batterie tels que la capacité et la résistance interne pour définir le SOH, il existe également des littératures qui définissent le SOH de la batterie par le nombre de cycles restants de la batterie.
Les définitions SOH des quatre types de batteries ci-dessus sont relativement courantes dans la littérature. La définition de la capacité et de l'électricité est hautement opérationnelle, mais la capacité est la performance externe de la batterie, tandis que l'opérabilité de la définition de la résistance interne et des temps restants n'est pas forte. La résistance interne est liée au SOC et à la température, et elle n’est pas facile à mesurer. Le nombre de cycles restants et le nombre total de cycles ne sont pas faciles à mesurer. ne peut pas être prédit avec précision.
2. Facteurs affectant l'état de santé des batteries au lithium
Ces dernières années, de nombreuses littératures nationales et étrangères ont étudié le mécanisme et la loi du vieillissement des batteries au lithium. Il est généralement admis que le dépôt d’ions lithium, l’épaississement du film SEI et la perte de matériaux actifs sont les principales raisons du vieillissement et de la diminution de la capacité des batteries. L'abus de batteries au lithium accélérera le vieillissement de la batterie, et la charge et la décharge normales des batteries affecteront également la santé de la batterie et accéléreront son vieillissement.
1 Influence de la température sur le SOH de la batterie
La température est généralement considérée comme le principal facteur affectant la santé de la batterie. La température a un double impact sur les performances de la batterie. D’une part, une température élevée accélérera la réaction chimique à l’intérieur de la batterie et améliorera l’efficacité et les performances de la batterie. Dans le même temps, les températures élevées accélèrent également certaines réactions chimiques irréversibles. La réaction se produit, entraînant une diminution de la matière active de la batterie, provoquant un vieillissement et une diminution de la capacité de la batterie. Les données expérimentales montrent qu'une température élevée accélérera la croissance du film SEI de l'électrode de la batterie et que la difficulté des ions lithium à pénétrer dans le film SEI augmentera, ce qui équivaut à une augmentation de la résistance interne de la batterie.
2 Influence du taux de courant de charge et de décharge sur le SOH de la batterie
Le taux de charge et de décharge affectera la durée de vie de la batterie. La batterie Sony 18650 a été testée pendant 300 cycles à trois taux de décharge différents. Dans le même temps, une décharge rapide générera davantage de chaleur à l’intérieur de la batterie, ce qui accélérera son vieillissement. On observe au microscope électronique que le film SEI sur la surface de l'électrode de la batterie à décharge à haut débit est plus épais que celui de la batterie à décharge à faible débit.
3 Influence de la profondeur de décharge sur le SOH de la batterie
La profondeur de charge et de décharge de la batterie a un impact sur la santé et le vieillissement de la batterie. On pense que la batterie a accumulé de l'énergie de transfert totale, et l'analyse de la diminution de capacité et du vieillissement de la batterie est effectuée sur la base de l'énergie de transfert totale. Gao Fei et coll. analysé la relation entre l'énergie de transfert accumulée de la batterie et la décroissance de la capacité de la batterie à travers des tests de cycle de différentes profondeurs de décharge des batteries au lithium, et a conclu qu'avant que la capacité de la batterie ne diminue à 85 %, l'énergie de transfert accumulée de la batterie est dans la charge profonde et la décharge profonde et la diminution de la capacité de la batterie. Les deux modes de charge superficielle et de décharge superficielle sont fondamentalement les mêmes. Lorsque la capacité de la batterie chute à 85 % ~ 75 %, l'énergie de transfert accumulée et l'efficacité énergétique de la batterie sont meilleures que le mode de charge peu profonde et de décharge peu profonde.
4 Influence de l'intervalle de cycle sur le SOH de la batterie
L’intervalle du cycle de charge-décharge de la batterie affectera également le processus de vieillissement de la batterie. La résistance interne de la batterie de charge-décharge est différente selon les intervalles de cycle. Par conséquent, la chaleur et la réaction de la batterie pendant le cycle sont légèrement différentes, ce qui affectera la santé et le vieillissement de la batterie à long terme. Par conséquent, certains experts suggèrent que la plage SOC de la batterie est comprise entre 20 % et 80 %, ce qui est bénéfique pour la santé et la durée de vie de la batterie.
5 Influence de la tension de coupure charge-décharge sur le SOH de la batterie
La surcharge et la décharge excessive de la batterie affecteront la santé de la batterie, et des limites de tension supérieure et inférieure inappropriées affecteront la batterie. Plus la tension de coupure de décharge est basse, plus la résistance interne de la batterie est grande, ce qui entraîne un échauffement interne de la batterie, une augmentation des réactions secondaires, une réduction des matériaux actifs de la batterie et un effondrement de la feuille de graphite négative, un vieillissement accéléré et une diminution de la capacité de la batterie. batterie. Une tension de coupure de charge excessive provoque une augmentation de la résistance interne de la batterie, une augmentation de la chaleur interne de la batterie et une surcharge provoquant le phénomène de « précipitation du lithium » de l'électrode négative et l'augmentation correspondante des réactions secondaires, ce qui affecte la capacité. et le vieillissement de la batterie.
En résumé, la température de fonctionnement, le taux de charge-décharge, la profondeur de décharge, l'intervalle de cycle et la tension de coupure charge-décharge de la batterie auront tous un impact sur la santé et la durée de vie de la batterie. À l’heure actuelle, la recherche sur les facteurs influençant l’état de santé des batteries en est au stade de la recherche qualitative. L'analyse quantitative de ces facteurs d'influence sur le vieillissement des batteries et la relation de couplage entre ces facteurs constituent les difficultés de la recherche et le point chaud de la recherche sur la santé et la durée de vie des batteries dans le futur.
