Εκτίμηση κατάστασης υγείας (SOH).
Το SOH μιας μπαταρίας μπορεί επίσης να εκφραστεί ως η διάρκεια ζωής της. Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους με βάση διαφορετικές συνθήκες χρήσης: διάρκεια ζωής αποθήκευσης και διάρκεια ζωής κύκλου.
Η διάρκεια ζωής αντιπροσωπεύει τα φαινόμενα γήρανσης και τα αποτελέσματα μιας μπαταρίας κατά την αποθήκευση. Κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, η χωρητικότητα της μπαταρίας μειώνεται μη αναστρέψιμα και ο ρυθμός αυτο-αποφόρτισης ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με το περιβάλλον αποθήκευσης. Επομένως, η επιτάχυνση ή η επιβράδυνση του ρυθμού γήρανσης της μπαταρίας εξαρτάται από το περιβάλλον αποθήκευσης. Η θερμοκρασία αποθήκευσης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάρκεια ζωής αποθήκευσης και την αυτο{4}}απόρριψη. Σε σύγκριση με τη θερμοκρασία δωματίου, οι υψηλότερες θερμοκρασίες αποθήκευσης της μπαταρίας καθιστούν πιο πιθανές τις παράπλευρες αντιδράσεις (όπως η διάβρωση) και η απώλεια μεταλλικών κατιόντων είναι πιο σοβαρή. ενώ σε χαμηλές θερμοκρασίες μειώνεται η διάχυση των ουσιών και οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις, με αποτέλεσμα να μειώνεται ο ρυθμός γήρανσης της μπαταρίας. Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι η τιμή SOC κατά την αποθήκευση της μπαταρίας (εδώ, το SOC ορίζεται ως η αναλογία ιόντων στα ηλεκτρόδια). Στην ίδια θερμοκρασία αποθήκευσης αλλά σε διαφορετικά SOC αποθήκευσης μπαταρίας, η διαδρομή γήρανσης της μπαταρίας διαφέρει. Σε υψηλά SOC, υπάρχει μεγάλη ανισορροπία φορτίου στη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου/ηλεκτρολύτη, η οποία προωθεί ηλεκτροχημικές αντιδράσεις.
Η διάρκεια ζωής του κύκλου αντιπροσωπεύει τον αντίκτυπο της χρήσης της μπαταρίας (φόρτιση και αποφόρτιση) στην μπαταρία. Η γήρανση της μπαταρίας συμβαίνει συνεχώς κατά τη διάρκεια της φόρτισης και της αποφόρτισης. Η θερμοκρασία και το ρεύμα κατά τη χρήση της μπαταρίας επηρεάζουν άμεσα τη διάρκεια ζωής του κύκλου. Επιπλέον, παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια αποθήκευσης της μπαταρίας επηρεάζουν επίσης τη διάρκεια ζωής του κύκλου, καθώς οι σχετικές αντιδράσεις συμβαίνουν ανεξάρτητα από το εάν η μπαταρία χρησιμοποιείται ή είναι σε κατάσταση ηρεμίας. Η χρήση της μπαταρίας είναι μια εξώθερμη διαδικασία. Η αυξημένη θερμοκρασία επιταχύνει αυτές τις αντιδράσεις, επιταχύνοντας έτσι τη γήρανση της μπαταρίας. Εκτός από αυτές τις μεταβλητές, οι παράμετροι που σχετίζονται με τη διάρκεια ζωής του κύκλου είναι συναρτήσεις της κατάστασης φόρτισης της μπαταρίας. Η ποσότητα φόρτισης που χάνεται κατά τη διάρκεια μιας μεμονωμένης εκφόρτισης (αλλαγή κατάστασης φόρτισης) είναι ένας κρίσιμος παράγοντας με σημαντικό αντίκτυπο στη γήρανση της μπαταρίας. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται κυρίως στην υποβάθμιση του θετικού ηλεκτροδίου και στο σχηματισμό του φιλμ SEI κατά τη διάρκεια φόρτισης και εκφόρτισης υψηλού ρεύματος.
1. Ορισμός της κατάστασης βλάβης (SOH) στις μπαταρίες
Διαφορετικοί ορισμοί του SOH μπορούν να προκύψουν από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Επί του παρόντος, οι ορισμοί που χρησιμοποιούνται συνήθως στην έρευνα μπαταριών περιλαμβάνουν τον ορισμό της εσωτερικής αντίστασης, τον ορισμό του βάθους εκφόρτισης και τον ορισμό της υπολειπόμενης φόρτισης.
(1) Μέθοδος ορισμού εσωτερικής αντίστασης
Η κατάσταση υγείας της μπαταρίας επιδεινώνεται καθώς η εσωτερική της αντίσταση αυξάνεται σταδιακά. Η κατάσταση υγείας της μπαταρίας (SOH) μπορεί να οριστεί με βάση αυτή τη σχέση:
Στον τύπο, το RNEW αντιπροσωπεύει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας τη στιγμή της κατασκευής. Το REOL αντιπροσωπεύει την εσωτερική αντίσταση στο τέλος της διάρκειας ζωής της μπαταρίας. και το R αντιπροσωπεύει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας στην τρέχουσα κατάστασή της.
Το κλειδί σε αυτόν τον ορισμό είναι η απόκτηση μιας ακριβούς τιμής για την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Το πλεονέκτημά του είναι τα σχετικά ακριβή αποτελέσματα μέτρησης, αλλά το μειονέκτημά του είναι ότι δεν λαμβάνει υπόψη την ονομαστική χωρητικότητα της μπαταρίας, η οποία επηρεάζεται σημαντικά από την κατάσταση υγείας της μπαταρίας (SOH).
(2) Ορισμός βάθους εκκένωσης (SOH)
Το βάθος εκφόρτισης (SOH) μιας μπαταρίας αναφέρεται στην αναλογία της χωρητικότητας που αποφορτίζεται από την μπαταρία προς τη δική της χωρητικότητα. Αυτή η αναλογία είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον αριθμό των φορών που μπορεί να επαναφορτιστεί η μπαταρία. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερο είναι το βάθος εκφόρτισης, τόσο λιγότερες είναι οι φορές που μπορεί να επαναφορτιστεί. Ως εκ τούτου, το SOH μπορεί να οριστεί από την προοπτική του βάθους εκφόρτισης ως: το ποσοστό του υπολειπόμενου αριθμού επαναφορτίσεων στον μέγιστο αριθμό επαναφορτίσεων σε ένα δεδομένο βάθος εκφόρτισης.
(3) Ορισμός της υπολειπόμενης χωρητικότητας
Η κατάσταση φόρτισης (SOH) ορίζεται από την προοπτική της υπολειπόμενης χωρητικότητας της μπαταρίας. Μετά από μια περίοδο χρήσης, η υπολειπόμενη χωρητικότητα της μπαταρίας μπορεί να μετρηθεί απευθείας. Επομένως, ας είναι Cnew η μέγιστη χωρητικότητα της μπαταρίας όταν δεν χρησιμοποιείται και Cnorm η μέγιστη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας. Τότε, το SOH μπορεί να οριστεί ως...
