Factores que influyen y medidas de mejora de la consistencia de las baterías de litio

Fabricante de baterías de iones de litio Odm necesita empezar por el proceso de producción y estudiar la influencia del proceso principal y su equipo de producción en la consistencia de la batería. En este artículo se analizan los factores que afectan a la consistencia de las baterías de iones de litio y siete medidas de mejora.

Desventajas de la inconsistencia de la batería de litio

La diferencia en el rendimiento de la batería se refleja principalmente en la capacidad de la batería, la resistencia interna, el voltaje, etc.; Una vez agrupadas las celdas, durante el proceso de carga, las celdas con menor capacidad se cargarán completamente primero, y las celdas con mayor capacidad continuarán cargándose, lo que provocará que las celdas con menor capacidad se sobrecarguen;

Durante el proceso de sobrecarga, los iones de litio precipitarán dendritas de litio en la superficie del electrodo negativo de grafito. La sobrecarga prolongada puede hacer que el litio metálico crezca verticalmente desde la superficie de grafito y perfore el diafragma, provocando un cortocircuito de la célula de la batería o incluso un incendio y una explosión;

Durante el proceso de descarga, las baterías con poca capacidad se descargarán completamente primero, pero las otras baterías no se han descargado completamente en este momento. Si desea que todas las baterías descarguen la energía restante, las baterías con poca capacidad se sobredescargarán inevitablemente, y la sobredescarga a largo plazo afectará a la vida útil de todo el módulo.

Del mismo modo, en el circuito serie-paralelo, la diferencia en la resistencia interna de las celdas individuales también reflejará los problemas de carga rápida, gran generación de calor y diferentes velocidades de descarga de algunas baterías durante el proceso de carga y descarga. A la larga, se producirá una atenuación de la capacidad, una atenuación de la vida útil e incluso problemas de seguridad del módulo de baterías. Por lo tanto, es necesario estudiar los factores relevantes que influyen en la consistencia de las baterías de iones de litio y las correspondientes medidas de mejora.

Principales factores que afectan a la consistencia de las baterías de litio

El proceso de fabricación de las baterías de iones de litio es complicado y consta de muchos procesos; estos procesos pueden dividirse en tres secciones: producción de piezas polares, producción de células de batería y montaje de baterías. Antes de comprender los factores que afectan a la consistencia de las baterías de litio, es necesario entender primero el proceso de fabricación de las baterías de iones de litio.

Cada proceso de fabricación influye en la consistencia de las baterías de litio. Entre ellos, los eslabones de la producción como la mezcla, el revestimiento y el laminado son difíciles de controlar y son los más propensos a causar desviaciones. Hay diferencias en el rendimiento de la batería acabada, lo que tiene un gran impacto en la consistencia.

Mezcla

La mezcla, que incluye la dosificación y la agitación, es uno de los procesos más críticos que afectan al rendimiento de las baterías de litio. Dado que la selección, el diseño, el procesamiento, la proporción razonable y el proceso de mezcla de los materiales son cruciales para el rendimiento del producto acabado, algunos fabricantes creen que su impacto en la calidad de la batería en todo el proceso de producción es mayor que 30%.

Calcular la cantidad real de cada material según la proporción de contenido sólido, material activo, agente conductor y aglutinante y, a continuación, añadir por orden de agua desionizada, aglutinante, agente conductor y material activo. Tras un cierto tiempo de mezcla y agitación en condiciones de vacío, la dispersión es uniforme y no se generan burbujas de aire, y el recubrimiento se lleva a cabo tras ajustarlo a una viscosidad adecuada.

Revestimiento

Durante el proceso de recubrimiento:

1) Si la temperatura es demasiado alta, es fácil que la pieza de poste se agriete, y si la temperatura es baja, la pieza de poste no estará completamente seca;

2) La densidad superficial es pequeña, no se puede alcanzar la capacidad nominal de la batería y el rendimiento del ciclo es deficiente. Si la densidad superficial es alta, al tiempo que se desperdicia el material, pueden formarse dendritas de litio debido a un exceso de electrodos positivos, lo que provoca riesgos para la seguridad;

3) Si el tamaño del revestimiento es demasiado pequeño o demasiado grande, puede provocar un proceso de carga y descarga inseguro y un cortocircuito;

4) La desalineación entre la segunda superficie y la primera también puede hacer que el electrodo negativo no encierre completamente al electrodo positivo. Por lo tanto, la calidad y la consistencia del proceso de recubrimiento tienen un gran impacto en la consistencia del rendimiento de la batería de litio.

Hay muchos factores que afectan a la calidad del revestimiento, como: la precisión de fabricación del cabezal de revestimiento, la estabilidad del funcionamiento del equipo, el control de la tensión dinámica durante el movimiento, el volumen y la presión del aire durante el proceso de secado y el control de la curva de temperatura.

Rodando

La finalidad del laminado es hacer que la combinación de material activo y lámina tenga un grosor más denso y uniforme. El tamaño de la densidad de compactación por laminación afecta directamente al rendimiento y la consistencia de la batería:

1) Una densidad de compactación excesiva hace que el contacto entre las partículas sea demasiado estrecho, y la conductividad electrónica aumenta. Sin embargo, el canal de movimiento de iones se reduce o bloquea, lo que no favorece el desarrollo de la capacidad, la polarización aumenta durante el proceso de descarga, la tensión cae y la capacidad disminuye;

2) La densidad de compactación es demasiado pequeña, la distancia entre las partículas es grande, hay muchos canales de iones, y el electrolito absorbe una gran cantidad, lo que favorece el movimiento de los iones, pero debido a la pequeña área de contacto entre las partículas, no favorece la conducción electrónica, y aumenta la polarización de la descarga.

En resumen, la capacidad inicial, la resistencia interna y el rendimiento del ciclo de capacidad de las baterías de litio con diferentes densidades de compactación son completamente inconsistentes, y pequeñas diferencias en las densidades de compactación darán lugar a grandes inconsistencias en el rendimiento de la batería. Por lo tanto, la laminación debe garantizar un grosor uniforme de la pieza de polo para asegurar una densidad de compactación consistente y producir baterías de litio con un rendimiento consistente. El control de la densidad de compactación se consigue principalmente controlando el espesor de laminación.

La calidad del equipo de laminación depende principalmente de factores como la separación entre rodillos sin carga, la rigidez del tren de laminación, el grosor de entrada de la pieza de laminación, la resistencia a la deformación de la pieza de laminación, el grosor de la película de aceite del rodamiento y la excentricidad del rodillo; Además, cuando el rodillo es excéntrico en la máquina de laminación, el grosor de la lámina del electrodo después de la laminación fluctuará hasta ±7μm, lo que afectará seriamente a la consistencia de la batería.

Efecto de la presión del rodillo en el espesor de la placa polar

Medidas de mejora de la coherencia de la batería

1. Dimensiones del proceso de producción

Controlar la consistencia de varias materias primas de la batería - controlar bien la reología y la viscosidad de la lechada, y no dejar la lechada durante mucho tiempo para garantizar que la reología de la lechada sea la misma al recubrir; Hacer un buen trabajo de control de los parámetros de recubrimiento, especialmente de la lechada de fosfato de hierro y litio. Debido a las partículas finas del fosfato de hierro y litio, el rendimiento de procesamiento de la lechada es pobre, por lo que se debe tener cuidado de reducir la velocidad de la máquina de revestimiento durante el revestimiento;

Detectar el aspecto de la pieza de polo, y retirar la pieza de polo defectuosa; pesar la pieza de polo; comparar la mala calidad de la batería antes y después de la inyección de líquido; prestar atención al control de la temperatura y la humedad en el revestimiento, la formación química y otros vínculos; formular normas para diversas materias primas, e inspeccionar y almacenar las materias primas en estricta conformidad con las normas;

Se lleva a cabo un estricto Control Estadístico del Proceso (CEP) en el proceso para garantizar que cada proceso se encuentra dentro del rango de tolerancia especificado; para garantizar que se alcanza el índice de capacidad del proceso de forma que siga la distribución normal de los parámetros de producción.

2. Adecuación de las dimensiones del proceso

Asegúrese de que el pack de baterías utiliza baterías de especificaciones y modelos uniformes, y garantice la calidad de las baterías, especialmente la consistencia de la tensión inicial. Las condiciones de cribado son: tensión, resistencia interna y datos de formación de la batería; Existen muchos métodos de evaluación de la consistencia, los más utilizados son el método del coeficiente de rango, el método del coeficiente de desviación estándar y el método del umbral.

En combinación con el análisis de conglomerados, la forma, la distancia y el área de la curva de carga y descarga de la batería formada por cada punto de detección dentro del intervalo de tiempo establecido se utilizan para la clasificación científica con el fin de determinar la consistencia de la batería. Sobre la base del umbral de capacidad o tensión, se calculan la forma de la curva de carga y descarga, la distancia entre las curvas, el área comprendida por la curva, etc., y se seleccionan para su valoración los parámetros que pueden reflejar la consistencia de la curva.

En el proceso de carga y descarga, las curvas están más cerca, la distancia relativa es menor, el área encerrada por la curva es más pequeña, y la diferencia entre los grupos es pequeña, con el fin de lograr la coincidencia óptima consistente.

3. Gestión del equilibrio de la batería

Desde la perspectiva del sistema de gestión de la batería, comprender la ley de desarrollo de la inconsistencia de las células individuales en el paquete de baterías, y ajustar o sustituir la batería con parámetros extremos a tiempo para garantizar que la inconsistencia de los parámetros del paquete de baterías no aumente con el tiempo;

Evite sobrecargar la batería e intente evitar una descarga profunda de la misma. Asegurar un buen entorno de uso para el pack de baterías, intentar asegurar una temperatura constante, reducir las vibraciones y asegurar que el agua, el polvo, etc. contaminen el polo de la batería. Al mismo tiempo, desde la perspectiva de la gestión de la energía y la estrategia, se introduce un sistema práctico de gestión y ecualización de la energía del pack de baterías para formular una estrategia razonable de ecualización de la batería para intervenir activamente y reducir la inconsistencia de la batería. Si desea conocer fabricantes relacionados con BMS, aquí tiene 10 principales proveedores de sistemas de gestión de baterías.

4. Gestión térmica de la batería

Durante el uso de la batería, la diferencia en la resistencia interna, la disposición de la batería y otros factores causarán la diferencia en su propia temperatura y la temperatura ambiente durante el proceso de carga y descarga, lo que conducirá directamente a la diferencia en su rendimiento de salida.

El papel de la gestión térmica de la batería es mantener la temperatura de funcionamiento del paquete de baterías dentro del rango óptimo de temperatura de funcionamiento de la batería, garantizar la consistencia de las condiciones de temperatura entre las baterías y, por lo tanto, garantizar la consistencia de los parámetros de funcionamiento de la batería.

5. 5. Estrategia de control

En cuanto a la gestión de la energía, cuando la potencia de salida está permitida, la profundidad de descarga de la batería debe reducirse al mínimo. Las células de iones de litio pierden consistencia en condiciones de descarga profunda y se reduce la vida útil de la batería. Intente evitar que la batería se descargue en profundidad y, al mismo tiempo, evite sobrecargarla.

Un sistema equipado con un circuito de ecualización puede evitar la sobrecarga de baterías individuales, reducir adecuadamente la tensión de fin de carga y prolongar el ciclo de vida útil del paquete de baterías.

6. Equipo

Mediante la selección de equipos de alta automatización, alta precisión, alta estabilidad e inteligentes para garantizar la consistencia de las células individuales, reducir las diferencias entre diferentes células y la influencia de los factores humanos. Por ejemplo: En el sistema automático de alimentación de lodo, es necesario prestar atención para evitar la estratificación del lodo en el tanque de almacenamiento, controlar el nivel de lodo en el cilindro de transición, la estabilidad de la bomba de tornillo, y si el bloqueo del tanque de filtro se limpia a tiempo, etc.

Elija equipos de recubrimiento con cabezales de recubrimiento de alta precisión, funcionamiento estable, excelente control dinámico de la tensión, volumen de aire de secado, presión de aire y control de la curva de temperatura; Utilice rayos X/β para controlar la densidad de la superficie recubierta en línea, mida la temperatura de la superficie de la pieza del poste y controle el flujo, la viscosidad y la temperatura en línea.

7. Otros

Durante el uso diario y el proceso de mantenimiento, la batería con una capacidad baja en la medición se carga por separado para el mantenimiento para restaurar su rendimiento; el paquete de baterías se carga para el mantenimiento con una pequeña corriente a intervalos regulares para promover el equilibrio y la recuperación del rendimiento del propio paquete de baterías;

En cuanto al entorno de uso, para garantizar un buen entorno de uso y unas condiciones constantes para el pack de baterías, es necesario un sistema de gestión de la batería y un controlador del vehículo para conseguirlo.

Conclusión

La consistencia de las baterías de litio tiene un impacto muy importante en el cumplimiento de la capacidad del producto de la batería, la vida del ciclo e incluso cuestiones de seguridad; Los problemas de consistencia se ven afectados por múltiples factores, que son transitivos y acumulativos. Aunque la inconsistencia no puede eliminarse por completo,

Sin embargo, puede mejorarse desde el punto de vista de la dimensión del proceso de producción, la dimensión del proceso de montaje, la gestión del equilibrio de la batería, la gestión térmica, la estrategia de control, el equipo de producción, etc. Los equipos de producción de baterías desempeñan un papel decisivo en la calidad de la fabricación de productos de baterías. Cuanto mayores sean los requisitos de calidad, estricta consistencia y alta seguridad de las baterías, más importante será el equipo de producción.

Los principales fabricantes de iones de litio sólo pueden promover el desarrollo de la industria de las baterías a través de la innovación continua de la tecnología de los equipos, que se refleja en los equipos que llevan la tecnología y la calidad a nivel micro, y la tecnología y la calidad dirigen la dirección de los equipos.