Quels sont les facteurs d'influence des caractéristiques d'atténuation de la batterie ?
2022.Jun
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Du point de vue du véhicule, les éléments les plus importants et les plus pertinents pour un système de batterie sont la capacité et les performances énergétiques, qui doivent être estimées avec précision en tant que SOH par le BMS. Par conséquent, l'effet d'atténuation de la batterie se manifeste généralement par le changement des propriétés électriques de la batterie, en particulier le changement de capacité et de puissance. En général, la capacité utilisable et la puissance utilisable diminuent à mesure que la batterie vieillit.
Dans les applications énergétiques telles que les véhicules électriques à batterie, des batteries à haute énergie sont généralement utilisées et la fonction de base des batteries est le stockage de capacité. Par conséquent, la dégradation de la batterie peut être évaluée par un évanouissement de capacité. Pour des applications telles que les véhicules hybrides, des batteries haute puissance sont généralement utilisées, et la fonction de base de la batterie est de répondre aux exigences de haute puissance. Par conséquent, une plus grande attention doit être accordée à l'atténuation de puissance. Pour les PHEV, l'affaiblissement de capacité et l'affaiblissement de puissance doivent être pris en compte. Habituellement, les principales raisons de l'affaiblissement de la capacité de la batterie sont LAM et LLI. Lorsque la tension et le taux de coupure de charge-décharge sont identiques, l'augmentation de la résistance interne de la batterie affectera également la capacité de la batterie. La principale raison de l'atténuation de la puissance de la batterie est l'augmentation de la résistance interne.
Actuellement, pour les batteries à haute énergie, lorsque la capacité de la batterie tombe à 80% de la capacité initiale, la batterie est considérée comme ayant atteint la fin de sa durée de vie car la batterie ne peut pas répondre aux besoins du véhicule. Pour les batteries de forte puissance, la durée de vie est généralement déterminée par la puissance disponible atteignant 50 % de la valeur initiale.
Fondamentalement, la durée de vie de la batterie peut être divisée en deux parties : la durée de vie programmée et la durée de vie du cycle. La durée de vie programmée fait référence à la dégradation de la batterie causée par un stockage sans cycle ; tout en considérant la dégradation de la batterie causée par les cycles de charge-décharge, elle correspond au cycle de la batterie. Pour les véhicules électriques réels, la batterie peut être chargée pendant la conduite ou à une station de charge ; en stationnement, la batterie peut être suspendue. Par conséquent, la durée de vie du programme et la durée de vie du cycle doivent être prises en compte.
D'une manière générale, la plupart des batteries actuellement utilisées dans les véhicules électriques présentent généralement des caractéristiques d'atténuation non linéaires, qui peuvent être grossièrement divisées en trois étapes. Dans la première étape, le LLI se produit en raison de la formation de SEI sur l'électrode négative, entraînant une diminution rapide de la capacité de la batterie au cours des premiers cycles, en particulier lors de la première charge. L'efficacité coulombique initiale de la batterie peut être faible. Le problème initial d'efficacité coulombienne est d'une grande valeur pour l'étude de la conception et de la production des batteries. Dans la deuxième étape, les performances de la batterie diminuent progressivement en raison de divers effets secondaires à l'intérieur de la batterie. Au troisième stade, en fin de vie, la capacité chute rapidement et l'impédance augmente rapidement. Les raisons peuvent être l'épuisement rapide des réserves d'ions lithium en raison du dépôt de lithium, ou perte de matière active due à une perte d'électrolyte, une défaillance du liant ou un changement de volume. Ce phénomène de chute rapide de capacité affecte fortement le potentiel d'utilisation secondaire de la batterie.
De plus, la capacité de la batterie peut parfois augmenter considérablement. Ce phénomène est souvent observé précocement, ou le test de cyclage est interrompu, et une augmentation de capacité peut survenir après un stockage prolongé. Les raisons de ce phénomène doivent encore être analysées et discutées. Une explication possible est l'effet d'électrode passive, faisant valoir qu'une électrode négative géométriquement en excès peut fournir une capacité supplémentaire (en fait, des Li-ions) après le stockage, entraînant une augmentation de la capacité. Une autre raison possible est liée à la redistribution de la charge (c'est-à-dire qu'aucune force de charge ou de décharge n'agit sur eux). Cela peut être dû aux propriétés de mouillage améliorées de l'électrolyte d'électrode. Le processus de placage/décapage au lithium peut également entraîner des améliorations anormales des performances de la batterie.
En plus des propriétés électriques, les propriétés mécaniques et thermiques de la batterie changent également. Par exemple, l'épaisseur de la batterie peut augmenter en raison de la génération de gaz et d'autres raisons ; pendant le processus de désintégration de la batterie, le coefficient de transfert de chaleur et l'entropie peuvent également changer.