Pourquoi les batteries au lithium ont-elles besoin d'être équilibrées ?

Dans le contexte actuel de sensibilisation croissante à la protection de l'environnement, les batteries au lithium, en tant que dispositif de stockage d'énergie efficace et fiable, deviennent progressivement le choix dominant. Cependant, les batteries au lithium peuvent présenter des problèmes tels qu'une inadéquation de capacité et une différence de tension excessive lors d'une utilisation à long terme, ce qui nécessite l'application d'une technologie d'équilibrage de batterie. Cet article explorera pourquoi les batteries au lithium ont besoin d'un équilibrage des cellules, et expliquera son importance et comment y parvenir.

Les batteries au lithium passent par l'équilibrage de la batterie, et chaque unité de la batterie peut être efficacement surveillée et maintenue dans un état de charge sain (état de charge, SoC). Cela augmente non seulement le nombre de cycles de batterie, mais offre également une protection supplémentaire contre les dommages aux cellules de la batterie dus à une surcharge/décharge profonde.

Égalisation active et passive

L'égalisation passive consomme l'excès de charge via les résistances de fuite, de sorte que toutes les cellules de la batterie ont approximativement le même SoC, mais cela ne prolonge pas la durée de fonctionnement du système. Habituellement, l'égalisation qui utilise des résistances pour dissiper l'énergie est appelée égalisation passive.

L'équilibrage actif est une technique d'équilibrage plus sophistiquée qui augmente la durée de fonctionnement du système en augmentant la charge totale disponible dans le pack à mesure que la charge est redistribuée dans les cellules pendant les cycles de charge et de décharge. Par rapport à l'égalisation passive, l'égalisation active peut raccourcir le temps de charge et réduire la chaleur générée pendant l'égalisation. Habituellement, l'égalisation obtenue par transfert de capacité est appelée égalisation active.

Décharge équilibrée des cellules actives

Comme le montre la figure ci-dessous, il s'agit d'une batterie typique à pleine capacité. La pleine capacité signifie que la capacité de charge atteint 90 %, car maintenir la batterie à (ou près de) 100 % de capacité pendant une longue période réduira bientôt sa durée de vie. Et la décharge complète fait référence à une décharge à 30%, ce qui empêche la batterie d'entrer dans un état de décharge profonde.
Au fil du temps, les caractéristiques de certaines batteries deviennent moins bonnes que d'autres. Même si certaines cellules de batterie ont encore beaucoup de capacité, des cellules de batterie faibles limitent le temps de fonctionnement du système, 5 % de l'inadéquation de la capacité de la batterie entraînera l'inefficacité de 5 % de l'énergie. Pour les batteries de grande capacité, cela signifie que beaucoup d'énergie est gaspillée. Cette situation est particulièrement critique pour les systèmes distants et les systèmes dont la maintenance est difficile. L'énergie non utilisée entraîne également une augmentation des cycles de charge et de décharge de la batterie, une réduction de la durée de vie de la batterie et des coûts plus élevés en raison du remplacement fréquent de la batterie.

Avec l'équilibrage actif, la charge est redistribuée des cellules fortes aux cellules faibles, épuisant complètement l'énergie de la batterie.

Charge équilibrée des cellules actives

Si le pack est chargé sans égalisation, les cellules faibles atteindront leur pleine capacité avant les cellules fortes, devenant à nouveau le facteur limitant ; à ce point, ils limitent l'énergie totale qui peut être retenue dans le système.

L'égalisation active peut faire en sorte que la batterie atteigne sa pleine capacité en redistribuant la charge pendant la charge. La proportion de temps d'égalisation et l'impact du courant d'égalisation sur le temps ne seront pas discutés en profondeur ici.

Avantages et inconvénients de l'égalisation active et passive

L'équilibrage actif de la batterie et l'équilibrage passif de la batterie peuvent promouvoir efficacement la santé du système de batterie en surveillant et en faisant correspondre l'état de charge de chaque cellule de batterie. Contrairement à l'équilibrage passif de la batterie, qui ne consomme que l'excès de charge pendant la charge, l'équilibrage actif de la batterie peut être utilisé pendant la charge et la décharge. redistribution des charges pendant cette période. Par conséquent, l'équilibrage actif des cellules peut prolonger la durée de fonctionnement du système et également améliorer l'efficacité de la charge. L'équilibrage actif des cellules nécessite des solutions souvent plus complexes et de plus grande taille, tandis que l'équilibrage passif des cellules est plus rentable.

L'application de la technologie d'équilibrage des batteries dans le domaine des batteries au lithium est devenue un moyen important d'améliorer l'efficacité des systèmes de stockage d'énergie et de prolonger la durée de vie des batteries. En surveillant et en ajustant l'état de chaque batterie dans le bloc-batterie, le système d'égalisation de la batterie peut rendre les performances globales du bloc-batterie au lithium plus stables et fiables. Avec les progrès de la science et de la technologie, nous pouvons nous attendre à l'émergence d'une technologie d'égalisation de batterie plus avancée pour mieux soutenir le développement de systèmes de stockage d'énergie de batterie au lithium.