چگونه با عدم سازگاری باتری های لیتیوم مقابله کنیم؟

عدم سازگاری در عملکرد سلول باتری در طول فرآیند تولید شکل می گیرد و در طول استفاده عمیق تر می شود. سلول های داخل همان بسته باتری ضعیف باقی می مانند و به سرعت ضعیف می شوند.درجه پراکندگی پارامترها بین سلول های فردی با افزایش سن افزایش می یابد.

در حال حاضر مهندسان در هنگام برخورد با ناسازگاری ها در سلول های باتری به طور عمده سه جنبه را در نظر می گیرند.و عملکرد تعادل که توسط سیستم مدیریت باتری در صورت عدم سازگاری کمی ارائه می شود.

1) مرتب کردن

دسته های مختلف از سلول های باتری نباید در تئوری با هم استفاده شوند.حتی سلول هایی که از همان دسته هستند باید غربالگری شوند و سلول هایی که پارامترهای نسبتا متمرکز دارند باید در یک بسته باتری و همان بسته باتری قرار گیرند..

هدف از مرتب سازی انتخاب سلول هایی با پارامترهای مشابه است. روش های مرتب سازی برای سال های زیادی مورد مطالعه قرار گرفته اند و عمدتاً به دو دسته تقسیم می شوند: مرتب سازی ثابت و مرتب سازی پویا.

مرتب سازی استاتیک شامل انتخاب پارامترهای مشخص مانند ولتاژ مدار باز، مقاومت داخلی و ظرفیت سلول ها، انتخاب پارامترهای هدف،معرفی الگوریتم های آماری، تعیین معیارهای غربالگری و در نهایت تقسیم سلول های همان دسته به چندین گروه.

غربالگری پویا به غربالگری ویژگی های نشان داده شده توسط سلول های باتری در طول فرآیند شارژ و تخلیه اشاره دارد.برخی از آنها روند شارژ جریان ثابت و ولتاژ ثابت را انتخاب می کنند، برخی از آنها فرآیند شارژ و تخلیه ضربه پالس را انتخاب می کنند و برخی رابطه بین منحنی های شارژ و تخلیه خود را مقایسه می کنند.

ترکیب مرتب سازی پویا و ثابت، برای گروه بندی اولیه از غربالگری ثابت استفاده می شود و غربالگری پویا بر این اساس انجام می شود.این باعث تقسیم گروه های بیشتر و دقت بالاتری در غربالگری می شود، اما هزینه نیز به همین ترتیب افزایش می یابد.

این امر اهمیت مقیاس تولید باتری لیتیوم را منعکس می کند. حمل و نقل در مقیاس بزرگ به تولید کنندگان اجازه می دهد تا مرتب سازی دقیق تر را انجام دهند و بسته های باتری با عملکرد نزدیک تر را بدست آورند.اگر تولید خیلی کوچک باشد و گروه های زیادی وجود داشته باشند، یک دسته نمی تواند با یک بسته باتری مجهز شود و حتی بهترین روش نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد.

2) مدیریت حرارتی

در پاسخ به مشکل مقاومت داخلی و تولید گرما در سلول های باتری.اضافه کردن یک سیستم مدیریت حرارتی می تواند تفاوت دمای کل بسته باتری را تنظیم کند تا آن را در محدوده ای کوچک حفظ کندسلول هایی که گرما بیشتری تولید می کنند هنوز افزایش دمایی بیشتری دارند، اما شکاف با سلول های دیگر را گسترش نمی دهند و هیچ تفاوت قابل توجهی در سطح تجزیه وجود ندارد.

3) تعادل

عدم سازگاری در سلول های فردی منجر به ولتاژ انتهای برخی از سلول ها می شود که همیشه از ولتاژ سلول های دیگر فراتر می رود و اولین بار به آستانه کنترل می رسد.که منجر به کاهش ظرفیت کلی سیستم می شود.برای حل این مشکل، سیستم مدیریت باتری BMS یک عملکرد تعادل طراحی کرده است.

یک سلول باتری خاص به ولتاژ قطع شارژ اول می رسد، در حالی که ولتاژ سلول های باتری دیگر به طور قابل توجهی عقب می ماند.یا یک مقاومت را برای آزاد کردن بخشی از برق از سلول باتری ولتاژ بالا متصل می کند، یا انرژی را به سلول باتری ولتاژ پایین منتقل می کند. به این ترتیب، وضعیت قطع شارژ برداشته می شود، فرآیند شارژ دوباره آغاز می شود و بسته باتری با برق بیشتری شارژ می شود.

تا الان، عدم سازگاری سلول های باتری یک حوزه مهم تحقیقات در صنعت است. مهم نیست که چگالی انرژی سلول باتری چقدر بالا باشد،با عدم انسجام مواجه شدن برای اختلال در وضعیت به شدت ظرفیت بسته باتری را کاهش می دهد.