Analýza účinku starnutia na batérie Li-Polymer

Analýza účinku starnutia na batérie Li-Polymer

abstraktné

Lítium-iónové batérie sú kľúčovou technológiou pre súčasné a budúce skladovanie energie v mobilných a stacionárnych aplikáciách. Najmä hrajú dôležitú úlohu v elektrifikácii mobility, a preto predpoveď životnosti batérie je základným aspektom úspešného uvedenia na trh. Početné štúdie vyvinuli modely starnutia, ktoré dokážu predpovedať životnosť batérie. Väčšina predchádzajúcich diel porovnávala vplyv starnutia s životnosťou batérie. Tieto cykly sú identické, čo nie je prípad elektrických vozidiel. Väčšina dostupných informácií je skutočne založená na výsledkoch laboratórnych testov, vo veľmi kontrolovanom prostredí a použitím protokolov o starnutí, ktoré nemusia správne odrážať skutočné využitie. Pre tento dôvod, je dôležité prepojiť účinok cyklov so starnutím batérií. Tento článok navrhuje jednoduchú metódu na skúmanie účinku pracovného cyklu na životnosť batérií prostredníctvom testov vykonaných na rôznych bunkách pre rôzne druhy cyklov. Týmto spôsobom možno generický komplexný cyklus vnímať ako zloženie elementálnych cyklov pomocou procedúr Rainflow. V dôsledku toho môže byť starnutie v dôsledku akéhokoľvek cyklu odhadnuté z poznatkov o jednoduchších cykloch.

1. Úvod

Systémy na ukladanie energie, zvyčajne batérie, sú nevyhnutné pre elektrické pohonné vozidlá, ako sú hybridné elektrické vozidlá (HEV), zásuvné hybridné elektrické vozidlá (PHEV) a elektricky ovládané vozidlá (EV) [ 1 ]. Rastúca pozornosť venovaná energetickým aspektom, ktorá vedie k zavedeniu obnoviteľných zdrojov do nového konceptu aktívnych elektrických sietí, robí skladovacie systémy jednou z najdôležitejších a najdôležitejších tém výskumu tohto sektora.

Mnohé faktory ovplyvňujú prevádzkové charakteristiky, kapacitu, výkon a výkon batérie. Rôzni výrobcovia majú odlišné prístupy k riešeniu týchto problémov rôznymi chemickými systémami, prísadami, tvarovými faktormi a rozmermi, ktoré budú mať významný vplyv na rôzne výkony a využitie batérií [ 2 ]. Navyše, mnoho výrobcov automobilov prijalo lítium-iónové (Li-ionové) batérie ako preferované zariadenie na ukladanie energie do elektrických pohonných jednotiek (EDV), ktoré dokážu dodať potrebnú energiu a hustotu výkonu v relatívne malom, ľahkom obale.

Li-iontové batérie sú v skutočnosti kľúčovou technológiou pre súčasné a budúce skladovanie energie, či už sa používajú na mobilné alebo stacionárne použitie [ 3 ]. Sú uprednostňované pred inými technológiami batérií, pretože poskytujú jeden z najlepších pomerov energie k hmotnosti, nemajú pamäťový efekt a majú pomalé samovybíjanie [ 4 ]. V poslednej dobe sa lítium-iónové batérie používajú v mnohých odvetviach, ako je automobilový priemysel, letecký priemysel alebo obrany, vzhľadom na ich vysokú hustotu energie [ 5]. Najmä v automobilovom sektore si rastúci dopyt po elektrických vozidlách nútil zohľadniť iné sľubné technológie batérií, ako napríklad lítium-iónové batérie, ktoré by nahradili existujúce olovené batérie. Táto výmena je však náročná kvôli veľkým požiadavkám na energiu a energiu umiestnenú na takýchto batériách a zároveň zaručuje ich bezpečnú prevádzku. Takže kapacita a výkon batérie sú pre vyššie uvedené aplikácie kľúčové. Li-ion batéria navyše nemôže byť prebytočná a preťažená, pretože by to mohlo poškodiť.

Týmto spôsobom je nevyhnutný systém riadenia batérie (BMS), aby systém získal presné vedomosti o stave prevádzky Li-ion batérie. Najmä hlavnou funkciou je poskytnúť presné odhady stavu nabitia (SOC) a stavu zdravia (SOH) batérií. Mnoho metód, medzi ktoré Coulombovho počítanie [ 6 ], sledovanie napätie naprázdno [ 7 ], impedančné spektroskopia [ 8 ], fuzzy logika, [ 9 ], neurónové siete [ 10 ], a Kalmanův filter [ 11 – 13 ], bolo navrhnuté v aby sa odhadol počet batérií SOC a SOH. Všetky tieto metódy s výhodami a nevýhodami sú zhrnuté v [ 14 ].

Rozsiahle používanie batérií v hybridných elektrických vozidlách (HEV) dnes vyžaduje vytvorenie presného modelu starnutia a životnosti batérie. Starnutie batérie sa môže rozdeliť na dve časti: starnutie kalendára a cyklus jeden [ 15 ]. Starnutie kalendára zodpovedá nezvratnému podielu stratených kapacít počas skladovania. Inými slovami, ide o degradáciu spôsobenú skladovaním batérií [ 16 , 17]. Naopak, starnutie cyklu súvisí s dôsledkom obdobia využitia batérie nazývaného cykly (nabíjanie alebo vyprázdňovanie). Stáva sa to vtedy, keď je batéria buď nabitá alebo vybíja. Toto je priamy dôsledok úrovne, spôsobu použitia, teplotných podmienok a aktuálnych požiadaviek na batériu. V dôsledku toho sa jeho životnosť počas životnosti batérie pomaly zhoršuje z dôvodu degradácie jeho elektrochemických zložiek, čo má za následok zhoršenie výkonu HEV a palivovej účinnosti. Tieto nežiaduce účinky zahŕňajú stratu menovitej kapacity, rýchlejší nárast teploty počas prevádzky, zníženie prijateľnosti náplne, vyšší vnútorný odpor, nižšie napätie a častejšie samovybíjanie. Najdraktívnejším účinkom je strata nominálnej kapacity [ 18].

Z týchto dôvodov je hlavným a najnáročnejším cieľom identifikácia mechanizmov starnutia a degradácie v batérii. Takéto procesy sú komplikované, pretože mnoho faktorov z prostredia alebo z režimu využívania interaguje s cieľom generovať rôzne účinky starnutia.

Aby sme získali prehľad o degradácii týchto výkonov, výskumné úsilie bolo venované modelu starnutia Li-ion, menovite stratu kapacity alebo impedancie a kvantifikácia vplyvu faktorov starnutia [ 19 , 20 ]. Napriek intenzívnym skúmaniam rôznych pozitívnych a negatívnych chemických techník, tieto fenomény starnutia nie sú ešte dobre pochopené a nie kvantifikované a kombinované vplyvy teploty (T), SOC, hĺbky vybíjania (DOD) a intenzity prúdu stále zostávajú ťažké kvantifikovať a spravovať. Napriek tomu, že väčšina mechanizmov starnutia Li-ionov bola experimentálne identifikovaná a popísaná v literatúre, tieto javy sú zložité a môžu vzájomne ovplyvňovať, čo vedie k odlišným tvarom vývoja kvôli strate kapacity a strate výkonu [ 21]. Takéto aspekty sú dôležité počas celej životnosti vozidla a boli podrobne skúmané prostredníctvom dlhodobých experimentov na rôznych batériových technológiách. Väčšina dostupných informácií je však založená na výsledkoch laboratórnych testov, vo veľmi kontrolovanom prostredí a používaní protokolov o starnutí, ktoré nemusia správne odrážať skutočné využitie vozidla. Taktiež údaje o starnutí poskytované výrobcami batérií vyplývajú zo štandardných skúšok starnutia, pri ktorých je batéria vybitá a nabitá tisíckrát rovnakými profilmi prúdu (alebo cyklov). Preto môžu existovať výrazné rozdiely v starnutí a životnosti batérie, ak sa batérie používajú na vozidle za špecifických prevádzkových podmienok a spôsobov používania,22 ].

Problém vplyvu pracovného cyklu na životnosť batérií nie je triviálny problém. Pri bežnom používaní sa batérie riadia požiadavkou na napájanie, ktorá nikdy nie je štandardným vybíjaním až do pevného SOC. Z tohto dôvodu je veľmi dôležité prepojiť účinok pracovných cyklov so starnutím batérií, aby sa tento zložitý problém stal čo najjednoduchším.

V tomto článku sa analyzuje len starnutie cyklu lítium-iónových batérií. Bola navrhnutá jednoduchá metóda na skúmanie účinku pracovného cyklu na životnosť batérií prostredníctvom testov vykonaných na rôznych bunkách. Prostredníctvom tejto metódy je možné odhadnúť starnutie batérií pre rôzne cykly počnúc znalosťou niekoľkých parametrov. Všeobecný komplexný cyklus možno považovať za zloženie elementárnych cyklov pomocou procedúr Rainflow [ 23 ]. Týmto spôsobom môže byť starnutie v dôsledku akéhokoľvek takého zložitého cyklu odhalené počnúc znalosťou jednoduchších cyklov.

2. Experimentálny testovací postup

Problém vyhodnotenia životnosti batérií je veľmi ťažká úloha, ktorá sa doteraz nevyriešila. Najmä v prípade EV, informácie o batériách SOH, spolu s SOC, by mohli byť veľmi zaujímavé.

Ako je známe, životnosť batérií závisí od mnohých parametrov: teplota, prúd, hĺbka výboja, napätie, vlhkosť atď. Každopádne, zohľadnenie všetkých týchto parametrov je veľmi ťažkou výzvou. V tomto článku sa riešil vplyv pracovného cyklu na životnosť batérií.

The problem of the effect of the duty cycle on lifetime of batteries is a difficult problem. Indeed, the life of batteries is always given by manufacturers with reference to fixed cycles. They refer to discharge up to SOC values (usually 20% and 80% of the depth of discharge). In normal use, the batteries follow a power request that is never a standard discharge up to a fixed SOC. For this reason, it is very important to link the effect of duty cycles with the ageing of the batteries. In this paper, it would be shown that, in some conditions, it is possible to estimate the ageing of the batteries for different cycles starting from the knowledge of few parameters. In order to do it, the battery will be cycled with 2 elemental cycles and then with a cycle composed of the first two. Then, the results will be analyzed to understand if the ageing of the composed cycle can be derived from the ageing of the elemental ones. If this is true, any cycle can be decomposed in elemental cycles by means of Rainflow procedures [23] and the ageing for any cycle can be estimated.

S cieľom vyhodnotiť SOH skúšaných batérií bolo zvolené, aby sa zvážila ich kapacita ako indikátor SOH. Z tohto dôvodu sú počas skúšok starnutia batérie pravidelne plne nabité a plne vybíjané na meranie ich kapacity. Ďalším ukazovateľom SOH môže byť vnútorný odpor. Pre prístup, ktorý používajú autori, informácie o vnútornom odporu sa považujú len za nástroj pre hodnotiteľa SOH, ale nepoužívajú sa na meranie stavu starnutia. S cieľom overiť vplyv pracovných cyklov na proces starnutia batérií, boli testy boli vykonané s nekritických podmienok pre všetky ostatné premenné. Z tohto dôvodu boli bunky cyklizované za nasledujúcich podmienok:

  1. pri teplote a vlhkosti prostredia (monitorovala sa teplotná bunka);
  2. s prúdom nižším ako menovitý prúd (C1), aby sa zabránilo starnutiu v dôsledku vysokých prúdov;
  3. v regióne SOC medzi 80% a 20%, aby sa zabránilo starnutiu v zónach s vysokým alebo nízkym napätím.

Bunkou použitou na test je polymérová lítium-iónová batéria 8773160K vyrábaná spoločnosťou General Electronics Battery Co., Ltd. Hlavné dáta bunky sú uvedené v tabuľke 1 .

stôl 1

Hlavné údaje testovaných buniek.

Dva elementárne cykly sú definované nasledovne:

  1. počnúc SOC rovným 80%, vybíjanie 6 Ah (60%) pri 8 A a nabíjanie 6 Ah pri 8 A,
  2. počínajúc SOC rovným 60%, vybíjanie 2 Ah (20%) pri 8 A a nabíjanie 2 Ah pri 8 A,
  3. tretí cyklus zložený z prvých dvoch, ktorý je tvorený fázami nabíjania a vybíjania pri 8 A podľa profilu uvedeného na obrázku 1 (b) .
    postava 1

    (a) elementárne skúšobné cykly a (b) kombinácia dvoch elementárnych cyklov.

Obrázok 1 (a) znázorňuje dva elementárne testy definované v predchádzajúcich (1) a (2), zatiaľ čo naobrázku 1 (b) je uvedená kombinácia dvoch elementárnych cyklov.

Tri cykly boli aplikované na tri čerstvé bunky a pri každých 15 cykloch sa vykonal cyklus plného nabitia a vybitia na meranie kapacity bunky. Testy sa uskutočnili na katedre elektroniky, informácií a bioinžinierstva Politecnico di Milano pomocou 100-A boosteru (VMP3B-100) pripojeného k potencioostatu (SP-150), ktoré boli obidva z Biological Science Instruments, kontrolované počítač cez USB s programom EC-LAB. Obrázok 2 znázorňuje experimentálne nastavenie.

Obrázok 2

Experimentálne nastavenie.

Ak sa vekový účinok tretieho cyklu dá získať ako kombinácia starnutia prvých dvoch cyklov, je možné odhadnúť starnutie ktoréhokoľvek cyklu, ktorý sa rozkladá v elementárnych cykloch. Rozklad možno získať napríklad pomocou algoritmov Rainflow. Použitie technológie Rainflow na starnutie batérií je mimo rozsahu tohto dokumentu, v ktorom sa bude venovať len možnosť odhadnúť starnutie ako „súčet“ starnutia elementárnych cyklov.

3. Experimentálne výsledky

Ako bolo opísané v predchádzajúcej časti, tri bunky boli testované pomocou cyklov definovaných na obrázku 1 . Spočiatku bolo vykonaných 300 cyklov. Potom sa overilo, že 300 cyklov druhu 2 je príliš málo na zhodnotenie starnutia batérií. Preto bolo vykonaných ďalších 300 cyklov na celkom 600 cyklov v každej bunke. Nasledujúce tri bunky budú označené indexmi 1, 2 a 3, ktoré zodpovedajú cyklu, na ktorý boli testované.

Tri bunky sú samozrejme odlišné od seba. S cieľom porovnať ich starnutie sa vykonalo predbežné meranie ich kapacity a táto hodnota sa považovala za referenčnú hodnotu pre hodnotenie starnutia. Konkrétne je počiatočná nameraná kapacita troch buniek

C110,191 Ah ,C210,290 Ah ,C310,268 Ah .
(1)

Nasledujúce zníženie kapacity sa vypočíta na jednotku pomocou základov uvedených v ( 1 ). Na obrázku 3je uvedené zníženie kapacity (modrá čiara) troch buniek počas 600 cyklov.

Obrázok 3

Starnutie troch buniek ako funkcie cyklov.

Pri pohľade na kapacity získané pri oboch elementárnych cykloch je možné zaznamenať významné zvýšenie v cykle 300. Toto správanie je spôsobené pauzou zavedenou po 300 cykloch. Ako bolo uvedené vyššie, bolo pôvodne naprogramovaných 300 cyklov. Potom, aby sa zvýšil účinok starnutia, bolo vykonaných ďalších 300 cyklov. Počas prestávky má obnovujúci účinok batérií za následok zvýšenie kapacity niektorých cyklov. V kombinovanom cykle tento efekt nie je viditeľný, pretože tento cyklus, ako posledný vykonaný, bol vykonaný bez pauzy. Takže prvé body po pauze by nemali byť považované za analýzu starnutia. Pri správaní druhej bunky je možné pozorovať zvýšenie kapacity po prvom cykle. Mohlo by to byť spôsobené účinkom počiatočnej kondicionácie bunky. Pre tento dôvod,2 je pravdepodobne vyššia ako prvá hodnota. Na obr. 3 je zobrazená aj teplota buniek.

Pri pohľade na obrázok 3 je možné vidieť, že zmena teploty (zelená čiara) je obmedzená v rozmedzí 25 až 40 ° C. Táto odchýlka je spôsobená skutočnosťou, že prvá sada 300 skúšobných cyklov bola vykonaná počas leta, zatiaľ čo druhá sada bola vykonaná počas jesene. V dôsledku toho je dôležité hlásiť rôzne testy pri rovnakej teplote, aby ste dosiahli starnutie batérie nezávisle od samotnej teploty. Aby to bolo možné, je potrebné poznať odchýlku kapacity batérie ako funkciu teploty. Posledný vzťah sa dá dosiahnuť vykonaním ďalších testov, pomocou ktorých sa meria kapacita akumulátora pri rôznych teplotách pomocou klimatickej komory uvedenej na obrázku 4 .

Obrázok 4

Klimatická komora.

Takže kapacita batérie bola meraná v teplotnom rozmedzí 20-40 ° C s teplotným krokom 2,5 ° C, testovaním novej batérie rovnakého druhu. Výsledky testu sú uvedené na obrázku 5 spolu s lineárnou interpolovanou funkciou.

Obrázok 5

Kapacita batérie závisí od teploty.

Kapacita batérie ako funkcia teploty vyjadrená v Ah ( obrázok 5 ) je nasledovná:

C ( T ) = 0,003849 T + 10,08,
(2)

kde T je teplota vyjadrená v ° C.

Obrázok 3 znázorňuje aj starnutie troch batérií, ktoré boli hlásené pri rovnakej teplote 20 ° C (červená čiara) spolu so starnutím bez korekcie teploty (modrá čiara). Je možné poznamenať, že teplotný efekt je obmedzený, približne o 1% zmeny kapacity akumulátora vzhľadom na teplotnú odchýlku 20 ° C, čo je potvrdené v [ 24 – 26 ].

Pri pohľade na tri správanie sa starnutia batérie hlásené pri rovnakej teplote je možné rozpoznať lineárny pokles kapacity s druhou odmocninou počtu cyklov. Interpolácie pre tri krivky sú uvedené na obrázku 6(zelená čiara) a zodpovedajúce funkcie sú nasledujúce:

C1n1) =10,1640,0134n1–√,C2n2) =10,3020,0093n2–√,C3n3) =10,2510,0239n3–√,
(3)

kde n je číslo cyklu a všetky kapacity sú vyjadrené v Ah.

Obrázok 6

Interpolácia starnutia troch buniek.

Stojí za povšimnutie, že koeficient starnutia kombinovaného cyklu je takmer rovnaký ako súčet koeficientov starnutia dvoch elementárnych cyklov. Zdá sa teda, že starnutie je spojené s pohybovaným nábojom, ako je uvedené pre olovené akumulátory v [ 27 ] a najmä s druhou odmocninou premiestneného náboja.

Aby sme pochopili, či sa môžu účinky tretích cyklov kombinovať v treťom cykle, ( 3 ) musia byť vyjadrené ako funkcia presunutého náboja. Vzhľadom na prenesený náboj každého cyklu, ako je uvedené na obrázku 1 , ( 3 ) sa môže prepísať ako

C1q) =10,1640,0035q  Ah ] ,C2q) =10,3020,0037q  Ah ] ,C3q) =10,2510,0056q  Ah ] ,
(4)

kde q je náboj, v Ah, pohybuje sa každou batériou. Z ( 4 ) je možné vidieť, že starnutie je pri troch batériách dosť podobné, ak sa druhá odmocnina presunutého náboja považuje za faktor starnutia. Koeficienty dvoch elementárnych cyklov vykazujú nižšie starnutie v porovnaní s kombinovaným testom. Môže to byť spôsobené pauzou po 300 cykloch, ktoré boli vložené pre dva elementárne cykly a nie pre kombinovaný cyklus. Pokiaľ ide o ohlásené testy, treba navyše brať do úvahy, že pohybovaný náboj je ovplyvňovaný aj náplňou prenášanou počas merania kapacity (každých 15 cyklov). Kapacity troch článkov ako funkcie druhého odmocnina premiestneného náboja sú uvedené vObrázok 7 . Aby sa porovnali zvyškové kapacity troch článkov, normalizovali sa ich pôvodné menovité kapacity, zatiaľ čo prenesený náboj bol normalizovaný na nominálny náboj batérie (10 Ah).

Obrázok 7

Starnutie troch batérií.

Z analýzy z obr. 7 možno konštatovať, že starnutie troch batérií, merané ako zníženie ich kapacity, sa môže s dobrým priblížením vyjadriť ako funkcia iba druhej odmocniny presunutého náboja. Interpolačná funkcia uvedená na obrázku je

Cq) =10,0017qstr ] .
(5)

Pri pohľade na obrázok 7 je zrejmé, že účinok regenerácie spôsobuje zvýšenie znázornenej kapacity vzhľadom na ostatné údaje. Najmä čierne kruhy, ktoré odkazujú na veľký cyklus, po prestávke, ktorá sa vyskytuje pri približne 4000 Ah (400 × 10 Ah), sú oveľa vyššie ako interpolačná funkcia.

Podľa ( 5 ) možno predpokladať životnosť tohto druhu batérií. Ak zoberieme do úvahy koniec životnosti batérií pri dosiahnutí zníženia kapacity o 20% [ 28 ], z ( 5 ) sa dá presunúť celkový náboj 160 kAh. Potom je možné uviesť, že pracovný cyklus prakticky neovplyvňuje starnutie batérie.

Je potrebné poznamenať, že životná predpoveď nezohľadňuje všetky reakcie, ktoré sa môžu vyskytnúť, keď je napätie blízke minimu alebo maximu, ale týka sa najlepšieho využitia batérií v lineárnej oblasti (tj kde napätie je lineárna funkcia SOC). Každopádne, vzhľadom na cyklus 80% (tj 16 Ah, 8 pre vypúšťanie a 8 pre nabíjanie), predpokladané životné výsledky sa rovnajú 10000 cyklu, čo je vyššie ako údaje poskytnuté výrobcami pre tento druh batérie. Zmena degradácie batérie po vysokom počte cyklov môže byť predvídateľná. Stíhanie testovacej kampane preskúma túto tému.

4. Závery

Mnohé moderné spotrebiče, od mobilných telefónov až po elektrické autá, využívajú ako zdroj energie lithium-iontové batérie, takže ich správne fungovanie závisí od skutočnej výkonnosti batérie. Preto je dôležité odhadnúť zdravie a životnosť batérie s ohľadom na rôzne aplikácie. V odbornej literatúre boli navrhnuté rôzne modely na odhad starnutia batérií. Niektoré z nich uvažujú o chemických modeloch, ktoré potrebujú veľa a často neznámych parametrov. Často sa preferujú ekvivalentné modely okruhov, pretože najjednoduchší spôsob získania hodnôt parametrov.

Modely batérií sú nevyhnutné pre akýkoľvek dizajn systému s batériami, ktorý sa zameriava na predĺženie životnosti batérie a na riadenie napájania z batérie.

Z tohto dôvodu je hlavným a najnáročnejším cieľom identifikácia mechanizmov starnutia a degradácie v batérii. Takéto procesy sú komplikované, pretože mnoho faktorov z prostredia alebo z režimu využívania interaguje s cieľom generovať rôzne účinky starnutia.

Väčšina dostupných informácií týkajúcich sa starnutia batérie je založená na výsledkoch laboratórnych testov, vo veľmi kontrolovanom prostredí a používaní protokolov starnutia, ktoré nesprávne odrážajú skutočné využitie vozidla. Taktiež údaje o starnutí poskytované výrobcami batérií vyplývajú zo štandardných skúšok starnutia, pri ktorých je batéria vybitá a nabitá tisíckrát rovnakými profilmi prúdu (alebo cyklov).

Problém vplyvu pracovného cyklu na životnosť batérií je dôležitý na správne odhady starnutia batérií. Pri bežnom používaní sa batérie riadia požiadavkou na napájanie, ktorá nikdy nie je štandardným vybíjaním až do pevného SOC. Z tohto dôvodu je veľmi dôležité prepojiť vplyv pracovných cyklov so starnutím batérií.

Tento článok navrhuje nový a jednoduchý spôsob, ale zároveň účinný, odhadnúť životnosť batérie s prihliadnutím na účinok pracovného cyklu počnúc znalosťou niekoľkých parametrov, ktoré možno určiť z reprodukovateľných testov. Najmä generický komplexný cyklus možno považovať za zloženie rôznych elementárnych cyklov. Týmto spôsobom môže byť starnutie v dôsledku akéhokoľvek taktiež komplexného cyklu odhalené počnúc znalosťou jednoduchších cyklov.

To this purpose many experimental tests have been carried out on three Li-ion batteries stressed with different charge/discharge cycles in order to estimate their state of health and consequently the effects due to their ageing.

Výsledky získané analýzou zhromaždených údajov ukazujú, že starnutie lithium-iontovej batérie koreluje s celkovým elektrickým nábojom, ktorý prúdi do batériových článkov a najmä s druhou odmocninou celkového presunutého náboja. Potom je možné uviesť, že pracovný cyklus prakticky neovplyvňuje starnutie batérie. Treba poznamenať, že predpoveď života nezohľadňuje všetky reakcie, ktoré sa môžu vyskytnúť, keď je napätie blízke minimu alebo maximu, ale týka sa najlepšieho použitia batérií v lineárnej oblasti. Okrem toho môže byť predvídateľná zmena v degradácii batérie po vysokom počte cyklov. Preto sú potrebné ďalšie testy na prešetrenie tejto otázky.

Referencie

1. Agarwal V., Uthaichana K., Decarlo RA, Tsoukalas LH Vývoj a validácia modelu batérie užitočného na vybíjanie a nabíjanie riadenia výkonu a odhad životnosti. IEEE Transakcie na energetickú konverziu . 2010; 25 (3): 821-835. dva: 10.1109 / tec.2010.2043106. Cross Ref ]
2. Yiu K. Batériové technológie pre elektrické vozidlá a iné zelené priemyselné projekty. Zborník zo 4. medzinárodnej konferencie o silových elektronických systémoch a aplikáciách (PESA ’11); Jún 2011; str. 1-2. Cross Ref ]
3. Schmalstieg J., Kabitz S., Ecker M., Sauer DU Z zrýchlených skúšok starnutia do modelu predikcie životnosti: analýza lítium-iónových batérií. Zborník z medzinárodného sympózia a výstavy elektrických vozidiel (EVS ’13); November 2013; Barcelona, Španielsko. str. 1-12. Cross Ref ]
4. Chaturvedi NA, Klein R., Christensen J., Ahmed J., Kojić A. Modelovanie, odhady a kontrolné výzvy pre lítium-iónové batérie. Zborník konferencie American Control (ACC ’10); Júl 2010; 1997-2002. Cross Ref ]
5. Armand M., Tarascon J.-M. Budovanie lepších batérií. Príroda . 2008; 451 (7179): 652-657. doi: 10.1038 / 451652a. PubMed ] Krížový odkaz ]
6. Piller S., Perrin M., Jossen A. Metódy určovania stavu a ich aplikácií. Denník zdrojov energie . 2001; 96(1): 113-120. doi: 10.1016 / s0378-7753 (01) 00560-2. Cross Ref ]
7. Lu L., Han X., Li J., Hua J., Ouyang M. Preskúmanie kľúčových otázok týkajúcich sa riadenia lítium-iónových batérií v elektrických vozidlách. Denník zdrojov energie . 2013; 226 : 272-288. dva: 10.1016 / j.jpowsour.2012.10.060. Cross Ref ]
8. Cuadras A., Kanoun O. SoC monitorovanie Li-ion batérie s impedančnou spektroskopiou. Zborník zo 6. medzinárodnej konferencie o systémoch, signáloch a zariadeniach (SSD ’09); Marec 2009; str. 1-5. Cross Ref ]
9. Singh P., Fennie C., Jr., Reisner D. Fuzzy logické modelovanie stavu nabíjania a dostupnej kapacity batérií niklu a hydridu kovu. Denník zdrojov energie . 2004; 136 (1): 322-333. dva: 10.1016 / j.jpowsour.2004.03.035. Cross Ref ]
10. Parthiban T., Ravi R., Kalaiselvi N. Vyšetrovanie umelých neurónových sietí [ANN] na predpovedanie elektrochemických charakteristík lítiovo iónových buniek. Electrochimica Acta . 2007; 53 (4): 1877-1882. doi: 10.1016 / j.electacta.2007.08.049. Cross Ref ]
11. Vasebi A., Partovibakhsh M., Bathaee SMT Nový kombinovaný model batérie pre odhadu stavu nabíjania v olovených kyselinových batériách na základe rozšíreného Kalmanovho filtra pre hybridné aplikácie elektrických vozidiel. Denník zdrojov energie . 2007; 174 (1): 30-40. dva: 10.1016 / j.jpowsour.2007.04.011. Cross Ref ]
12. Plett GL Rozšírené Kalmanové filtrovanie pre batériové systémy LiPB-založené batérie HEV-časť 2. Modelovanie a identifikácia. Denník zdrojov energie . 2004; 134 (2): 262-276. dva: 10.1016 / j.jpowsour.2004.02.032. Cross Ref ]
13. Lee J., Nam O., Cho BH Li-ion batéria SOC metóda odhadu založená na Kalmanovom filtrovaní s predĺženou objednávkou. Denník zdrojov energie . 2007; 174 (1): 9-15. dva: 10.1016 / j.jpowsour.2007.03.072. Cross Ref ]
14. Zou Y., Hu X., Ma H., Li SE Hodnotenie kombinovaného stavu stavu a stavu zdravia počas životnosti bunkového cyklu lítium-iónových batérií pre elektrické vozidlá. Denník zdrojov energie . 2015; 273 : 793-803. dva: 10.1016 / j.jpowsour.2014.09.146. Cross Ref ]
15. Meissner E., Richter G. Výzva pre automobilový priemysel batérií: batéria sa musí stať čoraz integrovanou súčasťou elektrického systému vozidla. Denník zdrojov energie . 2005; 144 (2): 438-460. dva: 10.1016 / j.jpowsour.2004.10.031. Cross Ref ]
16. Erdinc O., Vural B., Uzunoglu M. Dynamický lítium-iónový batériový model s ohľadom na vplyv teploty a vyblednutia kapacity. Zborník z medzinárodnej konferencie o čistej elektrickej energii (ICCEP ’09); Jún 2009; 383-386. Cross Ref ]
17. Sarre G., Blanchard P., Broussely M. Starnutie lítium-iónových batérií. Denník zdrojov energie . 2004; 127 (1-2): 65-71. dva: 10.1016 / j.jpowsour.2003.09.008. Cross Ref ]
18. Serrao L., Chehab Z., Guezennec Y., Rizzoni G. Starnutie modelu Ni-MH batérií pre hybridné elektrické vozidlá. Zborník konferencie energetickej a pohonnej jednotky IEEE (VPPC ’05); September 2005; 78-85. Cross Ref ]
19. Spotnitz R. Simulácia kapacity vybledne v lítium-iónových batériách. Denník zdrojov energie . 2003; 113 (1): 72-80. doi: 10.1016 / S0378-7753 (02) 00490-1. Cross Ref ]
20. Safari M., Morcrette M., Teyssot A., Delacourt C. Multimodálny model založený na fyzikálnom starnutí na predikciu života Li-Ion batérií. Vestník Elektrochemickej spoločnosti . 2009; 156 (3): A145-A153. dva: 10.1149 / 1.3043429. Cross Ref ]
21. Prada E., Di Domenico D., Creff Y., Bernard J., Sauvant-Moynot V., Huet F. Fyzikálne modelovanie LiFePO4-grafitových Li-ion batérií na predpovedanie výkonov a vyblednutia kapacity: aplikácia do kalendára starnutie PHEV a EV. Zborník konferencie IEEE Power and Propulsion Vehicle (VPPC ’12); Október 2012; 301-308. Cross Ref ]
22. di Filippi A., Stockar S., Onori S., Canova M., Guezennec Y. Modelový životný odhad lithium-iontových batérií v PHEV pomocou simulácií veľkých vozidiel: úvodná štúdia. Zborník konferencie Power and Propulsion Vehicle IEEE (VPPC ’10); September 2010; str. 1-6. Cross Ref ]
23. Musallam M., Johnson CM Efektívna implementácia algoritmu počítania dažďových tokov na odhad životnej spotreby. Transakcie IEEE na spoľahlivosť . 2012; 61 (4): 978-986. doi: 10.1109 / TR.2012.2221040. Cross Ref ]
24. Lenga F., Tana CM, Pechtc M., Zhanga J. Vplyv teploty na elektrochemickú lítium-iónové batérie. Zborník z medzinárodného sympózia o elektronike ďalšej generácie (ISNE ’14); Máj 2014; Kwei-Šan, Taiwan. str. 1-4. Cross Ref ]
25. Y. Y., Shi Y., Cai N., Lee J., He X. Elektrotermálne modelovanie a experimentálna validácia lithium-iontovej batérie. Denník zdrojov energie . 2012; 199 : 227-238. dva: 10.1016 / j.jpowsour.2011.10.027. Cross Ref ]
26. Jansen AN, Clevenger JA, Baebler AM, Vaughey JT Variabilná teplotná účinnosť intermetalických anódových materiálov lítium-iónových batérií. Žurnál zliatin a zlúčenín . 2011; 509 (13): 4457-4461. dva: 10.1016 / j.jallcom.2011.01.111. Cross Ref ]
28. Sinkaram C., Asirvadam VS, Mohd Nor NB Štúdia kapacity lítium-iónovej batérie pre hybridné elektrické vozidlá (HEV), simulačný prístup. Zborník z 3. medzinárodnej konferencie IEEE o aplikáciách spracovania signálov a obrazu (ICSIPA ’13); Október 2013; s. 112-116. Cross Ref ]

Zdroj: Analýza účinku starnutia na batérie Li-Polymer