리튬 배터리의 노화는 장기간에 걸쳐 점진적인 과정으로, 배터리의 상태는 온도, 전류 속도, 차단 전압 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 현재 배터리 상태에 대한 연구 및 모델링 분석에서 일부 성과가 이루어졌습니다. 관련 연구로는 배터리 열화 메커니즘 및 노화 요인 분석, 배터리 상태 관리, 배터리 상태 모니터링 및 추정, 배터리 수명 예측 등이 있습니다.
그러나 리튬 배터리 건강 상태 평가에 대한 비교적 완전한 요약 및 검토가 여전히 부족합니다. 본 논문에서는 배터리 건강상태에 대한 정의, 영향요인, 평가모델, 연구난이도, 연구의의의 5가지 측면에서 배터리 건강상태에 대한 연구현황과 진행상황을 체계적으로 소개한다.
1. 배터리 상태 정의
배터리 SOH는 새 배터리에 비해 현재 배터리가 전기 에너지를 저장하는 능력을 나타내며, 수명 시작부터 수명 종료까지 배터리 상태를 백분율 형식으로 나타냅니다. 배터리 성능 지표는 다양합니다. SOH에 대한 국내외 정의는 다양하지만, 개념의 통일성이 부족합니다. 현재 SOH의 정의는 주로 용량, 전기, 내부 저항, 사이클 시간, 피크 전력 등 여러 측면에 반영됩니다.
1 용량 정의 SOH
배터리 용량 감쇠에 따른 SOH의 정의에 관한 문헌은 대부분 있으며, SOH의 정의는 다음과 같습니다. 공식에서: Caged는 배터리의 현재 용량입니다. Crated는 배터리의 정격 용량입니다.
2 전기의 정의 SOH
전력소비에 대한 SOH의 정의는 용량의 정의와 유사하다. 배터리의 정격용량에는 실제 유효용량과 최대용량이 있고, 배터리의 실제 용량은 공칭 정격용량과 다소 다르기 때문에 일부 문헌에서는 정의하고 있다. 배터리 방전 용량 관점에서 본 SOH.
3 내부 저항은 SOH를 정의합니다.
배터리 내부 저항의 증가는 배터리 노화의 중요한 징후이며 배터리가 더욱 노화되는 이유이기도 합니다. 많은 문헌에서는 내부 저항을 사용하여 SOH를 정의합니다.
4 남은 사이클 수에 따라 SOH가 정의됩니다.
용량, 내부저항 등 배터리 성능 지표를 이용해 SOH를 정의하는 것 외에도, 배터리의 남은 사이클 수로 배터리의 SOH를 정의하는 문헌도 있다.
위의 네 가지 유형의 배터리에 대한 SOH 정의는 문헌에서 비교적 일반적입니다. 용량과 전기에 대한 정의는 조작성이 높지만 용량은 배터리의 외부 성능인 반면, 내부 저항과 남은 시간에 대한 정의의 조작성은 강하지 않습니다. 내부저항은 SOC, 온도와 관련이 있어 측정이 쉽지 않습니다. 남은 사이클 수와 전체 사이클 수를 측정하기는 쉽지 않습니다. 정확하게 예측할 수 없습니다.
2. 리튬 배터리의 건강 상태에 영향을 미치는 요인
최근 몇 년 동안 많은 국내외 문헌에서 리튬 배터리의 노화 메커니즘과 법칙에 대해 연구해 왔습니다. 일반적으로 리튬 이온 증착, SEI 필름 두꺼워짐 및 활물질 손실이 배터리 노후화 및 용량 감쇠의 주요 원인이라고 여겨집니다. 리튬 배터리를 남용하면 배터리 노화가 가속화되고, 배터리의 정상적인 충전 및 방전도 배터리 상태에 영향을 미치고 배터리 노화를 가속화합니다.
1 온도가 배터리 SOH에 미치는 영향
일반적으로 온도는 배터리의 상태에 영향을 미치는 주요 요인으로 간주됩니다. 온도는 배터리 성능에 두 가지 영향을 미칩니다. 한편, 고온은 배터리 내부의 화학 반응을 가속화하고 배터리의 효율성과 성능을 향상시킵니다. 동시에 고온은 일부 비가역적 화학 반응을 가속화합니다. 이러한 반응이 일어나면 전지의 활물질이 감소하여 전지의 노후화 및 용량감소가 발생하게 된다. 실험 데이터에 따르면 고온은 배터리 전극의 SEI 필름 성장을 가속화하고 리튬 이온이 SEI 필름을 관통하기 어려워지며 이는 배터리 내부 저항이 증가하는 것과 동일합니다.
2 충방전 전류율이 배터리 SOH에 미치는 영향
충전 및 방전 속도는 배터리 수명에 영향을 미칩니다. Sony 18650 배터리는 세 가지 다른 방전 속도에서 300사이클 동안 테스트되었습니다. 동시에, 고속 방전은 배터리 내부에 더 많은 열을 발생시켜 배터리 노화를 가속화합니다. 전자현미경으로 보면 고속방전 전지의 전극 표면 SEI 피막이 저율 방전 전지의 전극 표면보다 두껍게 관찰된다.
3 방전심도가 배터리 SOH에 미치는 영향
배터리의 충전 및 방전 깊이는 배터리의 상태와 노화에 영향을 미칩니다. 배터리는 총 전달에너지를 축적한 것으로 판단되며, 총 전달에너지를 기준으로 배터리의 용량 감쇠 및 노화 분석을 수행한다. Gao Feiet al. 는 리튬 배터리의 다양한 방전 깊이에 대한 사이클 테스트를 통해 배터리의 누적 전달 에너지와 배터리의 용량 감소 사이의 관계를 분석했으며, 배터리 용량이 85%로 감소하기 전에 배터리의 누적 전달 에너지는 다음과 같다는 결론을 내렸습니다. 완전 충전 및 완전 방전 및 배터리 용량 감소. 얕은 충전과 얕은 방전의 두 가지 모드는 기본적으로 동일합니다. 배터리 용량이 85%~75%로 감소하면 배터리의 누적 전송 에너지와 에너지 효율이 얕은 충전 및 얕은 방전 모드보다 더 좋습니다.
4 주기 간격이 배터리 SOH에 미치는 영향
배터리 충전-방전 주기 간격도 배터리 노화 과정에 영향을 미칩니다. 충방전 배터리의 내부 저항은 사이클 간격에 따라 다릅니다. 따라서 사이클 중 배터리 열과 반응이 약간 다르며, 이는 장기적으로 배터리의 상태와 노화에 영향을 미칩니다. 따라서 일부 전문가들은 배터리 SOC 범위가 20%~80%이며 이는 배터리 상태와 수명에 도움이 된다고 제안합니다.
5 충방전 차단전압이 배터리 SOH에 미치는 영향
배터리의 과충전 및 과방전은 배터리 상태에 영향을 미치며 부적절한 상한 및 하한 전압은 배터리에 영향을 미칩니다. 방전 차단 전압이 낮을수록 전지의 내부 저항이 커져 전지 내부 발열, 부반응 증가, 전지 활물질 감소 및 음극 흑연 시트의 붕괴, 노화 가속화 및 용량 감퇴를 초래합니다. 배터리. 과도한 충전 차단 전압은 전지의 내부 저항을 증가시키고, 전지의 내부 발열을 증가시키며, 과충전으로 인해 음극의 '리튬 석출' 현상이 발생하고 그에 따른 부반응이 증가하여 용량에 영향을 미칩니다. 그리고 배터리 노화.
요약하면, 배터리의 작동 온도, 충방전율, 방전 깊이, 주기 간격, 충방전 차단 전압은 모두 배터리의 상태와 수명에 영향을 미칩니다. 현재 배터리 수명 상태에 영향을 미치는 요인에 대한 연구는 정성적 연구 단계에 있습니다. 이러한 배터리 노후화에 영향을 미치는 요인에 대한 정량적 분석과 이들 요인 간의 결합 관계는 연구의 어려움이자 향후 배터리 건강 및 수명에 대한 연구 핫스팟입니다.
