Ol litiam aion bateri i no save "jeneret" pawa tru long wei we planti manmeri i tingim. Wanem samting ol i mekim em long putim lektrik eneji long rot bilong ol reversibel elektrokemikel riaksen, bihain rilisim taim ekstenel seket i askim long karent. Dispela paul tingting long dispela i kamap planti long ol miting bilong disain, moa yet taim wanpela i wok long saisim wanpela bateri pek long namba wan taim.
Tupela samting i save kamap long taim bilong lusim haus sik. Namba wan, ol litiam aion i save lusim negatif elektrod (anode) long rot bilong elektrolaiit na separator i go long positif elektrod (cathode). Namba tu, ol elektron i ron long ekstenel seket i kam long anod i go long katod, na mekim gutpela wok. Long taim bilong sasim, yu senisim proses long rot bilong putim wanpela voltej bilong ausait we i save fosim ol aion na ol elektron long muv i go long narapela rot.
Voltej we wan sel i prodiusum i dipen fulwan long ol elektrod materiel we yu pikimap mo ol respektiv elektrokemikol potensiol blong olgeta. Wanpela nupela sel i sindaun long sel we i no gat lod bai soim olsem em i op-'seket voltej-}…………5 i go inap 3.7V bilong planti litiam aion kemistri, maski dispela namba i muv nabaut i dipen long stet bilong sas na tempereja. Taem yu konektem wan lod mo stat blong droem karent, voltej i drop from intanal resistens. Hamas drop em i drop i tokim yu planti samting long helt bilong sel.
Sel Kemistri Fundamen
Olgeta sel bilong litiam aion i gat wankain as tingting bilong wok, tasol ol kemistri i narapela narapela tru. Ol samting bilong katod i save makim bikpela mak bilong ol mak bilong wok bilong sel- eneji densiti, pawa kapabiliti, laip bilong saikel, thermal stebiliti, na kos.
Ol katod blong oksaed we oli gat ol lei, oli faswan kemistri blong bisnes. Sony i bin kamapim ol long 1991 wantaim LiCoOOal (litiam kobalt oksait), we ol i save yusim yet long ol konsuma elektroniks we eneji densiti i bikpela samting moa long kos o sefti mak. Ol dispela sel i save bungim samting olsem 150-200 Wh/kg long sel level. Tasol Cobalt i gat bikpela pe, na kemistri i no stap gut antap long 150 digri . Mipela i bin lukim thermal ranawe i stat long tempereja i go daun olsem 130 digri long ol sel ol i bin mekim nogut long en.
Draiv bilong gutpela sefti na kos i daunbilo i bin kamapim LiMn₂O₄ (litiam manganis oksait) long namel-1990s. Manganese i no gat gutpela pe na spinel straksa i stap gut moa. Ol dispela sel bai no inap ranawe inap yu winim 250 digri. Tred-of? Eneji densiti i go daun long 100-120 Wh/kg, na manganese i save lus i go insait long elektrolait long taim, moa yet long ol tempereja i go antap. Saiklon laip i karim pen na hevi-yu lukluk long ating 300-700 saikel pastaim long kapasiti i go daun aninit long 80%.
LiFePO₄ (litiam ain fosfet) i bin kamap klostu long 2001 na senisim sefti toktok. Straksa bilong oliv em i ston-}solid hat; thermal ranawe i no save kamap inap long antap long 270 digri , na maski long dispela taim em i no save mekim nogut tru. Saiklon laip em i nambawan-2,000+ saikel i go long 80% kapasiti em i standet, na sampela sel i bin kisim tes i go pas long 5,000 saikel. Daunsait em voltej: 3.2V nominal tasol, na eneji densiti i stap long 90-120 Wh/kg tasol. Mo tu, situesen blong fosfet peten i bin mestem blong plante yia.
NMC (litiam nikel manganis kobalt oksait) na NCA (litiam nikel kobalt aluminium oksait) i bin kamap taim ol "balens" kemistri. Long miksim nikel, manganis, na kobalt long ol kain kain reshio-}komon wanpela em NMC 111, 532, 622, na 811 we ol namba i soim relatif metal konten-yu ken tunim pefomens. Hae nikel konten i pusum eneji densiti i go antap long 200-250 Wh/kg be long kost blong thermal stebiliti mo saekol laef. Ol sel bilong NMC 811 i ken paitim 250 Wh/kg tasol ol i nidim planti moa lukaut thermal menesmen.
Long saed blong anod, grafaet i bin standet stat long dei wan. Tiorikel kapasiti em 372 mAh/g, na ol komesel sel i save winim 340-360 mAh/g. Ol litiam i save bung namel long ol leit bilong graphene long taim bilong sasim, na skruim volium bilong grafit long samting olsem 10%. Dispela mekanik stres i save helpim long inap long daunim sik long ron long baisikol.
Silikon anodes i bin stap olsem "narapela bikpela samting" inap olsem fiftin yia nau. Tingting bilong Silikon em inap 4,200 mAh/g-}}…mo long 10-pela taim grafit. Problem em, silikon i go bikpela long 300% taim em i kisim litiam. Dispela i brukim anode i go narapela narapela bihain long sampela saikel. Ol rot bilong nau i save yusim ol silikon-grafit blend wantaim silikon konten i save stap aninit long 10% long holim ekspansen i ken kamap gut. Maski i olsem, namba wan-'saiklon i no inap senisim kapasiti lus i ran 15-5% long ol anod i gat silikon na 5-10% bilong klinpela grafait.
Sel Konstraksen na Fomat
Ol sel blong silindri oli ating wanem we bighaf blong ol man oli stap pikjarem taem oli ting se "battery." Fomat bilong 18650 (18mm diamita, 65mm longpela) i kamap long olgeta hap bihain long ol kampani i wokim ol laptop i bin standet long en long kirap bilong 2000s. Tesla i gat nem long yusim planti tausen bilong ol long as Roadster. Tipikal 18650 kapasiti i ron 2,000-3,500 mAh dipen long kemistri na sapos yu optimisim long eneji o pawa.
Dispela nupela 21700 fomat (21mm × 70mm) we Tesla na Panasonic i bin kamapim wantaim i bin kamapim samting olsem 50% moa eneji long wan wan sel-4,000-5,000 mAh i save kamap nau. Bikpela diamita i mekim na mak bilong ol samting i wok i go antap long ol samting i no wok (ol koleksen bilong nau, ol samting bilong lukautim ol samting, ol samting bilong lukautim ol), ol i kamapim gutpela densiti bilong eneji long mak bilong pek. Ol lain bilong wokim ol samting i mas kamap gut gen, na dispela em i hap bilong as na adopsen i kisim liklik taim.
Ol sel bilong blut i kam long laik bilong ol kampani bilong wokim ol ka bilong helpim ol long yusim gut spes. Noken pulapim wanpela bokis wantaim ol silinda na lusim olgeta dispela spes i no gat as bilong en, yu wokim ol rektangular sel i save stak gut. Otomotiv-grade ol sel bilong prismatik i save stat long 20Ah i go inap long 100Ah kapasiti. Ol i isi moa long thermal-menes long sait bilong paket bikos yu ken putim ol kol plet stret long ol flet sait. Daunsait em yu gat olgeta kiau bilong yu long liklik basket-sapos wanpela bikpela prismatik sel i feil, yu lusim moa kapasiti winim sapos wanpela liklik silindrikel sel i feil.
Ol paus sel i kisim spes efisiensi tingting i go moa long rot bilong rausim metal inap olgeta. Ol i save pasim sel long wanpela 'aluminium'-laminate paus. Dispela i save sevim ating 10-15% hevi bilong en na wanpela 'pastic can', na fomat em i gutpela tru-yu inap long mekim ol i kamap wanem kain o sepim aplikesen i nidim. Ol man bilong wokim ol EV i laikim ol, long wanem, yu inap putim ol long ol plet bilong mekim ol i kol stret. Dispela wiknes em i masin: ol i nidim ekstenel kompresen long stopim elektrod delaminesen long taim bilong ron long baisikol, na ol i save kisim bagarap moa long bagarap bilong ol.
Sepereta Teknoloji
Separator i no kisim bikpela luksave, tasol em i arguably em i bikpela samting tru bilong sefti komponen. Em i wanpela tin (16-5 μm i save) porous membran we i save mekim anod na katod i no ken tatsim taim em i larim ol litiam aion i pas tru. Ol eli separata i bin ol singel-leia polietilen (PE) o polipropilen (PP).
Ol hai-}pefomens separator bilong nau i save yusim ol trilayer straksa, planti taim PP/PE/PP. PE leja i gat wanpela melting poin i daunbilo (135 digri ) winim PP (165 digri ). Sapos sel i stat blong mekem i hot tumas, PE i melt mo i fulumap ol pores, i satem ol aeon transpot bifo tempereja i kasem ol level we i denja. Dispela ol i kolim thermal shutdown, na em i laspela lain bilong difens bilong yu pastaim long thermal ranawe.
Seramik-koet separator i ademap wan nara sefti marjin. Wanpela liklik (2{4}}4 μm) koting bilong alumina o ol narapela seramik patikel long wanpela o tupela sait bilong separator i save holim strong straksel integriti maski sapos polima i melt. Dispela kot i gat as bilong en olsem na ionik trenspot i go het yet, tasol em i pasim elektrod long sotpela-'esketing maski i gat temperaja antap long 150 digri . Daunsait em kos-} seramik-}koting separator i ran 2-3× prais bilong ol standet separator-na i antap liklik impedens.
Porosity i save ron 40-50%. I daon tumas mo ionik resistens i go antap, i limitem paoa kapabiliti. Strong tumas na strong bilong masin i save kisim hevi. Pasin bilong tilim ol liklik sais tu i bikpela samting; namba bilong Gurley (em tes bilong win i ken go insait) em i wanpela standet spec. Planti EV-greid separator i save makim ol 200-400 seken/100cc.
Elektrolait Komposisen na ol samting bilong helpim
Elektrolait insait long wanpela sel bilong litiam aion i hat moa winim yu ting. Bes fomulasen em i wanpela litiam sol-}LiPF₆ (litiam heksafluorophosfet) long 95%+ bilong ol sel-} i bin dissolve long miks bilong ol ogen kabonet. Ol solvent i save kamap oltaim em ethylene kabonet (EC), dimetil kabonet (DMC), dietil kabonet (DEC), na etil metil metil kabonet (EMC).
LiPF₆ konsentresen i save stap klostu long 1.0 i go long 1.2 M (molar). Hae konsentresen i impruvum ionik konduktiviti i go kasem wan poen, be i go bitim 1.3 M o olsem yu stat blong kasem sol presipitasen long ol tempereja we i daon. LiPF₆ i gat ol hevi bilong en-'em i gat wara-sensitiv na i stat long bagarap antap long 60 digri {{8}tasol ol narapela rot olsem LiBOB o LiFSI i no bin rausim yet bikos long kos o ol narapela tred of.
Ol i save tunim dispela carbonate solvent blend bilong aplikesen. EC i gat bikpela dielektrik konstan na gutpela SEI-pe bilong ol samting, tasol em i ais long 36 digri . Yu mas blendim wantaim liklik namba -viskositi kabonet olsem DMC o EMC long holim low- teperture pefomens. Wanpela fomulasen em EC:DMC 1:1 long volium, o EC:EMC 3:7. Ol stretpela reshio i save stap klostu na ol i save was gut long en.
Ol samting bilong helpim ol i stap long ples we ol i save mekim wok bilong kemistri long en. Ol elektrolaiit bilong nau i gat 2-5% long hevi bilong ol kain kain aditiv we i senisim fomesen bilong SEI, stopim ovachaj, daunim ges jeneresen, o kamapim gut hai-…” temperature stebiliti. Vinylene kabonet (VC) long 1-2% em i klostu olgeta manmeri long kamapim gut SEI kwaliti long ol grafit anod. Fluoroethylene kabonet (FEC) i wok gut moa long ol anod i gat silikon long en. Ol dispela kompaun i save daunim tru long taim bilong ol namba wan sajing saikel, na kamapim wanpela protektiv leit long anod we i ionik konduktiv tasol ilektronik insulesen.
Ol aditiv bilong lukautim ol ovachaj olsem biphenyl o saikoloheksilbensen i save stat long polimerisim samting olsem 4.5V, na dispela i kamapim wanpela intanel shunt we i pasim voltej long kalap i go moa. Dispela i givim yu sampela proteksen sapos BMS i feil, maski yu mas dipen long en i no wanpela disain bes praktis.
Strongpela rot bilong Elektrolait Intafes Fomesen
Ating SEI i no klia gut long en, tasol em i bikpela samting tru long wok bilong bateri bilong litiam aion. Long ol namba wan sampela sajing saikel, ol elektrolaiet komponen i wok wantaim anod pes, na kamapim wanpela pasivesen leit. Dispela leit em i bikpela samting: em i mas ionik konduktiv (long larim ol litiam aion tru) tasol long rot bilong elektronik insulating (long stopim moa elektrolait dekomposisen). SEI komposesen em i wanpela mes-ridasen bilong ol sol bilong litiam, ol oganik kompaun, na ol polima olgeta i miksim wantaim long wanpela leit 10-100 nm tik.
Gutpela SEI fomesen em i narapela samting namel long wanpela sel we i save ron 500 taim na wanpela we i save ron 3,000 taim. Problem em olsem SEI i no stap stat. Em i save bruk long taim bilong senis bilong volium, na dispela i kamapim nupela ples we i save kisim moa elektrolait na litiam bilong stretim ol bagarap. Dispela em i as na kapasiti i pinis long ron long baisikol maski yu wok long isi long sel.
Fomesen baisikol em i wanpela bikpela step bilong wokim ol samting. Ol sel i save go insait long wanpela o moa slo chaj-}discharge saikel long ol tempereja ol i kontrolim long kamapim namba wan SEI. Ol protokol bilong fomesen i bilong proprietary, tasol ol tipikel namba wan-saiklo sasing reit em C/20 i go long C/10, na proses i ken kisim 24-48 aua. Ol kampani bilong wokim ol samting i save mekim gutpela mak bilong fomesen voltej, tempereja, taim bilong malolo, na ol pasin bilong ron long baisikol long kamapim SEI i stap gut tru. Blong kasem ol rong kos yu saekol laef.
Calendar aging-}kapasiti lus maski taim sel i sindaun tasol long hap-is wanpela SEI fenomen tu. SEI i wok long gro isi isi long open seket, na em i kisim litiam ol i ken ron long en. Storage long bikpela stet bilong sas na bikpela tempereja i save hariapim dispela. Wanpela sel i stap long 100% SOC na 60 digri i ken lusim 20% kapasiti insait long wanpela yia, na wankain sel long 50% SOC na 25 digri i ken lusim 3%.
Sajing Protokol na Bateri Menesmen
Ol sel bilong litiam aion i save pilim olsem ol i gat bikpela wok tumas, ol i save kisim planti mani tumas, winim-}discharge, na sasim long ol ples i no stret. Dispela em i as na olgeta multi-}sel bateri pek i nidim BMS (bateri menesmen sistem).
Standard charging method hemi konstant/konstan voltej (CC-CV). Long taim bilong CC, yu pusim karent i go insait long sel long wanpela mak bilong mak bilong en-}………5C i go long 1C bilong planti sel, maski sampela hai-pawa sel inap long karim 3C o moa. Voltage i go antap taim sel i sasim. Taem voltej i kasem limit antap (4.2V blong plante kemistri, 3.65V blong LFP, 4.3V o 4.35V blong sam hae- enereji NMC varien), yu switch i go long CV mod. Ol taper bilong nau taim sel i wok long go klostu long ful charge, ol i save katim taim nau i go daun aninit long C/20 o C/50.
Pasin bilong sasim hariap em i hatwok moa. Ol bikpela sas reit i save hariapim litiam pleting long anode, we i denja-}metal litiam i gat bikpela wok na inap kamapim ol sot insait o dendrite fomesen we i go insait long separator. Blong fas-}chaj sef, yu nid blong andastanem olsem wanem voltej, karent, mo tempereja i wok wetem ol litiam pleting stat kondisen.
Issue em olsem yu no inap skelim litiam pleting stret long wanpela sel ol i pasim. Yu mas painimaut long ol narapela mak. Wanpela rot em long bihainim anode potensial na litiam metal refrens. Sapos anode potensial i go aninit long 0V versus Li/Li⁺, pleting i wok long kamap. Problem em, planti komesel sel i no gat ol refrens elektrod.
Tempereja i go antap long taim bilong sasim hariap tu i bikpela samting. Wanpela sel sasing long 2C i ken lukim intanel tempereja bilong em i go antap 15{{4}0 digri antap long ambient maski wantaim ektiv kol. Long ol kol tempereja, dispela i helpim tru-a kol sel (tok -10 digri ) i gat pawa kapabiliti i no gutpela tumas, tasol sapos yu inap long hatim long sasim long ol moderet reit (0.5C), pefomens i kamap gutpela moa. Sampela EV i save mekim dispela long tingting tasol: long taim bilong kol, ol bai ranim wanpela sotpela taim bilong sasim betri pastaim long draiva i laikim bikpela pawa bilong akseleresen.
I nid blong balensem sel from ol sel long series oli neva stap stret gud. Wokim ol samting bilong karim hevi, ol liklik samting i narapela kain long self-}discharge reit, na ol thermal gradients long olgeta hap bilong pek i kamapim voltej drif. Sapos yu sasim wanpela string bilong seris na yu no skelim gut, sampela sel i winim mak bilong voltej antap long ai bilong ol narapela. Ol strongpela sel i no gat strong, ol sel i no strong i kisim bikpela strong, na ol i save karim pen na hevi.
Pasiv balensing i save yusim ol resistor long blut i kam aut long eneji i kam long ol sel i antap pinis-voltej. Em i simpol na i no gat bikpela pe tasol em i westim strong olsem hat. Aktiv balensing i save yusim DC-DC konveta o kapasitor long transferim eneji long ol hai sel i go long ol sel i daunbilo. I moa gud, i moa kompleks, i sas moa. Long wanpela 400V EV pek, pasiv balensing i ken westim 50-100W oltaim, we i no bikpela tumas taim yumi skelim wantaim draiving pawa tasol em i bungim wantaim long taim.
Ol tingting bilong Menesmen
Hit jeneresen insait long wanpela litiam aion sel i kam long tripela as: hat i no inap senis (Joule i hat long intanel resistens), hat i save senis (entropi senis bilong elektrokemikel riaksen), na hat i kam long ol sait riaksen. Long ol C-rite, hat i save senis. Long bikpela C-reit, hat i no inap senis i kisim ples bilong en.
Tem tem we i save jenis i intresting from se hem i jenisim saen dipen long SOC. Long planti litiam aion kemistri, sasim i save kamapim hat long SOC i daunbilo tasol i save kisim hat long bikpela SOC. Dischargem i mekem oposit. Krosova poin em i stap klostu long 50-60% SOC planti taim. Dispela em i as na yu ken lukim sel tempereja i go daun tru long taim bilong laspela hap bilong sasim sapos karent i liklik inap.
Intenel resistens i save senis wantaim tempereja, SOC, na kamap lapun. Long 25 digri , wanpela nupela 18650 sel inap i gat 40{{8}60 miliohm DC resistens. Long -20 digri , dispela inap kalap i go inap 200-300 milio. Dispela em i as na kol-weta EV rein i go daun tru. I no kemistri tasol i slo moa long liklik tempereja, tasol intanel resistens i go antap i min olsem moa eneji bilong bateri i westim taim hat insait long sel.
Mak bilong thermal ranawe i dipen long kemistri. Long ol sel bilong NMC, ol eksotermik dikomposisen riaksen i save stat long 180-220 digri . Taim ol i stat pinis, tempereja inap go antap long 10-50 digri long wan wan seken, na i go antap long 800 digri o antap moa. LFP i sef moa; thermal ranaway stat em 270 digri + na maksimum tempereja i kamap i daunbilo.
Propagesen namel long ol sel insait long wanpela pek em i denja tru. Sapos wanpela sel i go insait long thermal ranawe, em i hatim ol neiba bilong em. Sapos ol sel i stap klostu tu i ranawe i dipen long kol inap, spes bilong sel, na insulasen. UL 9540A propagasen tes i simuletim dispela long rot bilong fosim wanpela sel i go insait long thermal ranwei na lukluk sapos ol sel i stap klostu i bihainim. Gutpela pek disain i gat feil long wanpela sel o long mak bilong liklik modul.
Ol strateji bilong mekim kol i narapela narapela. Kiling bilong win em i simpol tru-blow win antap long ol sel o pek. Wok OK long ol liklik pawa densiti aplikesen olsem PHEV o eneji stoa sistem. I nid blong mekem likid i kolkol blong ol EV blong hae-}pefomens. Planti disain i save yusim 50:50 wara-glycol miks long 10-25 lita long wan wan minit long ol kol plet o ol kolpela rot. Tempereja blong inlet oli kontrolem i go kasem 20-35 digri . Ol gradient bilong ples bilong bateri pek i mas stap aninit long 5 digri mak i go inap long min bilong abrusim ol sel i hat tru i kamap lapun hariap.
Sampela eksperimen disain i yusim refrigerant koling, imersen kol long dielektrik wara, o fez- senis samting. kol blong mekem i kam kolkol bakegen i save pulumaot moa hat be i nidim wan AC sistem we i moa kompleks. Imersen kol i gat ol gutpela hat trensfe koefisen (500-2,000 W/m2K na 50-150 W/m2K bilong indairek likid kol) tasol siling na wara kompatibiliti em ol salens. Ol PCM i save wok isi tasol ol i mas sakim hat ol i bin putim long en bihain, olsem na ol i save helpim tru long mekim kol bilong sotpela taim tasol long taim bilong sasim hariap o strongpela akseleresen.
Pefomens Degredesen na Feil Mod
Kapasiti fad na impedens gro em tupela bikpela degradesen mekanisme. Ol i kamap long sampela kain kain wok bilong bodi na kemikal i kamap long wankain taim.
Long sait bilong anod, SEI gro i save kisim litiam na elektrolai we ol i ken ron long en, na dispela i mekim na man i no inap kisim strong. Grafit eksfoliesen i save hapen sapos oli sajem sel long ol tempereja we i daon-}litiam long grafit surface instead blong intakaletem, mo taem hem i mekem i kam intakalatem, hem i brekem grafit strakja i go longwe. Planti taim dispela i no inap senis. Binder decompoposisen long ol tempereja we i antap i mekem se i no gat lektrik kontak bitwin ol patikol.
Katod degradesen i inkludim transisen metal dissolusen (espesiali manganis long LMO o manganese-} i gat NMC), ol straksa senis i kam long ol litiam i putim/ekstraksen i go bek gen long hai-nikel katod. Ol transisen bilong transisen i solap i save muv i go long anode we ol i save kirapim SEI gro, olsem na katod bagarap i save hariapim bagarap bilong anode.
Elektrolait dekomposisen na ges jeneresen i bikpela hevi long bikpela voltej na bikpela tempereja. Ol ges i save kamap em CO₂, CO, na ol kain kain haidrokabon i kam long kabonet dekomposisen. Long ol paus sel, bai yu lukim paus i swel gut tru. Long ol sel bilong silindrikal o prismatik i gat ol hatpela kes, presa i save kamap inap long taim bilong sefti vent i op (planti taim em i gat 10-15 bar).
Lus bilong litiam inventori em i wanpela bikpela fed mekanisme. Olgeta taim SEI i gro o ol plet bilong litiam i no inap senis long anod, ol i kisim sampela litiam i go ausait long pul bilong litiam ol i ken ron long en. Bihain yu ran aut na inap drop.
Ol feil we oli no wok kwiktaem oli save hapen long ol sot insaed. Planti sotpela klos i save kirap liklik-wanpela liklik hap ain i save paitim separator, o wanpela litiam dendrite i gro tru. Sotpela i kamapim wanpela hot spot, we i hariapim bagarap long ples, we i mekim sotpela moa nogut, na yu kisim gutpela tingting lup. Sampela taim sel self-heal sapos sotpela i melt em yet i op. Ol narapela taim em i go bikpela na i go long thermal ranawe.
Ol tes bilong penetresen bilong nil (fosim wanpela ain nil long rot bilong wanpela sel ol i sasim) em i wanpela standet tes bilong abius. Ol sel bilong LFP i no save go insait long thermal ranwe long penetresen bilong nil. Ol sel bilong NMC i save mekim planti taim, maski ol disain i gat gutpela separator na spesifik eneji i daunbilo inap sampela taim i go.
Figa 5 plot kapasiti ritensen versus baisikol namba bilong sampela kemistri aninit long moderet saikling kondisen (1C sas/discharge, 25 digri , 100% DOD).
Stet ov Sas na Stet bilong Helt Estimesen
Yu no inap skelim stret hamas eneji i stap long sel bilong litiam aion. Yu mas skelim long ol narapela mak: voltej, karent, na tempereja.
Simpol SOC estimesen rot em voltej- beis. Wanwan kemistri i gat wan karakteristik open-}seket voltej agensem SOC kev. Measem voltej afta long sel i bin spel blong smol taem (blong letem voltej drop i kam long intanal resistens decay), lukluk i go antap long OCV kev, mo yu save SOC. Problem em, yu no save gat taim long sel i ken malolo long ol aplikesen tru.
Kaon blong koulomb hemi standet aproj. Yu integretem karent ova long taem blong trakem charge i go insaed mo aotsaed. Sapos yu stat long wanpela SOC yu save long en, yu ken skelim nupela SOC long wanem taim. Stretpela samting i dipen long sensa bilong yu nau (±0.5% em i mak bilong en) na save long trupela kapasiti. Ol mistek i save bungim long taim, olsem na yu mas stretim gen long olgeta taim sapos yu mekim ful chaj o discharge saikel.
Model- beis rot i yusim wanpela ikwil seket model o elektrokemikel model bilong sel. Yu mesarem terminal voltej mo karent, ranem olgeta tru long model blong yu, mo karemaot ol intanal stet inkludim SOC. Ol ekstended Kalman filta o ol wankain stet obseva i save kamap planti taim. Ol dispela rot i ken stret tru (±2% SOC asua) tasol ol i nidim gutpela model na ol bikpela komputasenel risos.
SOH estimesen i hat moa from yu stap traem blong kwantifaem degradesen, we i slo mo sloslou. Kapasiti fad na impedens gro i no neseseri korelet lain wantaim narapela o wantaim saikel kaun. Wanpela sel we i bin hariap-i chajim planti samting i ken gat bikpela impedens tasol moderet kapasiti tasol i lus. Wanpela sel ol i bin putim long bikpela SOC/temperature i ken gat bikpela kapasiti i lus tasol liklik impedens gro.
Indastri praktis em long makim SOH bihainim kapasiti: wanpela sel i stap long 80% bilong orijinel kapasiti bilong em i stap long 80% SOH, na dispela i save kamap olsem pinis-} bilong ol EV aplikesen. Sel i wok yet, tasol mak bilong en i go daun 20%. Long ol wok bilong putim eneji, ol i ken yusim ol sel i go daun long 60-70% SOH.
Sampela BMS i save mekim ol wok sekim bilong kapasiti bilong ol taim bilong ol ({0}}ol i save rausim bateri long liklik mak na skelim hamas eneji i save kamap. Dispela em i stret tasol i save kam insait (batri i no stap long taim bilong tes) na em i kisim planti aua. Ol narapela rot i traim long skelim kapasiti i no stret long ol voltej kev, ol impedens mesamen, o koulombik efisiensi.
Intenel resistens i ken skelim long rot bilong putim wanpela puls bilong nau na mesarim voltej bekim, o long injektim wanpela liklik AC signal long ol kain kain frikwensi (elektrokemikel impedens spektroskopi). EIS i givim planti moa infomesen tasol i nidim speselis hatwea we i no save stap planti taim long ol komesel BMS.
Namba tu-}lain Aplikesen na Risaikling
Taem wan EV bateri i kasem en-of-}laef (plante taem 70-80% blong orijinol kapasiti), hem i stil wok gud blong ol aplikesen we oli no diman tumas. Namba tu laip bateri yus i wok long kisim traksen bilong steseneri eneji stoa.
Ol ekonomiks oli tricky. Yu mas traim dispela ritaia pek, inap kamapim gen (riplesim BMS, kol sistem, o ol modul i bagarap), setifiketim em long nupela aplikesen, na givim wanpela waranti. Olgeta dispela i kostim mani. Long namba tu-li laip long mekim gutpela tingting, dispela pek ol i stretim i mas kostim bikpela mani olsem wanpela nupela pek ol i wokim bilong yusim long yusim. Ol kos i save bruk maski sapos wok bilong stretim gen i save ran aninit long 40-50% bilong nupela pe bilong pek, dispela i dipen long wok painimaut bilong husat yu bilip long en.
Testing ol sel we oli ritae i no-rivial. Wanpela modul i ken gat planti handet sel insait long seris-paralel. Yu no inap traim isi isi ol wan wan. Yu ken traim modul olsem wanpela yunit, tasol wanpela sel nogut inap pasim em yet. Sampela degradesen mod i hat long painim sapos i no gat bagarap tes. I gat askim tu long laibiliti: sapos wanpela seken-}laip bateri i paia, husat i risponsibel?
Risaikling em i laspela pinis- bilong rot. Bigfala-skeil risaikel i yusum pyrometallugy (smelting) o haedrometalluji (skemik lising). Pyrometallugy i simpol be i no selektiv tumas-yu kasem ol miks metal aloi we i nidim blong rifaenem moa. Haidrometalluji inap kisim bek ol wan wan metal long bikpela klinpela pasin tasol i nidim moa step na kamapim ol kemikel pipia.
Ikonomik blong risaikel i dipen bigwan long ol praes blong ol aean. Kobalt i gat gutpela pe (olsem $30-}0/kg long bipo, maski ol prais i save swing nogut tru), olsem na risaikel kobalt-rich kemistri i gutpela long sait bilong ekonomi. Nickel i gutpela long risaikel long skel. Ol manganis, ol ain, na ol aluminium i no gat planti samting bilong helpim ol, olsem na wok bilong mekim wok gen long en i gat as bilong en bilong pasim ol long no ken tromoi ol pipia. Litiam i intresting-i no gat spesel valiu long wan kilogram, be ol saplae konstraksen i mekem se rikova i pulum tingting.
Dairekt risaikel-}i lukluk long bateri na yusim gen katod o anod samting stret na i no brukim i go daun long metal sol-is wanpela hot risets eria. Sapos yu inap kisim bek paura bilong katod long rot yu inap yusim, bai yu sevim strong na pe bilong katod sintesis. Ol salens i inkludim separetim ol ektiv samting i kam long ol koleksen na binder bilong nau, na dil wantaim dispela samting olsem ol samting ol i wokim gen em i wanpela miks bilong ol sel i kam long ol narapela narapela kampani, krismas, na kemistri.
