Triedenie a zoskupovanie lítiových batérií je kľúčovým krokom k zaisteniu stabilného výkonu a predĺženiu životnosti batérií. Podľa údajov bežne používané metódy triedenia zahŕňajú najmä jednofaktorovú metódu, viacfaktorovú metódu a dynamickú metódu triedenia.
Jednofaktorová metóda
Jednofaktorová metóda sa vzťahuje na výber určitého parametra batérie ako jedinečnej premennej triedenia, ako je ohmický odpor, polarizačný odpor, napätie naprázdno (OCV), kapacita atď. charakteristiky batérie za špecifických podmienok a má určité obmedzenia.
Napríklad v niektorých prípadoch môže byť ako kritérium triedenia zvolené napätie naprázdno. Pre valcové články je rozdiel napätia nastavený na automatickom triediacom stroji 5 mV. Ak sú požiadavky na konzistenciu vyššie, zvolí sa 3 mV ako prvá úroveň.
Multifaktorový prístup
Na komplexné vyhodnotenie konzistencie batérií sa široko používa viacfaktorová metóda. Zohľadňuje nielen jeden parameter, ale komplexne zvažuje aj viacero reprezentatívnych parametrov, ako je súčasné meranie viacerých vonkajších podmienok, ako je kapacita batérie, vnútorný odpor a rýchlosť samovybíjania, aby sa dosiahlo presnejšie triedenie.
Aj keď je táto metóda časovo náročná, môže efektívne zlepšiť vnútornú konzistenciu charakteristík batérie po zoskupení, čím sa zvýši efektívnosť používania modulu a predĺži sa jeho životnosť. Napríklad v procese PACK sú články batérie zoskupené a odoslané na základe napätia, kapacity a vnútorného odporu pred opustením továrne. Po príchode batériových článkov musí oddelenie IQC PACK vykonať náhodné kontroly týchto parametrov, aby sa zabezpečilo, že rozdiel v kapacite je kontrolovaný v rámci 1%.
Dynamická metóda triedenia
Dynamickým pravidlom triedenia je sledovať určité hodnoty batérie počas procesu nabíjania a vybíjania a podľa toho ich klasifikovať. Tento typ metódy dokáže lepšie zachytiť meniaci sa trend pracovného stavu batérie, a preto sa považuje za efektívny doplnok k statickému triedeniu.
Konkrétne sa zhluková analýza vykonáva analýzou euklidovskej vzdialenosti medzi bodmi odberu vzoriek a stredným bodom na krivke nabíjania konštantného prúdu a konštantného napätia; Alebo venujte pozornosť charakteristikám časovej krivky napätia pri podmienkach nabíjania a vybíjania konštantným prúdom;
Aj keď vezmeme do úvahy situáciu pulzného prúdu, s ktorou sa môžu elektrické vozidlá stretnúť počas skutočnej prevádzky, ďalej spresňujeme kritériá zoskupovania. Niektoré štúdie navyše poukázali na to, že so zvyšujúcou sa rýchlosťou vybíjania sa nezrovnalosť medzi batériami zosilní, čo je veľmi užitočné pri identifikácii chybných batérií.
Príklad
Lítium-železofosfátová batéria:
Pokiaľ ide o problém triedenia v procese hierarchického využívania vyradených lítium-železofosfátových batérií, výskum ukázal, že algoritmus zoskupovania K-means možno použiť na zvládnutie vplyvu faktorov, ako je kapacita, energia a vnútorný odpor, na proces nabíjania batérie, a použiť ich ako ovplyvňujúce faktory v súvisiacich algoritmoch. Nakoniec sa určil primeraný skríningový proces prispôsobením údajov z rôznych šarží batérií.
Batéria s tromi prvkami:
Pre lítium-iónové batérie s ternárnymi materiálovými systémami sú na automatickom triediacom stroji vo všeobecnosti nastavené prísne rozsahy parametrov, ako napríklad rozdiel napätia 3 mV a rozdiel vnútorného odporu 1-2 m Ω. Toto nastavenie pomáha zaistiť, že vybrané batérie majú vyššiu počiatočnú konzistenciu, čo poskytuje dobrý základ pre následnú montáž.
Bežné premenné triedenia:
1. Napätie naprázdno (OCV)
Napätie naprázdno je kľúčovým parametrom na meranie stavu nabitia (SOC) batérie, ktorý odráža úroveň koncového napätia batérie pri stave bez zaťaženia. V dôsledku rozdielov v rýchlosti samovybíjania medzi rôznymi batériami môžu dokonca aj batérie vyrobené z rovnakej šarže vykazovať rôzne hodnoty napätia naprázdno. Preto sa pri triedení zvyčajne nastavuje malý prah rozdielu napätia, napríklad 3 mV alebo 5 mV, aby sa zabezpečilo, že batérie vybrané do rovnakej skupiny budú mať podobný počiatočný stav nabitia.
2. Vnútorný odpor
Vnútorný odpor sa skladá z dvoch častí: ohmický odpor a polarizačný odpor, ktoré priamo ovplyvňujú pracovnú účinnosť a výkon batérie. Vysoký vnútorný odpor môže viesť k zvýšenému zahrievaniu batérie, zvýšeným stratám energie a zníženiu účinnosti nabíjania a vybíjania. Aby bola zaistená rovnomernosť teploty a celkový výkon v rámci akumulátora, je potrebné prísne kontrolovať rozdiely vnútorného odporu medzi jednotlivými článkami. Pri určitých typoch batérií, ako sú batérie s kapacitou 1000 mAh, by ich vnútorný odpor nemal prekročiť 20 m Ω; So zvyšujúcou sa kapacitou sa proporcionálne upraví aj maximálny povolený vnútorný odpor.
3. Kapacita
Kapacita sa vzťahuje na celkové množstvo elektriny, ktoré môže batéria uložiť a uvoľniť, a je to jeden z dôležitých faktorov určujúcich životnosť batérie a cyklus používania. Kvôli jemným rozdielom vo výrobných procesoch je ťažké dosiahnuť presne rovnakú kapacitu aj pri produktoch z rovnakej šarže. Preto je v štádiu triedenia potrebné vykonať testovanie kapacity každej batérie a zatriediť batérie s podobnými výsledkami do jednej kategórie. Vo všeobecnosti by sa odchýlka kapacity mala udržiavať v rozmedzí ± 2 % menovitej kapacity.
4. Rýchlosť samovybíjania
Rýchlosť samovybíjania popisuje rýchlosť, pri ktorej batéria sama stráca energiu počas skladovania, čo ovplyvňuje nielen životnosť batérie, ale spôsobuje aj asynchrónne SOC medzi batériami. Nižšia rýchlosť samovybíjania znamená dlhšiu skladovateľnosť a lepšiu konzistenciu. Charakteristiky samovybíjania batérie sa merali prostredníctvom dlhodobých statických experimentov a potom sa použili ako jedno z kritérií triedenia.
5. Charakteristiky nárastu teploty
Charakteristika nárastu teploty sa vzťahuje na zvýšenie teploty spôsobené teplom generovaným vnútornými chemickými reakciami počas prevádzky batérie. Dobrý tepelný manažment pomáha udržiavať optimálne pracovné podmienky pre batérie a predchádza bezpečnostným rizikám spôsobeným lokálnym prehriatím. Preto sa v procese triedenia zvažuje aj meranie hodnoty nárastu teploty generovanej batériou za špecifických podmienok nabíjania a vybíjania a výber batérií s podobnými charakteristikami nárastu teploty na vytvorenie skupiny.
6. Životnosť cyklu
Životnosť cyklu je definovaná ako počet, koľkokrát je možné batériu opakovane nabiť, úplne vyprázdniť a potom znova nabiť. Hoci je ťažké priamo použiť tento indikátor na rýchle triedenie, odráža spoľahlivosť dlhodobého používania batérie. Predpovedanie životnosti batérií prostredníctvom zrýchleného testovania starnutia a vykonania predbežného skríningu na základe toho.
7. Účinnosť nabíjania a vybíjania
Účinnosť nabíjania a vybíjania odráža účinnosť premeny energie batérie počas celého cyklu nabíjania a vybíjania, teda koľko vstupnej energie je možné efektívne premeniť na využiteľnú výstupnú energiu. Vyššia účinnosť nabíjania a vybíjania znamená menšie straty energie, čo je kľúčové pre zlepšenie energetickej účinnosti celého batériového systému. Preto sa v procese triedenia skúma aj účinnosť nabíjania a vybíjania batérií, aby sa zabezpečilo, že vybrané batérie majú dobrú účinnosť využitia energie.
Rozumné triedenie batérií sa nespolieha len na niekoľko hlavných premenných uvedených vyššie, ale tiež potrebuje flexibilne upraviť štandardy triedenia podľa požiadaviek konkrétnych aplikačných scenárov.
Napríklad v oblasti elektrických vozidiel okrem vyššie uvedených parametrov existujú aj ďalšie hľadiská týkajúce sa bezpečnosti batérie; V systémoch skladovania energie sa bude klásť väčší dôraz na dlhodobú stabilitu a nákladovú efektívnosť batérií.
Okrem toho s pokrokom technológie stále viac a viac výskumov skúma, ako používať pokročilé nástroje na analýzu údajov, ako sú algoritmy strojového učenia, na ďalšiu optimalizáciu účinnosti triedenia a zoskupovania lítiových batérií.
Vynikajúce zariadenie na triedenie lítiových batérií
1. Efektívny lítium-iónový batériový automatický triediaci stroj
Tento typ zariadenia využíva pokročilé testovanie napätia, denné testovanie merača odporu a technológiu merača hrúbky Keyence, ktorá dokáže presne a automaticky triediť lítium-iónové batérie. Tento stroj sa riadi medzinárodným programovaním štandardu IEC 61131, podporuje riadenie osí, zaznamenávanie porúch a ďalšie funkcie a realizuje riadenie špičkových lineárnych motorov a prevádzku rôznych robotických ramien. Nielenže zlepšuje efektivitu výroby, ale zabezpečuje aj stálosť kvality produktov.
2. Automatický triediaci stroj na lítium-železofosfátovú batériu
Automatický triediaci stroj na lítium-železofosfátové batérie od spoločnosti Bicester Automation využíva moderné mechanické, elektronické a počítačové technológie na dosiahnutie rýchleho a presného testovania a klasifikácie výkonu batérií. Tento triediaci stroj presne meria kľúčové parametre batérie, ako je napätie, vnútorný odpor atď., a rozdeľuje batériu do rôznych tried alebo dávok podľa prednastavených noriem. Je to dobrá voľba pre výrobcov, ktorí sledujú efektívnu výrobu a vysokokvalitné produkty.
3. Nájdite riešenie na triedenie technológií
Spoločnosť Refind Technologies je jedným z popredných svetových výrobcov triediacich strojov na lítiové batérie a v tomto odvetví sa teší dobrej povesti. Ich produktový rad pokrýva rôzne konfigurácie od jednokanálových po viackanálové, vhodné pre potreby triedenia lítiových batérií rôznych typov a špecifikácií. Zariadenia spoločnosti Refind sú známe svojou vysokou presnosťou, stabilitou a spoľahlivosťou a zároveň poskytujú prispôsobené služby, ktoré spĺňajú špeciálne požiadavky zákazníkov.
4. Systém triedenia lítiových batérií Xiamen TOB
Dôležitú pozíciu na trhu má aj triediaci systém lítiových batérií vyrobený spoločnosťou Xiamen TOB Company. Jeho produkty majú dobrú nákladovú efektívnosť a sú široko používané pri výbere valcových a iných tvarovaných lítiových batérií. Triediaci stroj Xiamen TOB je vybavený inteligentným riadiacim systémom, ktorý dokáže dosiahnuť vysokorýchlostnú a presnú automatizovanú prevádzku a má priateľský dizajn používateľského rozhrania, ktorý operátorom uľahčuje používanie.
5. Automatizovaná triediaca linka AOT Battery Technology
AOT Battery Technology poskytuje kompletnú automatizovanú výrobnú linku na triedenie lítiových batérií vrátane série procesov, ako je podávanie, polohovanie, detekcia parametrov a analýza údajov. Tento systém integruje najnovšiu senzorovú technológiu a softvérové algoritmy, ktoré dokážu efektívne zlepšiť presnosť a efektivitu procesu triedenia. Okrem toho AOT venuje osobitnú pozornosť dizajnovej koncepcii ochrany životného prostredia a šetrenia energiou, vďaka čomu je celý proces triedenia viac v súlade s trendom trvalo udržateľného rozvoja.
6. Zariadenie na triedenie lítiových batérií WinAck
WinAck je ďalší známy dodávateľ zariadení na triedenie lítiových batérií, ktorý sa venuje poskytovaniu vysokokvalitných riešení na triedenie zákazníkom. Ich zariadenia majú výkonné možnosti spracovania údajov, ktoré dokážu monitorovať a zaznamenávať informácie o každej testovanej batérii v reálnom čase, čo zákazníkom pomáha lepšie riadiť a optimalizovať ich výrobné procesy. Triediaci stroj WinAck tiež podporuje funkcie vzdialenej diagnostiky a údržby, čo výrazne uľahčuje každodennú prácu používateľov.
7. Nedeštruktívne testovacie zariadenie pre lítiové batérie typu napájania
Pre lítiové batérie typu napájania je veľmi dôležitým nástrojom nedeštruktívne testovacie zariadenie. Tieto zariadenia dokončia komplexné hodnotenie zdravotného stavu bez poškodenia štruktúry batérie, vrátane, ale nie výlučne, detekcie interných defektov, odhadu kapacity atď. Výber vhodného zariadenia na nedeštruktívne testovanie pomáha spoločnostiam odhaliť potenciálne problémy skôr, znížiť mieru šrotu a zlepšiť kvalitu konečné produkty.