Třídění a seskupování lithiových baterií je klíčovým krokem k zajištění stabilního výkonu a prodloužení životnosti bateriových sad. Podle údajů běžně používané metody třídění zahrnují především jednofaktorovou metodu, vícefaktorovou metodu a dynamickou metodu třídění.
Jednofaktorová metoda
Jednofaktorová metoda se týká výběru určitého parametru baterie jako jedinečné třídicí proměnné, jako je ohmický odpor, polarizační odpor, napětí naprázdno (OCV), kapacita atd. Tato metoda je jednoduchá na ovládání, ale může odrážet pouze vlastnosti baterie za určitých podmínek a má určitá omezení.
Například v některých případech může být jako kritérium řazení zvoleno napětí naprázdno. U válcových článků je rozdíl napětí nastavený na automatickém třídiči 5 mV. Pokud jsou požadavky na konzistenci vyšší, zvolí se jako první úroveň 3 mV.
Multifaktoriální přístup
Aby bylo možné komplexně vyhodnotit konzistenci baterií, široce se používá vícefaktorová metoda. Zvažuje nejen jeden parametr, ale také komplexně zvažuje více reprezentativních parametrů, jako je současné měření více vnějších podmínek, jako je kapacita baterie, vnitřní odpor a rychlost samovybíjení, aby bylo dosaženo přesnějšího třídění.
I když je tato metoda časově náročná, může účinně zlepšit vnitřní konzistenci charakteristik baterie po seskupení, a tím zvýšit efektivitu použití modulu a prodloužit jeho životnost. Například v procesu PACK jsou bateriové články seskupeny a expedovány na základě napětí, kapacity a vnitřního odporu, než opustí továrnu. Po příchodu bateriových článků musí oddělení IQC PACK provést namátkové kontroly těchto parametrů, aby se zajistilo, že rozdíl v kapacitě je řízen v rámci 1 %.
Dynamická metoda třídění
Dynamickým pravidlem třídění je sledovat určité hodnoty baterie během procesu nabíjení a vybíjení a podle toho je klasifikovat. Tento typ metody dokáže lépe zachytit měnící se trend pracovního stavu baterie, a je proto považován za účinný doplněk statického třídění.
Konkrétně se shluková analýza provádí analýzou euklidovské vzdálenosti mezi body vzorkování a středním bodem na nabíjecí křivce konstantního proudu a konstantního napětí; Nebo věnujte pozornost charakteristikám časové křivky napětí za podmínek nabíjení a vybíjení konstantním proudem;
I s ohledem na situaci pulzního proudu, se kterou se mohou elektrická vozidla během skutečného provozu setkat, dále zpřesňujeme kritéria pro seskupování. Některé studie navíc poukázaly na to, že jak se rychlost vybíjení zvyšuje, nekonzistence mezi bateriemi se zesiluje, což je velmi užitečné pro identifikaci vadných baterií.
Příklad
Lithium-železofosfátová baterie:
Pokud jde o problém třídění v procesu hierarchického využití vyřazených lithium-železitých fosfátových baterií, výzkum ukázal, že algoritmus shlukování K-means může být použit ke zvládnutí dopadu faktorů, jako je kapacita, energie a vnitřní odpor na proces nabíjení baterie, a použít je jako ovlivňující faktory v souvisejících algoritmech. Nakonec byl stanoven přiměřený proces screeningu přizpůsobením údajů z různých šarží baterií.
Tříprvková systémová baterie:
Pro lithium-iontové baterie se systémy ternárních materiálů jsou na automatickém třídicím stroji obecně nastaveny přísné rozsahy parametrů, jako je rozdíl napětí 3 mV a rozdíl vnitřního odporu 1-2 m Ω. Toto nastavení pomáhá zajistit, že vybrané baterie mají vyšší počáteční konzistenci, což poskytuje dobrý základ pro následnou montáž.
Běžné proměnné řazení:
1. Napětí naprázdno (OCV)
Napětí naprázdno je klíčovým parametrem pro měření stavu nabití (SOC) baterie, který odráží úroveň koncového napětí baterie při stavu bez zátěže. Kvůli rozdílům v rychlostech samovybíjení mezi různými bateriemi mohou dokonce i baterie vyrobené ze stejné šarže vykazovat různé hodnoty napětí naprázdno. Proto se při třídění obvykle nastavuje malý práh rozdílu napětí, jako je 3 mV nebo 5 mV, aby se zajistilo, že baterie vybrané do stejné skupiny mají podobné počáteční stavy nabití.
2. Vnitřní odpor
Vnitřní odpor se skládá ze dvou částí: ohmický odpor a polarizační odpor, které přímo ovlivňují pracovní účinnost a výstupní výkon baterie. Vysoký vnitřní odpor může vést ke zvýšenému zahřívání baterie, zvýšeným ztrátám energie a snížené účinnosti nabíjení a vybíjení. Aby byla zajištěna rovnoměrnost teploty a celkový výkon v rámci bateriového bloku, je nutné přísně kontrolovat rozdíly vnitřního odporu mezi jednotlivými články. U některých typů baterií, jako jsou baterie s kapacitou 1000mAh, by jejich vnitřní odpor neměl přesáhnout 20m Ω; S rostoucí kapacitou se proporcionálně upraví i maximální přípustný vnitřní odpor.
3. Kapacita
Kapacita se vztahuje k celkovému množství elektřiny, které může baterie uložit a uvolnit, a je to jeden z důležitých faktorů určujících životnost baterie a cyklus používání. Kvůli jemným rozdílům ve výrobních procesech je obtížné dosáhnout přesně stejné kapacity i u produktů ze stejné šarže. Proto je ve fázi třídění nutné provést u každé baterie testování kapacity a zařadit baterie s podobnými výsledky do jedné kategorie. Obecně řečeno, odchylka kapacity by se měla udržovat v rozmezí ± 2 % jmenovité kapacity.
4. Rychlost samovybíjení
Rychlost samovybíjení popisuje rychlost, jakou baterie sama ztrácí energii během skladování, což nejen ovlivňuje životnost baterie, ale také způsobuje asynchronní SOC mezi bateriemi. Nižší rychlost samovybíjení znamená delší životnost a lepší konzistenci. Charakteristiky samovybíjení baterie byly měřeny prostřednictvím dlouhodobých statických experimentů a poté použity jako jedno z kritérií třídění.
5. Charakteristiky nárůstu teploty
Charakteristikou nárůstu teploty se rozumí zvýšení teploty způsobené teplem generovaným vnitřními chemickými reakcemi během provozu baterie. Dobrý tepelný management pomáhá udržovat optimální pracovní podmínky pro baterie a zabraňuje bezpečnostním rizikům způsobeným místním přehřátím. Proto se v procesu třídění také uvažuje o měření hodnoty nárůstu teploty generované baterií za specifických podmínek nabíjení a vybíjení a vybírání baterií s podobnými charakteristikami nárůstu teploty pro vytvoření skupiny.
6. Životnost cyklu
Životnost cyklu je definována jako počet, kolikrát lze baterii opakovaně nabít, zcela vyprázdnit a poté znovu nabít. Přestože je obtížné přímo použít tento indikátor pro rychlé třídění, odráží spolehlivost dlouhodobého používání baterie. Předpovídání životnosti baterií prostřednictvím zrychleného testování stárnutí a provedení předběžného screeningu na základě toho.
7. Účinnost nabíjení a vybíjení
Účinnost nabíjení a vybíjení odráží účinnost přeměny energie baterie během celého cyklu nabíjení a vybíjení, tedy kolik vstupní energie lze efektivně přeměnit na využitelnou výstupní energii. Vyšší účinnost nabíjení a vybíjení znamená menší ztráty energie, což je klíčové pro zlepšení energetické účinnosti celého bateriového systému. Proto se v procesu třídění zkoumá i účinnost nabíjení a vybíjení baterií, aby se zajistilo, že vybrané baterie mají dobrou účinnost využití energie.
Rozumné třídění baterií nespoléhá pouze na několik hlavních proměnných zmíněných výše, ale také musí flexibilně upravovat standardy třídění podle požadavků konkrétních aplikačních scénářů.
Například v oblasti elektrických vozidel existují kromě výše uvedených parametrů také další aspekty týkající se bezpečnosti baterie; V systémech skladování energie bude kladen větší důraz na dlouhodobou stabilitu a hospodárnost baterií.
Kromě toho s pokrokem technologie stále více a více výzkumů zkoumá, jak používat pokročilé nástroje pro analýzu dat, jako jsou algoritmy strojového učení, k další optimalizaci účinnosti třídění a seskupování lithiových baterií.
Vynikající zařízení na třídění lithiových baterií
1. Výkonný automatický třídicí stroj s lithium-iontovou baterií
Tento typ zařízení využívá pokročilé testování napětí, denní testování měřiče odporu a technologii tloušťkoměru Keyence, která dokáže přesně a automaticky třídit lithium-iontové baterie. Tento stroj se řídí mezinárodním programováním standardu IEC 61131, podporuje řízení os, záznam poruch a další funkce a realizuje řízení high-tech lineárních motorů a provoz různých robotických ramen. Zlepšuje nejen efektivitu výroby, ale také zajišťuje stálost kvality produktu.
2. Lithium-železofosfátová baterie automatický třídicí stroj
Automatický třídicí stroj pro lithium-železofosfátové baterie od společnosti Bicester Automation využívá moderní mechanické, elektronické a počítačové technologie k dosažení rychlého a přesného testování a klasifikace výkonu baterií. Tato třídička přesně měří klíčové parametry baterie jako je napětí, vnitřní odpor atd. a rozděluje baterii do různých tříd nebo dávek podle předem nastavených norem. To je dobrá volba pro výrobce, kteří sledují efektivní výrobu a vysoce kvalitní produkty.
3. Najděte řešení pro třídění technologií
Společnost Refind Technologies je jedním z předních světových výrobců třídiček lithiových baterií a těší se v tomto odvětví vysoké pověsti. Jejich produktová řada pokrývá různé konfigurace od jednokanálových po vícekanálové, vhodné pro potřeby třídění lithiových baterií různých typů a specifikací. Zařízení společnosti Refind je známé svou vysokou přesností, stabilitou a spolehlivostí a zároveň poskytuje přizpůsobené služby, aby splňovaly speciální požadavky zákazníků.
4. Systém třídění lithiových baterií Xiamen TOB
Významné postavení na trhu zaujímá také třídicí systém lithiových baterií vyrobený společností Xiamen TOB Company. Její produkty mají dobrou nákladovou efektivitu a jsou široce používány při výběru válcových a jiných tvarovaných lithiových baterií. Třídící stroj Xiamen TOB je vybaven inteligentním řídicím systémem, který dokáže dosáhnout vysokorychlostního a vysoce přesného automatizovaného provozu a má přátelský design uživatelského rozhraní, což operátorům usnadňuje použití.
5. Automatizovaná třídicí linka AOT Battery Technology
AOT Battery Technology poskytuje kompletní automatizovanou výrobní linku na třídění lithiových baterií, včetně řady procesů, jako je podávání, polohování, detekce parametrů a analýza dat. Tento systém integruje nejnovější senzorovou technologii a softwarové algoritmy, které mohou účinně zlepšit přesnost a efektivitu procesu třídění. Kromě toho AOT věnuje zvláštní pozornost designovému konceptu ochrany životního prostředí a úspory energie, díky čemuž je celý proces třídění více v souladu s trendem udržitelného rozvoje.
6. Zařízení na třídění lithiových baterií WinAck
WinAck je dalším známým dodavatelem zařízení na třídění lithiových baterií, který se věnuje poskytování vysoce kvalitních třídicích řešení zákazníkům. Jejich zařízení mají výkonné možnosti zpracování dat, které dokážou monitorovat a zaznamenávat informace v reálném čase o každé testované baterii, což zákazníkům pomáhá lépe řídit a optimalizovat jejich výrobní procesy. Třídící stroj WinAck také podporuje funkce vzdálené diagnostiky a údržby, což uživatelům výrazně usnadňuje každodenní práci se správou.
7. Nedestruktivní testovací zařízení pro lithiové baterie napájecího typu
Pro lithiové baterie napájecího typu je velmi důležitým nástrojem nedestruktivní testovací zařízení. Tato zařízení dokončují komplexní hodnocení zdravotního stavu bez poškození struktury baterie, včetně mimo jiné detekce interních defektů, odhadu kapacity atd. Výběr vhodného zařízení pro nedestruktivní testování pomáhá společnostem odhalit potenciální problémy dříve, snížit míru zmetkovitosti a zlepšit kvalitu finální produkty.