Không thể ngăn chặn phản ứng tự phóng điện của pin lithium-ion. Sự tồn tại của nó không chỉ làm giảm dung lượng của pin mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến cấu hình và vòng đời của pin. Tỷ lệ tự xả của pin lithium-ion thường là 2% đến 5% mỗi tháng, có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cho việc sử dụng pin đơn lẻ.

Tuy nhiên, khi một pin lithium-ion đơn lẻ được lắp ráp thành một mô-đun, do đặc điểm của từng pin lithium-ion đơn lẻ không hoàn toàn giống nhau nên sau mỗi lần sạc và xả, điện áp đầu cuối của từng pin lithium-ion đơn lẻ không thể hoàn toàn giống nhau. nhất quán, điều này sẽ xảy ra Nếu các ô đơn lẻ được sạc quá mức hoặc xả quá mức xuất hiện trong mô-đun pin lithium-ion, thì hiệu suất của pin lithium-ion đơn lẻ sẽ kém đi. Khi số lần sạc và xả tăng lên, mức độ hư hỏng sẽ tăng lên nhiều hơn và tuổi thọ của chu kỳ sẽ giảm đi đáng kể so với các tế bào đơn lẻ chưa từng có. Do đó, nghiên cứu chuyên sâu về tốc độ tự xả của pin lithium-ion là một nhu cầu cấp thiết để xử lý pin.

Hiện tượng tự xả của pin đề cập đến hiện tượng dung lượng của nó bị mất tự nhiên khi pin để hở mạch, còn được gọi là khả năng duy trì sạc. Tự xả nói chung có thể được chia thành hai loại: tự xả thuận nghịch và tự xả không thuận nghịch. Việc mất dung lượng có thể được bù ngược lại cho quá trình tự xả có thể đảo ngược và nguyên tắc của nó tương tự như phản ứng phóng điện bình thường của pin. Sự phóng điện tự phóng điện mà không thể bù đắp được tổn thất công suất là sự phóng điện tự phát không thể đảo ngược. Nguyên nhân chính là do phản ứng không thể đảo ngược bên trong pin, bao gồm phản ứng của điện cực dương và chất điện phân, phản ứng của điện cực âm và chất điện phân, phản ứng do tạp chất của chất điện phân gây ra và thời gian sản xuất. Các phản ứng không thể đảo ngược do ngắn mạch vi mô gây ra bởi các tạp chất mang theo, v.v. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tự phóng điện như sau.

1. Vật liệu cực âm
Tác động của vật liệu điện cực dương là kim loại chuyển tiếp và tạp chất của vật liệu điện cực dương kết tủa trong điện cực âm và gây ra đoản mạch bên trong, do đó làm tăng khả năng tự phóng điện của pin lithium-ion. Yah-MeiTeng et al. nghiên cứu tính chất vật lý và điện hóa của hai vật liệu catốt LiFePO4. Nghiên cứu cho thấy rằng pin có hàm lượng tạp chất sắt cao trong nguyên liệu thô và trong quá trình sạc và xả có tốc độ tự xả cao và độ ổn định kém. Nguyên nhân là do sắt bị khử dần và kết tủa ở điện cực âm, đâm thủng màng ngăn gây đoản mạch trong pin dẫn đến hiện tượng tự phóng điện cao .

2. Vật liệu cực dương
Ảnh hưởng của vật liệu điện cực âm đối với quá trình tự phóng điện chủ yếu là do phản ứng không thể đảo ngược giữa vật liệu điện cực âm và chất điện phân. Ngay từ năm 2003, Aurbach et al. đề xuất rằng chất điện phân bị khử để giải phóng khí, để một phần bề mặt than chì tiếp xúc với chất điện phân. Trong quá trình sạc và xả, khi các ion lithium được đưa vào và chiết xuất, cấu trúc phân lớp than chì dễ bị phá hủy, dẫn đến tốc độ tự xả cao hơn.

3. Chất điện phân
Ảnh hưởng của chất điện phân chủ yếu được biểu hiện như: sự ăn mòn của chất điện phân hoặc tạp chất trên bề mặt của điện cực âm; sự hòa tan của vật liệu điện cực trong chất điện phân; điện cực bị lật ngược bởi chất rắn hoặc khí không hòa tan được phân tích bởi chất điện phân để tạo thành lớp thụ động. Hiện tại, một số lượng lớn các nhà nghiên cứu khoa học cam kết phát triển các chất phụ gia mới để ngăn chặn ảnh hưởng của chất điện phân đối với quá trình tự phóng điện. JunLiu và cộng sự. đã thêm VEC và các chất phụ gia khác vào chất điện phân của pin MCN111 và nhận thấy rằng hiệu suất chu kỳ ở nhiệt độ cao của pin được cải thiện và tốc độ tự xả thường giảm. Lý do là các chất phụ gia này có thể cải thiện màng SEI, từ đó bảo vệ điện cực âm của pin.

4. Trạng thái lưu trữ
Các yếu tố ảnh hưởng chung đến trạng thái lưu trữ là nhiệt độ lưu trữ và SOC của pin. Nói chung, nhiệt độ càng cao, SOC càng cao và khả năng tự xả của pin càng lớn. Takashi và cộng sự. đã tiến hành các thử nghiệm suy giảm dung lượng trên pin lithium iron phosphate trong điều kiện tĩnh. Kết quả cho thấy rằng khi nhiệt độ tăng lên, tốc độ duy trì dung lượng giảm dần theo thời gian sử dụng và tốc độ tự xả của pin tăng lên.

Liu Yunjian và những người khác đã sử dụng pin lithium-ion năng lượng lithium manganate thương mại và phát hiện ra rằng với sự gia tăng trạng thái sạc của pin, tiềm năng tương đối của điện cực dương ngày càng cao hơn và đặc tính oxy hóa của nó ngày càng mạnh hơn. mạnh mẽ hơn; điện thế tương đối của điện cực âm đang tăng lên. Giá trị càng thấp, khả năng khử càng mạnh, cả hai đều có thể đẩy nhanh quá trình kết tủa Mn, dẫn đến tăng tốc độ tự phóng điện.

5. Các yếu tố khác
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tự xả của pin. Ngoài các phân tích trên, còn có các khía cạnh sau: trong quá trình xử lý, các gờ mọc ra khi các mảnh cực bị cắt và các tạp chất được đưa vào pin do các vấn đề môi trường xử lý, chẳng hạn như Bụi, bột kim loại trên pin mảnh cực, v.v., tất cả đều có thể gây đoản mạch vi mô bên trong pin; môi trường bên ngoài ẩm ướt, cách điện mạch ngoài không đầy đủ, vỏ pin cách nhiệt kém v.v… khi bảo quản pin sẽ xảy ra hiện tượng mạch điện tử bên ngoài dẫn đến hiện tượng tự phóng điện; Trong quá trình lưu trữ lâu dài, liên kết giữa chất hoạt động của vật liệu điện cực và bộ thu dòng điện bị hỏng, khiến chất hoạt động rơi ra và bong ra, dẫn đến giảm công suất và tăng khả năng tự phóng điện. Từng yếu tố trên hoặc sự kết hợp của nhiều yếu tố có thể gây ra hành vi tự phóng điện của pin lithium-ion, gây khó khăn cho việc tìm ra nguyên nhân tự phóng điện và ước tính hiệu suất lưu trữ của pin.

Phương pháp đo tỷ lệ tự xả
Thông qua sự phân hủy ở trên, có thể thấy rằng tốc độ tự xả của pin lithium-ion nói chung là thấp. Bản thân tốc độ tự xả bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ, thời gian chu kỳ và SOC, do đó, rất khó khăn và tốn thời gian để đo chính xác khả năng tự xả của pin.

1. Phương pháp đo tỷ lệ tự xả truyền thống
Hiện tại, các phương pháp kiểm tra tự xả truyền thống như sau:

●Phương pháp đo thẳng
Đầu tiên, sạc ô đã thử nghiệm đến một trạng thái sạc nhất định và giữ cho ô mở trong một khoảng thời gian, sau đó xả ô để xác định mức tổn thất dung lượng của ô. Tỷ lệ tự xả:
C là dung lượng định mức của ắc quy; C1 là công suất xả. Sau khi để mạch hở sang một bên, dung lượng còn lại của pin có thể được lấy bằng cách xả pin. Lúc này, hãy thực hiện lại nhiều chu kỳ sạc và xả trên ắc quy để xác định hết công suất của tỏi điện lúc này. Phương pháp này có thể xác định tổn thất dung lượng không thể đảo ngược và tổn thất dung lượng có thể đảo ngược của pin.

●Phương pháp đo tốc độ suy giảm điện áp mạch hở
Điện áp mạch hở có mối quan hệ trực tiếp với SOC của trạng thái sạc pin. Miễn là tốc độ thay đổi OCV của pin trong một khoảng thời gian được đo, nghĩa là:
Phương pháp này là đơn giản để hoạt động. Nó chỉ cần ghi lại điện áp của pin trong bất kỳ khoảng thời gian nào, sau đó căn cứ vào mối quan hệ tương ứng giữa điện áp và SOC của pin, có thể thu được trạng thái sạc của pin tại thời điểm đó. Thông qua việc tính toán độ dốc suy giảm của điện áp và công suất suy giảm tương ứng trên một đơn vị thời gian, cuối cùng có thể thu được tốc độ tự xả của pin.

●Phương pháp duy trì dung lượng
Đo điện áp mạch hở mà pin dự kiến ​​sẽ duy trì hoặc lượng điện năng mà SOC yêu cầu để có được tốc độ tự xả của pin. Đó là đo dòng sạc trong khi duy trì điện áp mạch hở của pin và tốc độ tự xả của pin có thể được coi là dòng sạc đo được.

2. Phương pháp đo tốc độ tự xả nhanh
Do phương pháp đo truyền thống mất nhiều thời gian và độ chính xác của phép đo không đủ nên tỷ lệ tự xả chỉ được sử dụng như một cách để kiểm tra xem pin có đủ tiêu chuẩn trong hầu hết các trường hợp trong quy trình kiểm tra pin hay không. Sự xuất hiện của một số lượng lớn các phương pháp đo lường mới và tiện lợi đã tiết kiệm rất nhiều thời gian và năng lượng cho việc đo lường khả năng tự xả của pin.

●Công nghệ điều khiển kỹ thuật số
Công nghệ điều khiển kỹ thuật số là một loại phương pháp đo lường tự phóng điện mới bắt nguồn từ phương pháp đo lường tự phóng điện truyền thống bằng cách sử dụng một máy vi tính đơn chip. Phương pháp này có ưu điểm là thời gian đo ngắn, độ chính xác cao, thiết bị đơn giản.

●Phương pháp mạch tương đương
Phương pháp mạch tương đương là một phương pháp đo lường tự xả hoàn toàn mới, mô phỏng pin như một mạch tương đương, có thể đo tốc độ tự xả của pin lithium-ion một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Tốc độ tự xả, là một chỉ số hiệu suất quan trọng của pin lithium-ion, có tác động lớn đến việc lựa chọn và cấu hình pin. Do đó, việc đo tốc độ tự xả của pin lithium-ion có ý nghĩa sâu rộng.

1. Dự đoán ô có vấn đề
Cùng một lô pin, vật liệu được sử dụng và điều khiển sản xuất về cơ bản là giống nhau. Khi dòng xả màu trắng của từng pin rõ ràng là quá lớn, nguyên nhân có thể là do các tạp chất và gờ bên trong xuyên qua màng ngăn và gây ra hiện tượng đoản mạch vi mô nghiêm trọng. Bởi vì tác động của ngắn mạch vi mô lên pin là chậm và không thể đảo ngược. Do đó, hiệu suất của loại pin này trong một thời gian ngắn sẽ không khác biệt quá nhiều so với pin thông thường, nhưng sau một thời gian dài lưu trữ, khi phản ứng không thể đảo ngược bên trong dần dần sâu sắc hơn, hiệu suất của pin sẽ thấp hơn rất nhiều. hơn so với hiệu suất xuất xưởng và hiệu suất pin bình thường khác. Do đó, để đảm bảo chất lượng của pin xuất xưởng, pin có khả năng tự phóng điện lớn phải được loại bỏ.

2. Lắp ráp pin
Pin lithium-ion cần có tính nhất quán tốt hơn, bao gồm dung lượng, điện áp, nội trở và tốc độ xả trắng. Tác động của tốc độ tự xả của pin đối với bộ pin là rất quan trọng: sau khi được lắp ráp thành một mô-đun, do tốc độ tự xả của mỗi pin lithium-ion đơn lẻ là khác nhau nên điện áp sẽ giảm ở các mức độ khác nhau trong quá trình đặt giá đỡ hoặc đạp xe, và trong quá trình sạc nối tiếp, dòng điện sẽ bằng nhau, vì vậy sau mỗi lần sạc, có thể có các ô đơn trong mô-đun pin lithium-ion bị sạc quá mức hoặc không bão hòa. Khi số lần sạc và xả tăng lên, hiệu suất của pin sẽ giảm dần. Vòng đời giảm đáng kể so với các tế bào đơn chưa từng có. Do đó, bộ pin yêu cầu đo lường và sàng lọc chính xác tốc độ tự xả của pin lithium-ion.

3. Sửa đổi ước tính SOC của pin
Trạng thái sạc còn được gọi là năng lượng còn lại, biểu thị tỷ lệ dung lượng còn lại sau khi pin được sử dụng trong một khoảng thời gian hoặc không sử dụng trong một thời gian dài so với trạng thái được sạc đầy. Nó thường được thể hiện dưới dạng phần trăm. Tốc độ tự xả có giá trị tham chiếu quan trọng để ước tính SOC của pin lithium-ion. Việc hiệu chỉnh giá trị ban đầu của SOC bằng dòng điện tự xả có thể cải thiện độ chính xác của ước tính SOC. Một mặt, khách hàng có thể ước tính thời gian sử dụng hoặc quãng đường lái xe của sản phẩm dựa trên lượng điện năng còn lại; mặt khác, việc cải thiện độ chính xác dự đoán SOC của bMS có thể ngăn chặn việc sạc pin quá mức một cách hiệu quả. Xả quá mức, do đó kéo dài tuổi thọ pin.

Tập đoàn JUNLEE là một nhà máy năng lượng tích hợp đầy đủ năng lượng, chuyên cung cấp Bộ lưu điện liên tục (UPS), Ắc quy axit-chì, Bộ ắc quy, Ắc quy xe điện, Ắc quy lưu trữ năng lượng, Nhà máy lưu trữ năng lượng, ắc quy Power pack Gel, Biến tần PV và Hệ thống năng lượng mặt trời.

Năng lực sản xuất đạt 200000 KVAH mỗi tháng. Sản phẩm áp dụng cho Xe điện, di động điện, hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời và gió, UPS, điện dự phòng, viễn thông, thiết bị y tế và chiếu sáng.

JUNLEE thành lập "Trung tâm nghiên cứu năng lượng" với nhiều sản phẩm Công nghệ cao hơn. Hơn 100 kỹ sư đã cung cấp các giải pháp một cửa kịp thời và hiệu quả.
Sứ mệnh của họ là phấn đấu mang lại nguồn năng lượng xanh cho thế giới.
Để tìm hiểu thêm về pin Li-ion, vui lòng tham khảo https://www.junleepower.com/