Lithiumbatterijen worden tegenwoordig steeds vaker gebruikt in diverse digitale apparaten zoals laptops, digitale camera's en digitale videocamera's. Daarnaast hebben ze ook veelbelovende toepassingsmogelijkheden in auto's, mobiele basisstations en energieopslagsystemen. In dit geval worden batterijen niet langer alleen gebruikt, zoals in mobiele telefoons, maar vaker in de vorm van serie- of parallelgeschakelde batterijpakketten.
De capaciteit en levensduur van een accupakket hangen niet alleen af van elke afzonderlijke accu, maar ook van de consistentie tussen de accu's. Een slechte consistentie zal de prestaties van het accupakket aanzienlijk verminderen. De consistentie van de zelfontlading is een belangrijke factor die hierop van invloed is. Een accu met een inconsistente zelfontlading zal na een opslagperiode een groot verschil in laadniveau (SOC) vertonen, wat de capaciteit en veiligheid sterk beïnvloedt.
Waarom treedt spontane ontlading op?
Wanneer de batterij open is, treedt bovenstaande reactie niet op, maar het vermogen zal toch afnemen. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door zelfontlading van de batterij. De belangrijkste oorzaken van zelfontlading zijn:
a. Interne elektronenlekkage veroorzaakt door lokale elektronengeleiding van het elektrolyt of andere interne kortsluitingen.
b. Externe elektrische lekkage als gevolg van slechte isolatie van de batterijafdichtingen of -pakkingen of onvoldoende weerstand tussen de externe loodmantels (externe geleiders, vochtigheid).
c. Elektrode/elektrolytreacties, zoals corrosie van de anode of reductie van de kathode als gevolg van elektrolyt en onzuiverheden.
d. Gedeeltelijke ontbinding van het actieve elektrodemateriaal.
e. Passivering van elektroden als gevolg van ontledingsproducten (onoplosbare stoffen en geadsorbeerde gassen).
f. De elektrode is mechanisch versleten of de weerstand tussen de elektrode en de stroomcollector is groter geworden.
Invloed van zelfontslag
Zelfontlading leidt tot capaciteitsverlies tijdens opslag.Enkele veelvoorkomende problemen die worden veroorzaakt door overmatige zelfontlading:
1. De auto staat al te lang geparkeerd en kan niet meer worden gestart;
2. Voordat de batterij wordt opgeslagen, zijn de spanning en andere zaken normaal, maar bij verzending blijkt de spanning laag of zelfs nul te zijn;
3. Als de autonavigatie in de zomer in de auto is geïnstalleerd, zal het vermogen of de gebruiksduur na verloop van tijd duidelijk ontoereikend zijn, zelfs met een volle accu.
Zelfontlading leidt tot grotere verschillen in laadstatus (SOC) tussen batterijen en een lagere capaciteit van het batterijpakket.
Door de onregelmatige zelfontlading van de batterij zal de laadstatus (SOC) van de batterij in het accupakket na opslag verschillen, waardoor de prestaties van de batterij afnemen. Klanten ervaren vaak een prestatievermindering na ontvangst van een accupakket dat gedurende een bepaalde periode is opgeslagen. Wanneer het SOC-verschil ongeveer 20% bedraagt, treedt er een prestatievermindering op.De capaciteit van de gecombineerde batterij bedraagt slechts 60% tot 70%.
Hoe los je het probleem op van grote verschillen in laadstatus (SOC) als gevolg van zelfontlading?
Simpel gezegd hoeven we alleen de batterijspanning in evenwicht te brengen en de energie van de hoogspanningscel over te dragen naar de laagspanningscel. Er zijn momenteel twee manieren: passieve en actieve balancering.
Passieve egalisatie houdt in dat er een balanceringsweerstand parallel aan elke batterijcel wordt aangesloten. Wanneer een cel voortijdig een overspanning bereikt, kan de batterij nog steeds worden opgeladen en kunnen andere batterijen met een lage spanning worden opgeladen. De efficiëntie van deze egalisatiemethode is niet hoog en de energie gaat verloren in de vorm van warmte. De egalisatie moet worden uitgevoerd tijdens het laden en de egalisatiestroom bedraagt doorgaans 30 mA tot 100 mA.
Actieve equalizerDeze egalisatiemethode balanceert de batterij door energie over te dragen en de energie van cellen met een te hoge spanning over te brengen naar cellen met een te lage spanning. Deze egalisatiemethode is zeer efficiënt en kan zowel tijdens het laden als het ontladen worden toegepast. De egalisatiestroom is tientallen keren groter dan de passieve egalisatiestroom, doorgaans tussen de 1A en 10A.
Geplaatst op: 17 juni 2023
