Старение — неизбежный процесс, вызванный побочными реакциями, присутствующими во всех электрохимических устройствах, включая аккумуляторные элементы. Со временем оно может привести к значительному изменению ёмкости и сопротивления устройства и поэтому должно учитываться как на этапе проектирования системы (например, при необходимости увеличения начальной ёмкости), так и на этапе эксплуатации системы (например, при адаптации максимально допустимой мощности аккумуляторных элементов).
Фактически, в отличие от менее требовательных приложений в портативных устройствах, прибыльное использование литий-железо-фосфатных аккумуляторов в стационарных приложениях требует детального понимания и моделирования деградации аккумуляторов: длительное и требовательное приложение приведет к снижению как производительности, так и емкости системы хранения данных и может существенно повлиять на общее экономическое обоснование за счет увеличения эксплуатационных расходов (OPEX) и, в частности, высокой стоимости замены, вызванной деградацией.
Состояние работоспособности аккумулятора (SOH) обычно отслеживается с помощью усовершенствованной системы управления аккумуляторными батареями (BMS) для количественной оценки продолжающегося ухудшения характеристик аккумулятора, приводящего как к снижению ёмкости, так и к увеличению внутреннего сопротивления (что связано со снижением пиковой мощности). Оставшаяся ёмкость аккумулятора может быть соотнесена с его номинальным значением, полученным для нового/использованного аккумулятора в стандартных условиях испытаний. В связи с правилами транспортировки и требованиями к минимальной мощности, специфичными для конкретного применения, определён индикатор замены SOH (заменить колпачок). В автомобильной промышленности часто применяется SOH (заменить колпачок) = 0,8, но для стационарных применений, особенно в контексте концепции вторичного использования, предлагаются более низкие значения.
Несмотря на многолетние исследования с постоянными усилиями, мы знаем, что срок службы LFP намного превосходит
ВРА
, но все еще понимая и моделируя жизненный цикл
ЛФП
является областью постоянных исследований.
В сложных условиях, если пользователь не соблюдает инструкции по эксплуатации от производителя или качество аккумулятора и BMS не на должном уровне, различные механизмы деградации, включая разложение электролита, образование пассивной пленки, растрескивание частиц и растворение активного материала, могут быть индивидуально устранены на уровне материала и элемента аккумулятора, что часто приводит к повышению сопротивления, снижению сохранения емкости и/или повышению риска небезопасного состояния аккумулятора.
Традиционные подходы к анализу и моделированию основаны на обширных испытаниях аккумуляторных батарей и построении эмпирических моделей, часто совместимых с подходом модели эквивалентной цепи (ECM) для определения производительности системы. С улучшением понимания механизмов внутренних потерь в аккумуляторных батареях, всё больше полуэмпирических и физических моделей разрабатывается и успешно применяется для моделирования аккумуляторных батарей. В последнее время всё больший интерес вызывают неэмпирические физико-химические модели (PCM). Несмотря на то, что использование моделей PCM для прогнозирования старения может позволить получить более детальное представление о механизмах внутренних потерь в аккумуляторных батареях и способах их предотвращения, остаётся сложной задачей поиск корректной параметризации таких моделей и масштабирование внутренних моделей аккумуляторных батарей до уровня, соответствующего применению полной аккумуляторной системы.
С ростом возможностей регистрации и управления данными, подходы, основанные на данных, на уровне систем хранения данных также привлекают всё больший интерес в последнее время. Несмотря на возросшие возможности этих новых подходов, по-прежнему считается, что для моделирования старения полной системы
Система хранения аккумуляторных батарей LFP
Для автомобильного аккумулятора важна высокая точность модели отдельного элемента. Различные подходы демонстрируют свои преимущества и недостатки, а в таблице ниже приведены некоторые показатели для краткого сравнения.
|
Подход
|
Сильные стороны
|
Проблемы
|
|
Физико-химические модели (ФХМ)
|
Высокая точность Понимание внутренних механизмов
|
Большие вычислительные затраты. Сложная параметризация.
|
|
Эмпирические и полуэмпирические модели
|
Приемлемая точность. Низкие вычислительные затраты.
|
Ограниченное понимание внутренней деградации клеток
|
|
Аналитические модели и подходы на основе данных
|
Возможно прямое моделирование на уровне пачки
|
Необходимо большое количество данных
|
EverExceed
LFP-аккумуляторы
Изготовлены с использованием самых передовых технологий и с применением точных испытаний. Кроме того, интегрированная передовая и удобная в использовании система управления аккумулятором (BMS) помогает восстанавливать и анализировать состояние заряда (SOH), состояние заряда (SOC) и другую информацию об аккумуляторе, защищая его от всех видов рисков и сбоев. Система отслеживает процесс старения аккумулятора, обеспечивая его надежную работу.