La clasificación y agrupación de baterías de litio es un paso clave para garantizar un rendimiento estable y extender la vida útil de los paquetes de baterías. Según los datos, los métodos de clasificación comúnmente utilizados incluyen principalmente el método de factor único, el método de factor múltiple y el método de clasificación dinámica.
Método de factor único
El método de factor único se refiere a seleccionar un determinado parámetro de la batería como variable de clasificación única, como resistencia óhmica, resistencia de polarización, voltaje de circuito abierto (OCV), capacidad, etc. Este método es simple de operar, pero solo puede reflejar la características de la batería en condiciones específicas y tiene ciertas limitaciones.
Por ejemplo, en algunos casos, se puede elegir la tensión de circuito abierto como criterio de clasificación. Para celdas cilíndricas, la diferencia de voltaje configurada en la máquina clasificadora automática es de 5 mV. Si los requisitos de coherencia son mayores, se selecciona 3 mV como primer nivel.
Enfoque multifactorial
Para evaluar exhaustivamente la consistencia de las baterías, se adopta ampliamente el método multifactor. No solo considera un único parámetro, sino que también considera de manera integral múltiples parámetros representativos, como medir simultáneamente múltiples condiciones externas como la capacidad de la batería, la resistencia interna y la tasa de autodescarga, para lograr una clasificación más precisa.
Aunque este método lleva mucho tiempo, puede mejorar efectivamente la consistencia interna de las características de la batería después de la agrupación, mejorando así la eficiencia del uso del módulo y extendiendo su vida útil. Por ejemplo, en el proceso PACK, las celdas de la batería se agrupan y envían según el voltaje, la capacidad y la resistencia interna antes de salir de fábrica. Una vez que llegan las celdas de la batería, el departamento IQC del PACK debe realizar verificaciones aleatorias de estos parámetros para garantizar que la diferencia de capacidad se controle dentro del 1%.
Método de clasificación dinámica
La regla de clasificación dinámica consiste en monitorear ciertos valores de la batería durante el proceso de carga y descarga y clasificarlos en consecuencia. Este tipo de método puede capturar mejor la tendencia cambiante del estado de funcionamiento de la batería y, por lo tanto, se considera un complemento eficaz a la clasificación estática.
Específicamente, el análisis de agrupamiento se realiza analizando la distancia euclidiana entre los puntos de muestreo y el punto medio en la curva de carga de corriente constante y voltaje constante; O preste atención a las características de la curva de tiempo de voltaje en condiciones de carga y descarga de corriente constante;
Incluso considerando la situación de corriente de pulso que los vehículos eléctricos pueden encontrar durante el funcionamiento real, se refinan aún más los criterios de agrupación. Además, algunos estudios han señalado que a medida que aumenta la tasa de descarga, se amplificará la inconsistencia entre las baterías, lo cual es muy útil para identificar baterías defectuosas.
Ejemplo
Batería de fosfato de hierro y litio:
Con respecto al problema de clasificación en el proceso de utilización jerárquica de baterías de fosfato de hierro y litio retiradas, la investigación ha demostrado que el algoritmo de agrupación de medias K se puede utilizar para manejar el impacto de factores como la capacidad, la energía y la resistencia interna en el proceso de carga de la batería. y utilizarlos como factores de influencia en algoritmos relacionados. Finalmente, se determinó un proceso de selección razonable ajustando datos de diferentes lotes de baterías.
Batería del sistema de tres elementos:
Para las baterías de iones de litio con sistemas de material ternario, generalmente se establecen rangos de parámetros estrictos en la máquina clasificadora automática, como una diferencia de voltaje de 3 mV y una diferencia de resistencia interna de 1-2m Ω. Esta configuración ayuda a garantizar que las baterías seleccionadas tengan una mayor consistencia inicial, lo que proporciona una buena base para el montaje posterior.
Variables de clasificación comunes:
1. Tensión de circuito abierto (OCV)
El voltaje de circuito abierto es un parámetro clave para medir el estado de carga (SOC) de una batería, que refleja el nivel de voltaje del terminal de la batería en condiciones sin carga. Debido a las diferencias en las tasas de autodescarga entre diferentes baterías, incluso las baterías producidas a partir del mismo lote pueden presentar diferentes valores de voltaje de circuito abierto. Por lo tanto, generalmente se establece un umbral de diferencia de voltaje pequeño durante la clasificación, como 3 mV o 5 mV, para garantizar que las baterías seleccionadas en el mismo grupo tengan estados iniciales de carga similares.
2. Resistencia interna
La resistencia interna incluye dos partes: resistencia óhmica y resistencia de polarización, que afectan directamente la eficiencia de trabajo y la capacidad de salida de energía de la batería. Una alta resistencia interna puede provocar un mayor calentamiento de la batería, una mayor pérdida de energía y una menor eficiencia de carga y descarga. Para garantizar la uniformidad de la temperatura y el rendimiento general dentro del paquete de baterías, es necesario controlar estrictamente las diferencias de resistencia interna entre las celdas individuales. Para ciertos tipos de baterías, como las que tienen una capacidad de 1000 mAh, su resistencia interna no debe exceder los 20 m Ω; A medida que aumenta la capacidad, la resistencia interna máxima permitida también se ajustará proporcionalmente.
3. Capacidad
La capacidad se refiere a la cantidad total de electricidad que una batería puede almacenar y liberar, y es uno de los factores importantes que determinan la vida útil y el ciclo de uso de la batería. Debido a sutiles diferencias en los procesos de fabricación, es difícil que incluso los productos del mismo lote alcancen exactamente la misma capacidad. Por lo tanto, en la etapa de clasificación, es necesario realizar pruebas de capacidad en cada batería y clasificar las baterías con resultados similares en una categoría. En términos generales, la desviación de capacidad debe mantenerse dentro de ± 2 % de la capacidad nominal.
4. Tasa de autodescarga
La tasa de autodescarga describe la tasa a la que una batería pierde energía por sí sola durante el almacenamiento, lo que no solo afecta la vida útil de la batería sino que también provoca un SOC asincrónico entre las baterías. Una tasa de autodescarga más baja significa una vida útil más larga y un mejor rendimiento de consistencia. Las características de autodescarga de la batería se midieron mediante experimentos estáticos de larga duración y luego se utilizaron como uno de los criterios de clasificación.
5. Características del aumento de temperatura.
La característica de aumento de temperatura se refiere al aumento de temperatura causado por el calor generado por reacciones químicas internas durante el funcionamiento de una batería. Una buena gestión térmica ayuda a mantener condiciones de trabajo óptimas para las baterías y a prevenir riesgos de seguridad causados por el sobrecalentamiento local. Por lo tanto, en el proceso de clasificación, también se considera medir el valor de aumento de temperatura generado por la batería en condiciones específicas de carga y descarga, y seleccionar baterías con características de aumento de temperatura similares para formar un grupo.
6. Ciclo de vida
El ciclo de vida se define como el número de veces que una batería se puede cargar repetidamente, vaciar completamente y luego recargar. Aunque este indicador es difícil de utilizar directamente para una clasificación rápida, refleja la confiabilidad del uso de la batería a largo plazo. Predecir el ciclo de vida de las baterías mediante pruebas de envejecimiento acelerado y realizar exámenes preliminares en base a esto.
7. Eficiencia de carga y descarga
La eficiencia de carga y descarga refleja la eficiencia de conversión de energía de la batería durante todo el ciclo de carga y descarga, es decir, cuánta energía de entrada se puede convertir efectivamente en energía de salida utilizable. Una mayor eficiencia de carga y descarga significa menos pérdida de energía, lo cual es crucial para mejorar la eficiencia energética de todo el sistema de batería. Por lo tanto, en el proceso de clasificación, también se examina la eficiencia de carga y descarga de las baterías para garantizar que las baterías seleccionadas tengan una buena eficiencia de utilización de energía.
La clasificación razonable de baterías no solo se basa en las diversas variables principales mencionadas anteriormente, sino que también debe ajustar de manera flexible los estándares de clasificación de acuerdo con los requisitos de escenarios de aplicación específicos.
Por ejemplo, en el campo de los vehículos eléctricos, además de los parámetros anteriores, también existen consideraciones adicionales para el rendimiento de seguridad de la batería; En los sistemas de almacenamiento de energía, se pondrá más énfasis en la estabilidad a largo plazo y la rentabilidad de las baterías.
Además, con el avance de la tecnología, cada vez más investigaciones exploran cómo utilizar herramientas avanzadas de análisis de datos, como algoritmos de aprendizaje automático, para optimizar aún más la eficacia de la clasificación y agrupación de baterías de litio.
Excelente equipo de clasificación de baterías de litio.
1. Máquina clasificadora automática eficiente de baterías de iones de litio
Este tipo de equipo adopta pruebas de voltaje avanzadas, pruebas de medidor de resistencia diarias y tecnología de medidor de espesor Keyence, que puede clasificar de forma precisa y automática las baterías de iones de litio. Esta máquina sigue la programación estándar internacional IEC 61131, admite control de ejes, registro de fallas y otras funciones, y realiza el control de motores lineales de alta tecnología y la operación de varios brazos robóticos. No sólo mejora la eficiencia de la producción, sino que también garantiza la coherencia en la calidad del producto.
2. Máquina clasificadora automática de baterías de fosfato de hierro y litio
La máquina clasificadora automática para baterías de fosfato de hierro y litio proporcionada por Bicester Automation utiliza tecnologías mecánicas, electrónicas e informáticas modernas para lograr pruebas y clasificación rápidas y precisas del rendimiento de las baterías. Esta máquina clasificadora mide con precisión parámetros clave de la batería, como voltaje, resistencia interna, etc., y divide la batería en diferentes grados o lotes de acuerdo con estándares preestablecidos. Esta es una buena opción para los fabricantes que buscan una producción eficiente y productos de alta calidad.
3. Solución de clasificación de Refind Technologies
Refind Technologies es uno de los principales fabricantes mundiales de máquinas clasificadoras de baterías de litio y goza de una gran reputación en la industria. Su línea de productos cubre varias configuraciones, desde un solo canal hasta multicanal, adecuadas para necesidades de clasificación de baterías de litio de diferentes tipos y especificaciones. Los equipos de Refind son reconocidos por su alta precisión, estabilidad y confiabilidad, además de brindar servicios personalizados para satisfacer los requisitos especiales de los clientes.
4. Sistema de clasificación de baterías de litio TOB de Xiamen
El sistema de clasificación de baterías de litio producido por Xiamen TOB Company también ocupa una posición importante en el mercado. Sus productos tienen buena rentabilidad y se utilizan ampliamente en la selección de baterías de litio cilíndricas y de otras formas. La máquina clasificadora de Xiamen TOB está equipada con un sistema de control inteligente, que puede lograr una operación automatizada de alta velocidad y alta precisión, y tiene un diseño de interfaz de usuario amigable, lo que facilita su uso para los operadores.
5. Línea de clasificación automatizada con tecnología de batería AOT
AOT Battery Technology proporciona una línea de producción de clasificación de baterías de litio completamente automatizada, que incluye una serie de procesos como alimentación, posicionamiento, detección de parámetros y análisis de datos. Este sistema integra la última tecnología de sensores y algoritmos de software, que pueden mejorar eficazmente la precisión y eficiencia del proceso de clasificación. Además, AOT presta especial atención al concepto de diseño de protección ambiental y conservación de energía, haciendo que todo el proceso de clasificación esté más en línea con la tendencia del desarrollo sostenible.
6. Equipo de clasificación de baterías de litio WinAck
WinAck es otro conocido proveedor de equipos de clasificación de baterías de litio, dedicado a brindar a los clientes soluciones de clasificación de alta calidad. Sus dispositivos tienen poderosas capacidades de procesamiento de datos que pueden monitorear y registrar información en tiempo real sobre cada batería probada, ayudando a los clientes a administrar y optimizar mejor sus procesos de producción. La máquina clasificadora de WinAck también admite funciones de mantenimiento y diagnóstico remoto, lo que facilita enormemente el trabajo de gestión diario de los usuarios.
7. Equipos de prueba no destructivos para baterías de litio de tipo energético.
Para las baterías de litio de tipo eléctrico, los equipos de prueba no destructivos son una herramienta muy importante. Estos dispositivos completan una evaluación de estado integral sin dañar la estructura de la batería, que incluye, entre otros, la detección de defectos internos, la estimación de capacidad, etc. La elección de equipos de prueba no destructivos adecuados ayuda a las empresas a detectar problemas potenciales antes, reducir las tasas de desechos y mejorar la calidad de productos finales.