อายุแบตเตอรี่: จากหลักการสู่การปฏิบัติ วิเคราะห์ครบวงจรและยุทธศาสตร์การปรับปรุง

April 22, 2025

ข่าว บริษัท ล่าสุดเกี่ยวกับ อายุแบตเตอรี่: จากหลักการสู่การปฏิบัติ วิเคราะห์ครบวงจรและยุทธศาสตร์การปรับปรุง

อายุแบตเตอรี่: จากหลักการสู่การปฏิบัติ วิเคราะห์ครบวงจรและยุทธศาสตร์การปรับปรุง

I. การนําเสนออายุการใช้งานของแบตเตอรี่

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่เป็นปริมาตรสําคัญที่กําหนดความสามารถในการใช้งานและความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของแบตเตอรี่ในการใช้งานต่างๆ จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาไปยังรถไฟฟ้าและระบบเก็บของในเครือ. It is typically measured in terms of cycle life (the number of charge-discharge cycles a battery can undergo before its capacity significantly degrades) and calendar life (the total time a battery can maintain its performance under specific conditions).

II. หลักการของการทําลายอายุของแบตเตอรี่

  1. การบดลงทางเคมี:
    • การละลายของสารไฟฟ้า: ท่ามกลางเวลา อิเล็กทรอลิตจะละลาย โดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูง หรือใช้นานนี้นําไปสู่การสร้างผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่สามารถบดผิวของอิเล็กทรอนและขัดขวางการขนย้ายไอออน.
    • การสูญเสียวัสดุที่ใช้: วัสดุที่ใช้ในทั้งไฟฟ้าบวกและลบสามารถเปลี่ยนแปลงทางเคมี เช่นในแบตเตอรี่ลิตியம்ไอออนไอนลิเดียมสามารถปฏิกิริยากับเอเลคโทรลิต เพื่อสร้างชั้นระหว่างเฟสของเอเลคโทรลิต (SEI), ซึ่งสามารถเติบโตตามเวลาและใช้ลิตยูมที่ใช้งานได้ ทําให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง
  2. การทําลายล้างทางกล:
    • การขยายปริมาณ: ระหว่างการชาร์จ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแบตเตอรี่ที่มีวัสดุเช่นซิลิคอน ความกว้างของปริมาณที่สําคัญอาจเกิดขึ้นการลดความสามารถในการนําไฟฟ้าและผลงานโดยรวม.
    • การแตกของอนุภาค: การขยายและการหดตัวซ้ําๆ ระหว่างการจักรยานอาจทําให้อนุภาคของวัสดุที่ใช้งานแตก ทําให้พื้นที่ผิวที่เผชิญกับสารประกอบไฟฟ้าเพิ่มขึ้นและเร่งการทําลายเคมี
  3. การเสียสภาพทางไฟฟ้า:
    • การเพิ่มความต้านทานภายใน: ท่ามกลางเวลา ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากการเติบโตของชั้น SEI และการทําลายของวัสดุไฟฟ้าความต้านทานภายในที่สูงขึ้น นําไปสู่การสูญเสียพลังงานที่สูงขึ้นระหว่างการชาร์จและการปล่อย, ลดประสิทธิภาพรวมและความจุของแบตเตอรี่
    • ปฏิกิริยา ที่ ไม่ สามารถ ปฏิกิริยา: บางปฏิกิริยาภายในแบตเตอรี่เป็นไปไม่ได้ ส่งผลให้ความสามารถสูญเสียอย่างถาวรการสร้างดันดริทลิตียมในแบตเตอรี่ลิตียม-โลหะ อาจทําให้เกิดการตัดวงจรสั้น และลดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่.

III. ปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่ออายุของแบตเตอรี่

  1. สภาพการทํางาน:
    • อุณหภูมิ: อุณหภูมิสูงเร่งปฏิกิริยาเคมี ส่งผลให้เกิดการทําลายล้างเร็วขึ้น ในทางกลับกัน อุณหภูมิต่ําสามารถลดผลงานและความจุของแบตเตอรี่ได้
    • อัตราค่าธรรมเนียม/อัตราการปล่อย: อัตราการชาร์จและการปล่อยไฟที่สูง สร้างความร้อนและความเครียดมากขึ้นบนแบตเตอรี่ ส่งผลให้เกิดการทําลายล้างเร็วขึ้น
    • ความลึกของการปล่อย (DoD): การทํางานของแบตเตอรี่ที่ความลึกของการปล่อย (เช่นการปล่อยของระดับต่ํามาก) สามารถเร่งความเสื่อมของมันเมื่อเทียบกับจักรยานระดับไม่สูง
  2. การออกแบบและวัสดุของแบตเตอรี่:
    • วัสดุอิเล็กทรอนด์: การเลือกวัสดุสําหรับอิเล็กทรอ๊อด มีผลต่อความมั่นคงและอายุยืนของแบตเตอรี่แบตเตอรี่ฟอสเฟตเหล็กลิเดียม (LFP) โดยทั่วไปมีความมั่นคงทางอุณหภูมิที่ดีกว่าและอายุการใช้งานยาวนานกว่า แบตเตอรี่โอกไซด์ลิเดียมโคบาลต์ (LCO).
    • องค์ประกอบของเอเลคโทรลิต: ความเสถียรภาพของสารประกอบไฟฟ้าและความสอดคล้องกับวัสดุของไฟฟ้ามีความสําคัญ.
    • การบรรจุแบตเตอรี่: การออกแบบของแบตเตอรี่รวมถึงระบบจัดการความร้อนและกล่องป้องกันสามารถส่งผลกระทบต่ออายุของแบตเตอรี่ได้อย่างสําคัญ โดยการควบคุมอุณหภูมิและป้องกันความเสียหายทางกายภาพ.
  3. คุณภาพการผลิต:
    • ความสอดคล้องและความเหมือนกัน: มาตรฐานการผลิตที่สูงให้แน่ใจว่าเซลล์แบตเตอรี่แต่ละตัวจะสอดคล้องกันในแง่ขององค์ประกอบวัสดุและโครงสร้าง ลดความเปลี่ยนแปลงและปรับปรุงผลงานโดยรวมและอายุยืน
    • การปนเปื้อน: ภาวะไม่สะอาดที่นํามาในระหว่างการผลิตอาจนําไปสู่ปฏิกิริยาข้างเคียงและการทําลายล้างที่เร่งรัด

IV กลยุทธ์ในการปรับปรุงอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

  1. การนวัตกรรมทางวัตถุ:
    • วัสดุอิเล็กทรอนด์ที่พัฒนา: การพัฒนาวัสดุใหม่ที่มีความมั่นคงและความสามารถในการเก็บรักษาที่สูงกว่า เช่น ซิลิคอน-คาร์บอนคอมพอยท์สําหรับแอนอดและวัสดุสามประการที่มีนิกเกิลสูงสําหรับแคธอด
    • อิเล็กทรอลิตในสภาพแข็ง: การเปลี่ยนเอเลคโทรลิตเหลวเป็นเอเลคโทรลิตในสภาพแข็งสามารถเพิ่มความปลอดภัยและลดการทําลายล้าง ซึ่งอาจนําไปสู่อายุการใช้งานของแบตเตอรี่
  2. ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS):
    • การควบคุมอุณหภูมิ: การนําระบบการจัดการความร้อนที่ทันสมัยมาใช้ เพื่อรักษาแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่ดีที่สุด โดยลดผลกระทบจากอุณหภูมิที่สูงสุด
    • การบริหารค่าบริการ/การปล่อย: การใช้อัลการิทึมที่ซับซ้อนในการควบคุมอัตราการชาร์จและการชาร์จ ให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ทํางานภายในขอบเขตที่ปลอดภัย และลดความเครียดให้น้อยที่สุด
    • การติดตามสถานการณ์สุขภาพ: ติดตามสถานะสุขภาพของแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง (SoH) เพื่อตรวจพบสัญญาณการเสื่อมเสื่อมในระยะแรก และดําเนินการแก้ไข
  3. การ ปรับปรุง การ ออกแบบ:
    • การออกแบบเซลล์: การปรับปรุงการออกแบบเซลล์เพื่อปรับปรุงความมั่นคงทางกลและลดผลกระทบของการขยายปริมาณการใช้เครื่องแยกแบบยืดหยุ่น และการออกแบบอิเล็กทรอัดที่มีคุณสมบัติทางกลที่ดีกว่า.
    • การบรรจุ: การปรับปรุงการออกแบบแบตเตอรี่เพื่อให้มีการป้องกันที่ดีกว่าจากปัจจัยสิ่งแวดล้อมและความเครียดทางกายภาพ
  4. แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด:
    • การ หลีก เลี่ยง สภาพ ที่ เหนือ เหนือ: การทํางานของแบตเตอรี่ภายในอุณหภูมิที่แนะนําและขั้นต่ําการชาร์จ/การปล่อย เพื่อลดความเสียหายให้น้อยที่สุด
    • การขี่จักรยานระยะราบ: การใช้วัฏจักรระยะต่ํา (การปล่อยของระดับปานกลางแทนการปล่อยของระดับเต็ม) เพื่อขยายอายุวัฏจักรของแบตเตอรี่
    • การบํารุงรักษาเป็นประจํา: ทําการบํารุงรักษาเป็นประจํา เช่น ตรวจสอบสัญญาณของการบวมหรือการรั่วไหล เพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ยังอยู่ในสภาพดี

V. การใช้งานเชิงปฏิบัติการและการศึกษากรณี

  1. รถไฟฟ้า (EV):