تخمین وضعیت سلامت (SOH) چیست؟

برآورد وضعیت سلامت (SOH).

SOH یک باتری را می توان به عنوان طول عمر آن نیز بیان کرد. طول عمر باتری را می توان بر اساس شرایط استفاده مختلف به دو نوع تقسیم کرد: طول عمر ذخیره سازی و طول عمر چرخه.

طول عمر ذخیره سازی نشان دهنده پدیده پیری و نتایج یک باتری در طول ذخیره سازی است. در طول ذخیره سازی، ظرفیت باتری به طور غیرقابل برگشتی کاهش می یابد و میزان تخلیه خود{1} بسته به محیط ذخیره سازی بسیار متفاوت است. بنابراین، شتاب یا کاهش سرعت پیری باتری به محیط ذخیره سازی بستگی دارد. دمای ذخیره‌سازی عامل اصلی تأثیرگذار بر طول عمر ذخیره‌سازی و تخلیه خود{4}}است. در مقایسه با دمای اتاق، دمای ذخیره‌سازی باتری بالاتر احتمال واکنش‌های جانبی (مانند خوردگی) را بیشتر می‌کند و از بین رفتن کاتیون‌های فلزی شدیدتر است. در حالی که در دماهای پایین، انتشار مواد و واکنش های الکتروشیمیایی کاهش می یابد و در نتیجه سرعت پیری باتری کاهش می یابد. یکی دیگر از عوامل موثر بر طول عمر باتری، مقدار SOC در طول ذخیره سازی باتری است (در اینجا، SOC به عنوان نسبت یون روی الکترودها تعریف می شود). در دمای ذخیره سازی یکسان اما SOC های ذخیره باتری متفاوت، مسیر پیری باتری متفاوت است. در SOC های بالا، عدم تعادل بار زیادی در رابط الکترود/الکترولیت وجود دارد که باعث افزایش واکنش های الکتروشیمیایی می شود.

عمر چرخه نشان دهنده تأثیر استفاده از باتری (شارژ و دشارژ) بر روی باتری است. پیری باتری به طور مداوم در حین شارژ و دشارژ اتفاق می افتد. دما و جریان در طول استفاده از باتری مستقیماً بر عمر چرخه تأثیر می گذارد. علاوه بر این، عوامل مؤثر بر عمر ذخیره‌سازی باتری نیز بر عمر چرخه تأثیر می‌گذارند، زیرا واکنش‌های مرتبط بدون توجه به اینکه باتری در حال استفاده است یا در حالت استراحت رخ می‌دهد. استفاده از باتری یک فرآیند گرمازا است. افزایش دما این واکنش ها را تسریع می کند و در نتیجه پیری باتری را تسریع می کند. علاوه بر این متغیرها، پارامترهای مربوط به عمر چرخه تابعی از وضعیت شارژ باتری هستند. مقدار شارژ از دست رفته در طول یک بار تخلیه (تغییر در حالت شارژ) یک عامل مهم است که تأثیر قابل توجهی بر پیر شدن باتری دارد. این پدیده در درجه اول به دلیل تخریب الکترود مثبت و تشکیل لایه SEI در هنگام شارژ و تخلیه جریان بالا است.

1. تعریف حالت آسیب (SOH) در باتری ها

تعاریف مختلف SOH را می توان از دیدگاه های مختلف استخراج کرد. در حال حاضر، تعاریف رایج مورد استفاده در تحقیقات باتری شامل تعریف مقاومت داخلی، تعریف عمق تخلیه و تعریف شارژ باقی مانده است.

(1) روش تعریف مقاومت داخلی

وضعیت سلامت باتری با افزایش تدریجی مقاومت داخلی آن بدتر می شود. وضعیت سلامت باتری (SOH) را می توان بر اساس این رابطه تعریف کرد:

در فرمول، RNEW نشان دهنده مقاومت داخلی باتری در زمان ساخت است. REOL نشان دهنده مقاومت داخلی در پایان عمر باتری است. و R نشان دهنده مقاومت داخلی باتری در حالت فعلی است.

کلید این تعریف به دست آوردن یک مقدار دقیق برای مقاومت داخلی باتری است. مزیت آن نتایج اندازه گیری نسبتا دقیق است، اما نقطه ضعف آن این است که ظرفیت نامی باتری را در نظر نمی گیرد که به طور قابل توجهی تحت تأثیر وضعیت سلامت باتری (SOH) قرار دارد.

(2) تعریف عمق تخلیه (SOH)

عمق دشارژ (SOH) یک باتری به نسبت ظرفیت تخلیه شده توسط باتری به ظرفیت خود اشاره دارد. این نسبت با تعداد دفعاتی که باتری را می توان دوباره شارژ کرد، نسبت معکوس دارد. یعنی هر چه عمق تخلیه بیشتر باشد تعداد دفعات شارژ مجدد آن کمتر می شود. بنابراین، SOH را می توان از منظر عمق دبی به این صورت تعریف کرد: درصد تعداد باقیمانده شارژ به حداکثر تعداد شارژ در یک عمق معین دبی.

(3) تعریف ظرفیت باقیمانده

وضعیت شارژ (SOH) از منظر ظرفیت باقی مانده باتری تعریف می شود. پس از مدتی استفاده، ظرفیت باقی مانده باتری را می توان مستقیماً اندازه گیری کرد. بنابراین، اجازه دهید Cnew حداکثر ظرفیت باتری در صورت عدم استفاده و Cnorm حداکثر ظرفیت قابل استفاده باتری باشد. سپس، SOH را می توان به عنوان ...