古瑞瓦特BMS電池管理系統(tǒng)|充放電電流對(duì)鋰電池性能有何影響?

我們都知道，鋰電池隨著充放電次數(shù)的增加，電池容量SOH會(huì)越來(lái)越少，直接表現(xiàn)就是鋰電池的性能越來(lái)越差。影響鋰電池容量的影響因素很多，使用溫度、充放電電流(充放電率倍率)、充放電截止電壓等因素都會(huì)影響鋰離子電池的衰減速度。造成鋰電池容量衰減的機(jī)理可以分為三類：內(nèi)阻和極化增加、正負(fù)極活性物質(zhì)損失、Li損失。此次我們主要分享下充放電電流(充放電率倍率)對(duì)鋰電池性能的影響。

在此之前，我們先來(lái)了解下鋰電池的充放電倍率如何計(jì)算?充放電倍率是指電池在充放電過(guò)程中所承受的電流與其額定容量之比。單位為C,量綱為1/h，即“時(shí)”的倒數(shù)，此參數(shù)表示電池充放電能力、充放電快慢，計(jì)算公式如下：

充/放電倍率=充/放電電流(A)/電池額定容量(Ah)

以古瑞瓦特ENSE 209KWH-2H1和ENSE 209KWH-1H2分別為例給大家計(jì)算。

ENSE 209KWH-2H1產(chǎn)品參數(shù)

ENSE 209KWH-1H2產(chǎn)品參數(shù)

由上圖參數(shù)可知ENSE 209KWH-2H1系統(tǒng)內(nèi)配置了PCS最大功率為100kW，電池最大儲(chǔ)能量209.6kWh。

PCS功率：P=U·I

電池儲(chǔ)能量：W=U·Q

因充放電時(shí)PCS直流側(cè)工作電壓即為電池系統(tǒng)工作電壓，所以我們判斷儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電倍率比較直觀的計(jì)算方式為P/W=100kW/209.6kWh=0.48，考慮電池壽命等實(shí)際情況，一般最大放電深度為90%DOD，綜合考慮也就是參數(shù)上的0.5C。

ENSE 209KWH-1H2計(jì)算方法類似，最大充放電倍率計(jì)算方式為P/W=200kW/209.6kWh=0.95，結(jié)合放電深度，最大充放電倍率為1C。

在實(shí)際應(yīng)用中，充放電倍率越大，電池充放電能力越強(qiáng)、充放電速度越快，然而，高倍率充放電會(huì)對(duì)鋰電池產(chǎn)生一定的影響，即充放電倍率越大，電池性能退化率越快，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

● 電池容量衰減：在頻繁進(jìn)行高倍率充放電的過(guò)程中，鋰電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)會(huì)受到影響，導(dǎo)致電池容量的衰減。這種衰減通常是不可以逆轉(zhuǎn)的，使得電池的續(xù)航能力下降;

● 溫度升高以及充電效率降低：高倍率充放電過(guò)程中，由于電流過(guò)大，電池內(nèi)部的熱量會(huì)增加，會(huì)增加鋰電池的功率損耗，降低充電效率，使得電池的充電時(shí)間變長(zhǎng);

● 電池壽命縮短：高倍率充放電過(guò)程中，鋰離子活動(dòng)速度快、物質(zhì)遷移頻繁，加劇了電池內(nèi)部的損耗和材料疲勞。長(zhǎng)期高倍率充放電會(huì)縮短鋰電池的壽命，降低其可循環(huán)使用次數(shù)。

從電池廠家提供的相關(guān)圖形數(shù)據(jù)也可獲知充放電倍率對(duì)電池的影響。

古瑞瓦特自主研發(fā)的BMS電池管理系統(tǒng)支持SOX功能，對(duì)單體電池及電池組SOC、SOH、SOP、SOE均衡計(jì)算，實(shí)現(xiàn)電池均衡管理，可以有效提高電池一致性;(www.growatt.com)支持熱管理功能，根據(jù)電池溫度狀態(tài)，對(duì)電池進(jìn)行主動(dòng)式冷熱管理，實(shí)現(xiàn)降溫、升溫、溫度一致性改善的控制功能;支持充放電控制功能，實(shí)時(shí)把電池SOP，電流，電壓等信息發(fā)送給PCS，保證PCS在電池最佳情況下進(jìn)行充放電，另外EMS可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用狀況在儲(chǔ)能系統(tǒng)最大充放電倍率內(nèi)合理調(diào)節(jié)PCS充放電功率，達(dá)到控制充放電倍率的目的。

因此，在使用鋰電池時(shí)，合理的充放電策略是控制電池衰減、延長(zhǎng)電池壽命、提高容量利用率、保證電池組安全運(yùn)行的有效手段。

審核編輯 黃宇