古瑞瓦特BMS電池管理系統(tǒng)|充放電電流對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會越來越少，直接表現(xiàn)就是鋰電池的性能越來越差。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)對鋰電池性能的影響。

在此之前，我們先來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，電池最大儲能量209.6kWh。

PCS功率：P=U·I

電池儲能量：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，高倍率充放電會對鋰電池產(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程中，鋰電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)會受到影響，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：高倍率充放電過程中，由于電流過大，電池內(nèi)部的熱量會增加，會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;

● 電池壽命縮短：高倍率充放電過程中，鋰離子活動速度快、物質(zhì)遷移頻繁，加劇了電池內(nèi)部的損耗和材料疲勞。長期高倍率充放電會縮短鋰電池的壽命，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)，對電池進(jìn)行主動式冷熱管理，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)場應(yīng)用狀況在儲能系統(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