مبدأ الاختبار:يعد تقادم بطارية أيون الليثيوم- في الأساس عملية تدهور أداء النظام الكيميائي تحت الشحن الدوري-التفريغ أو البيئات- ذات درجات الحرارة العالية. يتضمن ذلك تلف هيكل مادة القطب الكهربائي، وتحلل الإلكتروليت، وسماكة طبقة SEI. يؤدي اختبار الشيخوخة إلى تسريع هذه التفاعلات، مما يؤدي إلى تقصير دورة التقييم. على سبيل المثال، يمكن للبيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة-(مثل 55 درجة -85 درجة ) تسريع معدلات التفاعل الجانبي، مما يجعل عدة أسابيع من الاختبار تعادل عدة سنوات من الاستخدام الفعلي.
بعد التجميع، يجب أن تخضع مجموعات بطاريات الليثيوم أيون- لاختبار التقادم في غرفة التقادم قبل الشحن. تعد هذه خطوة أساسية وجوهرية لضمان سلامة مجموعة البطارية وموثوقيتها واستقرار أدائها. من خلال اختبارات مثل دورة الحياة، ودرجة الحرارة العالية/المنخفضة، والتخزين، والبيئات الشاملة المحاكية، يتم الكشف عن العيوب المحتملة مبكرًا، مما يؤدي إلى التخلص من المنتجات المعيبة وتحقيق الاستقرار في الأداء العام لحزمة البطارية.
آسي-BA3020-18آلة شيخوخة البطاريةتم تصميمه لتقييم خصائص التقادم لمختلف أنواع البطاريات، بما في ذلك البطاريات الثلاثية، وفوسفات الحديد الليثيوم، وحمض الرصاص-، والنيكل-معدن هيدريد/النيكل-الكادميوم. تشتمل عناصر الاختبار على جهد حماية الشحن، وجهد حماية التفريغ، وقياس السعة. يدعم النظام أربعة أنواع من مراحل الاختبار: الشحن والتفريغ والرفوف (فترات الراحة) وركوب الدراجات.
تتكون حزمة بطارية الليثيوم-أيون من أجزاء متعددة، بما في ذلك الخلايا ونظام إدارة المباني/لوحة الحماية والموصلات والغلاف والمواد المساعدة. قد تحدث عيوب مخفية أثناء التصنيع. يصعب اكتشاف هذه المشكلات المخفية في البداية ولكنها يمكن أن تؤدي بسرعة إلى حدوث أعطال أثناء تطبيق المنتج. إن مفتاح اختبار التقادم هو الكشف عن جميع العيوب قبل شحن البطاريات. على سبيل المثال، على مستوى الخلية، قد تبدو المشاكل المخفية مثل الدوائر القصيرة -الصغرى، وتلف الفاصل، وتساقط المواد النشطة طبيعية في الاختبار الأولي، ولكنها يمكن أن تؤدي بسهولة إلى انخفاض في السعة، أو جهد غير طبيعي، أو حتى تسرب أو انتفاخ تحت الشحن الدوري-التفريغ أو ظروف درجة الحرارة المرتفعة-. على المستوى الهيكلي ومستوى التوصيل، يمكن أن تؤدي مشكلات مثل سوء اللحام أو التوصيلات السائبة أو مقاومة التلامس المفرطة إلى تراكم الحرارة أثناء التقادم، مما قد يتسبب في ذوبان الواجهة، أو ارتفاع درجة حرارة مجموعة البطارية، وفي الحالات الشديدة، الاجتثاث الموضعي أو الهروب الحراري. قد تحتوي لوحة حماية BMS أيضًا على انحرافات في المعلمات، أو معادلة غير طبيعية، أو انقطاعات في الاتصال، والتي يمكن أن تحدث بسبب دورات تفريغ الشحن-غير الطبيعية أثناء التقادم. من خلال استخدام الاختبار المركب متعدد{12}}الظروف، بما في ذلك-درجة الحرارة المرتفعة، وتفريغ-دورات الشحن المتعددة-، والوضع الثابت، تعمل عملية التقادم على تضخيم مخاطر الفشل المبكر هذه، مما يتيح فحصًا دقيقًا للمنتجات المعيبة ويمنع المنتجات دون المستوى المطلوب من دخول السوق والتسبب في حوادث سلامة أو خلل في الأداء.
في المراحل الأولية، غالبًا ما تظهر مجموعات بطاريات الليثيوم أيون- أداءً غير مستقر، خاصة وأن طبقة SEI الخاصة بالخلايا قد لا تكون مكتملة التكوين. بعد تجميع العبوة، لا مفر من حدوث اختلافات طفيفة في الأداء بين الخلايا، كما تعمل عملية الشيخوخة على تحسين الأداء بشكل فعال. قد يكون فيلم SEI الذي يتكون بعد دورة الشحن والتفريغ الأولى للخلية فضفاضًا وغير متساوٍ. يمكن لدورات التقادم التي تستخدم شحن وتفريغ تيار منخفض- أن تعمل على تثبيت طبقة SEI، مما يقلل من تضاؤل السعة أثناء الاستخدام اللاحق (منع فقدان الطاقة السريع فور تنشيط المستخدم). حتى بعد الفحص الأولي، قد تظل هناك اختلافات طفيفة في السعة والمقاومة الداخلية للخلايا المتعددة في العبوة. أثناء الشيخوخة، ستؤدي دورات الشحن والتفريغ إلى إظهار الخلايا الأضعف اضمحلالًا أسرع للقدرة، مما يسهل المزيد من المعايرة باستخدام وظيفة التوازن في نظام إدارة المباني. وهذا يقلل من خطر تسبب خلية واحدة في تعطل حزمة البطارية بأكملها أثناء الاستخدام اللاحق.
تحتاج مجموعات بطاريات الليثيوم-أيون إلى تحمل بيئات التطبيقات المتنوعة. تحاكي اختبارات التقادم درجات الحرارة المرتفعة/المنخفضة، والتشغيل المستمر، وسيناريوهات الاستخدام الشامل للتحقق من قدرة حزمة البطارية على التكيف في ظل ظروف مختلفة. على سبيل المثال، تحتاج بطاريات السيارات إلى تحمل درجات الحرارة العالية/المنخفضة. يمكن أن تدور الغرف القديمة عند درجات حرارة عالية/منخفضة لاختبار كفاءة الشحن/التفريغ لحزمة البطارية، والاحتفاظ بالسعة، وقابلية تكيف نظام إدارة المباني (BMS) في ظل درجات الحرارة القصوى (على سبيل المثال، ما إذا كان قد تم تشغيل حماية درجة الحرارة المنخفضة- بشكل خاطئ). من ناحية أخرى، تتطلب بطاريات تخزين الطاقة استقرارًا طويل الأمد للجهد -وتحكمًا في التفريغ الذاتي-في ظل الشحن العائم لضمان عدم تعرضها لفقدان سريع للغاية للطاقة أو الشحن الزائد أثناء الاستخدام الفعلي.
تنص كل من المعايير الدولية والمحلية، مثل IEC 62133 وUN38.3 وGB/T 31467.3، بوضوح على أن حزم بطاريات الليثيوم يجب أن تخضع لاختبارات التقادم قبل مغادرة المصنع. وهذا ليس مجرد متطلب قياسي إلزامي ولكنه أيضًا إجراء حاسم للشركات لتحمل مسؤولية جودة المنتج وضمان سلامة المستخدم.
في ملخص، يعد اختبار تقادم الحجرة بمثابة "الفحص النهائي" لحزم بطاريات الليثيوم قبل مغادرتها المصنع: على الرغم من أن هذه الخطوة تتطلب 1-3 أيام إضافية، إلا أنها يمكن أن تمنع فشل المنتج النهائي ومخاطر السلامة من المصدر، وهي مراقبة جودة لا غنى عنها وخطوة أساسية في نظام التصنيع في صناعة بطاريات الليثيوم.
