การประมาณค่าสถานะสุขภาพ (SOH) คืออะไร?

การประมาณการสภาวะสุขภาพ (SOH)

SOH ของแบตเตอรี่สามารถแสดงเป็นอายุการใช้งานได้ อายุการใช้งานแบตเตอรี่แบ่งได้เป็น 2 ประเภทตามสภาวะการใช้งานที่แตกต่างกัน ได้แก่ อายุการใช้งานของการจัดเก็บ และอายุการใช้งานของวงจร

อายุการใช้งานในการจัดเก็บแสดงถึงปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพและผลลัพธ์ของแบตเตอรี่ระหว่างการเก็บรักษา ในระหว่างการจัดเก็บ ความจุของแบตเตอรี่จะลดลงอย่างถาวร และอัตราการคายประจุเอง-จะแตกต่างกันไปมากขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในการจัดเก็บ ดังนั้นการเร่งหรือชะลอตัวของอัตราการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่จึงขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในการจัดเก็บ อุณหภูมิในการจัดเก็บเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของการจัดเก็บและการคายประจุเอง- เมื่อเปรียบเทียบกับอุณหภูมิห้อง อุณหภูมิในการจัดเก็บแบตเตอรี่ที่สูงขึ้นจะทำให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียง (เช่น การกัดกร่อน) ได้มากขึ้น และการสูญเสียแคตไอออนของโลหะจะรุนแรงยิ่งขึ้น ในขณะที่อุณหภูมิต่ำ การแพร่กระจายของสารและปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าจะลดลง จึงช่วยลดอัตราการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ อีกปัจจัยที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานการจัดเก็บแบตเตอรี่คือค่า SOC ระหว่างการเก็บรักษาแบตเตอรี่ (ในที่นี้ SOC หมายถึงอัตราส่วนไอออนบนอิเล็กโทรด) ที่อุณหภูมิการจัดเก็บเท่ากันแต่ SOC ของการจัดเก็บแบตเตอรี่ต่างกัน เส้นทางอายุของแบตเตอรี่จะแตกต่างกัน ที่ SOC สูง จะเกิดความไม่สมดุลของประจุขนาดใหญ่ที่ส่วนต่อประสานของอิเล็กโทรด/อิเล็กโทรไลต์ ซึ่งส่งเสริมปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า

อายุการใช้งานของวงจรแสดงถึงผลกระทบของการใช้แบตเตอรี่ (การชาร์จและการคายประจุ) บนแบตเตอรี่ การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องทั้งในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ อุณหภูมิและกระแสไฟระหว่างการใช้แบตเตอรี่ส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานของวงจร นอกจากนี้ ปัจจัยที่ส่งผลต่ออายุการเก็บรักษาแบตเตอรี่ยังส่งผลต่ออายุการใช้งานของวงจรด้วย เนื่องจากปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องจะเกิดขึ้นไม่ว่าแบตเตอรี่จะถูกใช้งานหรือไม่ได้ใช้งานก็ตาม การใช้แบตเตอรี่เป็นกระบวนการคายความร้อน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ และเร่งอายุแบตเตอรี่ นอกจากตัวแปรเหล่านี้แล้ว พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับอายุการใช้งานยังเป็นฟังก์ชันของสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่อีกด้วย ปริมาณประจุที่สูญเสียไปในระหว่างการคายประจุครั้งเดียว (การเปลี่ยนแปลงสถานะการชาร์จ) เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ ปรากฏการณ์นี้มีสาเหตุหลักมาจากการเสื่อมสภาพของอิเล็กโทรดบวกและการก่อตัวของฟิล์ม SEI ระหว่างการชาร์จและการคายประจุกระแสไฟสูง-

1. คำจำกัดความของสถานะอันตราย (SOH) ในแบตเตอรี่

คำจำกัดความที่แตกต่างกันของ SOH สามารถได้มาจากมุมมองที่ต่างกัน ในปัจจุบัน คำจำกัดความที่ใช้กันทั่วไปในการวิจัยแบตเตอรี่ ได้แก่ คำจำกัดความของความต้านทานภายใน คำจำกัดความความลึกของการคายประจุ และคำจำกัดความประจุที่เหลืออยู่

(1) วิธีนิยามความต้านทานภายใน

สถานะของแบตเตอรี่จะลดลงเมื่อความต้านทานภายในค่อยๆ เพิ่มขึ้น สถานะสุขภาพของแบตเตอรี่ (SOH) สามารถกำหนดได้ตามความสัมพันธ์นี้:

ในสูตร RNEW แสดงถึงความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ณ เวลาที่ผลิต REOL แสดงถึงความต้านทานภายในเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ และ R แสดงถึงความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ในสถานะปัจจุบัน

สิ่งสำคัญในคำจำกัดความนี้คือการได้ค่าความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ที่แม่นยำ ข้อดีของมันคือผลการวัดที่ค่อนข้างแม่นยำ แต่ข้อเสียคือไม่ได้คำนึงถึงความจุสูงสุดของแบตเตอรี่ ซึ่งได้รับผลกระทบอย่างมากจากสภาวะสุขภาพของแบตเตอรี่ (SOH)

(2) คำจำกัดความของความลึกของการคายประจุ (SOH)

ความลึกของการคายประจุ (SOH) ของแบตเตอรี่หมายถึงอัตราส่วนของความจุที่แบตเตอรี่ปล่อยออกมาต่อความจุของมันเอง อัตราส่วนนี้เป็นสัดส่วนผกผันกับจำนวนครั้งที่สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ นั่นคือยิ่งความลึกของการคายประจุยิ่งมากเท่าไรก็ยิ่งสามารถชาร์จใหม่ได้น้อยลงเท่านั้น ดังนั้น SOH จึงสามารถกำหนดได้จากมุมมองของความลึกของการคายประจุเป็น: เปอร์เซ็นต์ของจำนวนการชาร์จที่เหลือต่อจำนวนการชาร์จสูงสุดที่ความลึกที่กำหนด

(3) คำจำกัดความของความจุคงเหลือ

สถานะการชาร์จ (SOH) ถูกกำหนดจากมุมมองของความจุที่เหลืออยู่ของแบตเตอรี่ หลังจากใช้งานไประยะหนึ่ง ก็สามารถวัดความจุที่เหลืออยู่ของแบตเตอรี่ได้โดยตรง ดังนั้น ให้ Cnew เป็นความจุสูงสุดของแบตเตอรี่เมื่อไม่ได้ใช้งาน และ Cnorm เป็นความจุสูงสุดของแบตเตอรี่ จากนั้น SOH สามารถกำหนดเป็น...