Forklaring af navneord

Statistisk percentilberegning er en dataanalysemetode, der bruges til at opdele et datasæt i flere procentsegmenter og identificere dets position i den samlede fordeling. For eksempel angiver den 90. percentil, at 90 % af dataværdierne er under denne værdi.

I batteriindustrien anvendes denne metode i vid udstrækning i følgende scenarier:

Kvalitetskontrol: Ved at analysere fordelingen af ​​parametre som batterikapacitet, intern modstand og levetid kan unormale celler identificeres, eller konsistensen kan evalueres.

Levetidsvurdering: I en stor mængde data om batteriforringelse er levetidsydelsen under

Superkondensatorer, også kendt som dobbeltlagskondensatorer eller elektrokemiske kondensatorer, er en type energilagringsenhed, der ligger mellem traditionelle kondensatorer og kemiske batterier, med følgende egenskaber:

Høj effekttæthed (hurtig opladning og afladning)

Ultralang cykluslevetid (op til en million cyklusser)

God ydeevne ved lav temperatur

Lav energitæthed (sammenlignet med batterier)

I batterisystemer bruges superkondensatorer normalt til:

Hjælpestart: understøtter øjeblikkelig højstrømsstart af elbiler

Genvinding af bremseenergi: Hurtig absorption og frigivelse af energi for at forbedre systemets effektivitet

Forlængelse af batteriets levetid: Reducering af belastningen på hovedbatteriet og reduktion af dets aldringshastighed

Overskudsenergi refererer til den overskydende elektricitet, der ikke forbruges, når elproduktionen overstiger den aktuelle belastningsbehov, hvilket er almindeligt i vedvarende energisystemer såsom vind- og solenergi. I batteriindustrien er udnyttelsen af ​​overskudsenergi direkte relateret til: energilagringssystemernes designkapacitet: energilagringssystemer skal have tilstrækkelig kapacitet til at absorbere overskudsenergi for at undgå fænomenet "spild af vind og lys". Strategi for spidsbelastning og dalfyldning: lagring af overskudsenergi i perioder uden for spidsbelastningsperioden og frigivelse af den i spidsbelastningsperioden for at opnå balance i elnettet. Forbedring af økonomisk fordel: Ved at opfange overskudsenergi gennem energilagringssystemer og sælge elektricitet eller bruge den til andre belastninger kan man opnå maksimal indtægt.

Bæredygtighed i batteriindustrien er en omfattende evalueringsdimension, der dækker hele produktets livscyklus, herunder:
Ressourcetilgængelighed: for eksempel om lithium, kobolt og andre vigtige metaller er let tilgængelige, og om de er substituerbare
CO2-aftryk i fremstillingsprocessen: om der er CO2-reducerende foranstaltninger i energikrævende processer såsom højtemperatursintring og metaludvinding
Genbrug og genbrug: Genbrugseffektiviteten og materialegendannelseskapaciteten, efter at batteriet har tjent sit formål
Socialt og politisk ansvar: om det opfylder internationale miljøregler og fair trade-standarder
Opnåelse af målene for bæredygtig udvikling (såsom EU's batteriforordning) er blevet en nødvendig betingelse for overholdelse af regler og konkurrence i batteriindustrikæden.

Systemdesign refererer til den integrerede planlægning af et batterisystem på tværs af hele processen (såsom en batteripakke til et elbil eller et energilagringssystem), der dækker følgende aspekter: cellevalg og -konfiguration: såsom antallet af serie- og parallelle forbindelser, kapacitetstilpasning; termisk styringssystem: design af luftkøling, væskekøling eller faseændringsmaterialer; BMS-integration: integration af spændings-, strøm-, temperatur- og kommunikationsstyringslogik; sikkerhedsbeskyttelsesmekanismer: beskyttelse mod overopladning, overafladning, kortslutning og anden beskyttelse; mekanisk struktur og emballagedesign: for at opfylde kravene til stødmodstand, vandtætning og brandsikring.

Kvældekraftsmodellen bruges til kvantitativt at beskrive den mekaniske belastning forårsaget af volumenændringen af ​​aktive materialer under opladnings- og afladningsprocessen af ​​batterier, hvilket er særligt vigtigt for: de negative elektrodematerialer i lithium-ion/natrium-ion-batterier (såsom silicium, tin): deres volumenudvidelse under opladning kan nå flere gange; strukturel simulering af soft-pack-batterier: forudsigelse af, om emballagefilmen kan modstå indre tryk; modul-/celledesign: hjælp til at indstille passende forspændings- og bufferstrukturer for at undgå udbuling, revner eller svigt.

Systemdesign refererer til den integrerede planlægning af et batterisystem på tværs af hele processen (såsom en batteripakke til et elbil eller et energilagringssystem), der dækker følgende aspekter: cellevalg og -konfiguration: såsom antallet af serie- og parallelle forbindelser, kapacitetstilpasning; termisk styringssystem: design af luftkøling, væskekøling eller faseændringsmaterialer; BMS-integration: integration af spændings-, strøm-, temperatur- og kommunikationsstyringslogik; sikkerhedsbeskyttelsesmekanismer: beskyttelse mod overopladning, overafladning, kortslutning og anden beskyttelse; mekanisk struktur og emballagedesign: for at opfylde kravene til stødmodstand, vandtætning og brandsikring.

Systemnedetid refererer til den samlede tid, hvor batterisystemet er stoppet fra at fungere på grund af uplanlagte hændelser (såsom fejl, uregelmæssigheder osv.) eller planlagt vedligeholdelse. I batteriindustrien (især i scenarier som energilagringskraftværker, datacentres UPS'er, elbiler osv.) er systemets tilgængelighed og økonomiske effektivitet højere, jo kortere nedetiden er. Strategier til at reducere nedetiden omfatter: valg af komponenter med høj pålidelighed, redundant design (såsom backup-batteripakker), fejlforudsigelses- og tidlige varslingssystemer (såsom SoH-sporing) samt hurtig reparation og modulær udskiftning.

Systemydelse er et mål for den samlede effektivitet af et batterisystem (såsom energilagringssystemer, batteripakker til elbiler osv.) under reelle driftsforhold. Det omfatter primært følgende aspekter:

Energieffektivitet (tur-retur-effektivitet): Andelen af ​​energitab i opladnings- og afladningsprocesserne;

Effektivitet: Systemets reaktionshastighed på belastningen og den maksimale udgangseffekt;

Pålidelighed og stabilitet: Fejlraten og den tilgængelige tid under langvarig drift;

Termisk ydeevne og miljømæssig tilpasningsevne: Evnen til at opretholde ydeevne under forskellige temperatur- og fugtighedsforhold.

I praktiske anvendelser: Systemets ydeevne for elbiler bestemmer deres rækkevidde, sikkerhed og køreoplevelse; inden for energilagring påvirker systemets ydeevne de økonomiske fordele og planlægningsmulighederne.

Temperaturgrænserne er det sikre temperaturområde, der er tilladt for batterisystemets drift, hvilket normalt er angivet af celleproducenten eller systemdesigneren. For eksempel er driftstemperaturen for et typisk lithium-ion-batteri som følger:

Opladning: 0℃ ~ 45℃

Afladning: –20℃ ~ 60℃

Overskridelse af temperaturgrænserne kan forårsage:

Elektrolytnedbrydning
SEI-filmoversigt
Skade på materialestruktur
Termisk bortskaffelse

Termisk styring er et teknisk middel til at kontrollere temperaturen i batterisystemet inden for et sikkert og effektivt område, der dækker foranstaltninger som varmeafledning, isolering og køling.

I batteriindustriens rolle: Under opladning og afladning af batterier genereres varme. Hvis det ikke kontrolleres i tide, vil det føre til forringelse af ydeevnen, accelereret ældning og endda termisk løbskhed. Termisk styringssystem sikrer ensartet temperaturfordeling, hvilket forbedrer levetiden og sikkerheden.

Termisk masse refererer til et objekts eller systems evne til at absorbere, lagre og frigive termisk energi. Det afspejler materialets termiske inerti i temperaturændringsprocessen, det vil sige 'langsomheden' af opvarmning eller afkøling.
I batterisystemet bestemmer termisk masse batteriets reaktionshastighed på temperaturændringer, hvilket direkte påvirker batteriets sikkerhed, design af termisk styringssystemer og risikostyring for termisk løbskhed.
Hovedfunktionerne omfatter:

Ændringer i buffertemperatur: Materialer med høj termisk masse kan langsomt stige i temperatur, når batteriet udsættes for termisk chok, hvilket er med til at forsinke forekomsten af ​​termisk løbskhed;

Forbedring af systemets termiske stabilitet: Det kan reducere temperaturforskellen inde i batteriet og forbedre ensartetheden af ​​temperaturfordelingen;

Påvirkning af køle-/opvarmningsstrategier: Systemer med høj termisk masse er vanskeligere at opvarme eller nedkøle, hvilket kræver, at det termiske styringssystem yder større effekt eller forvarmer på forhånd;

Bestemmelse af varmediffusionshastigheden: Sammen med varmeledningsevnen påvirker dette varmediffusionsadfærden mellem moduler/pakker.

En termisk model er en matematisk model, der beskriver temperaturændringer og varmeoverføringsadfærd for batterier under forskellige driftsforhold.

I batteriindustriens rolle:
Termiske modeller bruges til at forudsige temperaturfordeling, optimere termiske styringssystemer og forhindre lokal overophedning og termisk runaway.

Termisk udbredelse refererer til processen med varmeledning fra en celle til tilstødende celler eller moduler.

I batteriindustrien er dens rolle som den vigtigste mekanisme for den termiske løbske kædereaktion i batteripakker, hvilket er direkte relateret til systemsikkerhed.
Faktorer: celleafstand, materialets varmeledningsevne, strukturel ventilation;

Batterier undergår selvopvarmningsreaktioner under forhold som overophedning og overopladning, hvilket fører til en kontinuerlig temperaturstigning og potentielt forårsager forbrænding eller eksplosion.

I batteriindustriens rolle: Det er en af ​​de mest kritiske risikofaktorer for batterisikkerhed og skal forebygges gennem strukturelle, termiske styrings- og kontrolstrategier.
Udløsende årsager: litiumdendritgennemtrængning, intern kortslutning, ekstern overophedning;

Titanium er et let, højstyrke- og korrosionsbestandigt metalmateriale, som undertiden bruges i elektroder eller strukturelle komponenter.

I batteriindustrien omfatter dets rolle: at fungere som anodemateriale i nogle lithiumtitanatbatterier med høj sikkerhed og lang levetid; det bruges også i batteriskalstrukturer, forbindelsesstrimler osv.

Opløsning af overgangsmetaller refererer til det fænomen, at overgangsmetaller (såsom Mn, Ni, Co, Fe osv.) i det positive elektrodemateriale under batteridrift eller -opbevaring adskilles fra den positive elektrode, trænger ind i elektrolytten og kan migrere til overfladen af ​​den negative elektrode.

Dette er en irreversibel nedbrydningsreaktion, der normalt forekommer under forhold med høj temperatur, høj spænding eller sidereaktioner mellem elektrolytten og det positive elektrodemateriale.

Trendanalyse er at identificere tendensen og udviklingsretningen for variabler over tid gennem statistisk, modellerings- og grafisk analyse af historiske dataserier.
Det bruges til at identificere ændringer i batteriets ydeevneparametre (såsom kapacitet, intern modstand, temperatur, levetid osv.) over tid eller opladnings- og afladningscyklusser, identificere potentielle problemer på forhånd, optimere fremstillingsprocesser og formulere prædiktive vedligeholdelsesstrategier.