Spiegazione del nome

Il calcolo statistico del percentile è un metodo di analisi dei dati utilizzato per suddividere un insieme di dati in diversi segmenti percentuali e identificarne la posizione nella distribuzione complessiva. Ad esempio, il 90° percentile indica che il 90% dei valori dei dati è inferiore a questo valore.

Nel settore delle batterie, questo metodo è ampiamente utilizzato nei seguenti scenari:

Controllo qualità: analizzando la distribuzione di parametri quali capacità della batteria, resistenza interna e durata, è possibile identificare celle anomale o valutarne la consistenza.

Valutazione della durata: in una grande quantità di dati sul degrado della batteria, le prestazioni della durata di vita sotto

I supercondensatori, noti anche come condensatori a doppio strato o condensatori elettrochimici, sono un tipo di dispositivo di accumulo di energia che si colloca tra i condensatori tradizionali e le batterie chimiche, con le seguenti caratteristiche:

Elevata densità di potenza (carica e scarica rapida)

Durata del ciclo ultra-lunga (fino a un milione di cicli)

Buone prestazioni a bassa temperatura

Bassa densità energetica (rispetto alle batterie)

Nei sistemi a batteria, i supercondensatori vengono solitamente utilizzati per:

Avviamento ausiliario: supporto all'avviamento istantaneo ad alta corrente dei veicoli elettrici

Recupero dell'energia frenante: assorbimento e rilascio rapido dell'energia per migliorare l'efficienza del sistema

Prolungamento della durata della batteria: mitigazione dell'impatto del carico sulla batteria principale e riduzione della velocità di invecchiamento

L'energia in eccesso si riferisce all'elettricità in eccesso che non viene consumata quando la produzione di energia supera la domanda di carico attuale, un fenomeno comune nei sistemi di energia rinnovabile come l'energia eolica e solare. Nel settore delle batterie, l'utilizzo dell'energia in eccesso è direttamente correlato a: la capacità di progettazione dei sistemi di accumulo di energia: i sistemi di accumulo di energia devono avere una capacità sufficiente per assorbire l'energia in eccesso per evitare il fenomeno dello "spreco di vento e luce". Strategia di peak shaving e valley filling: immagazzinare l'energia in eccesso durante il periodo di bassa richiesta e rilasciarla durante il periodo di picco del consumo di elettricità per raggiungere l'equilibrio della rete. Miglioramento dei benefici economici: catturando l'energia in eccesso attraverso i sistemi di accumulo di energia e vendendola o utilizzandola per altri carichi, si possono ottenere i massimi ricavi.

La sostenibilità nel settore delle batterie è una dimensione di valutazione completa che copre l'intero ciclo di vita del prodotto, tra cui:
Disponibilità delle risorse: ad esempio, se il litio, il cobalto e altri metalli chiave sono facilmente reperibili e se sono sostituibili
Impronta di carbonio del processo di produzione: se sono presenti misure di riduzione del carbonio nei processi ad alto consumo energetico come la sinterizzazione ad alta temperatura e l'estrazione dei metalli
Riciclo e riutilizzo: l'efficienza del riciclaggio e la capacità di rigenerazione dei materiali dopo che la batteria ha esaurito il suo scopo
Responsabilità sociale e politica: se rispetta le normative ambientali internazionali e gli standard del commercio equo e solidale
Il raggiungimento degli obiettivi di sviluppo sostenibile (come il regolamento UE sulle batterie) è diventato una condizione necessaria per la conformità e la concorrenza della filiera industriale delle batterie.

La progettazione del sistema si riferisce alla pianificazione integrata dell'intero processo per un sistema di batterie (ad esempio un pacco batterie per veicoli elettrici, un sistema di accumulo di energia), che copre i seguenti aspetti: selezione e configurazione delle celle: come il numero di connessioni in serie e in parallelo, adattamento della capacità; sistema di gestione termica: progettazione di raffreddamento ad aria, raffreddamento a liquido o materiali a cambiamento di fase; integrazione BMS: integrazione di tensione, corrente, temperatura e logica di controllo della comunicazione; meccanismi di protezione di sicurezza: protezione contro sovraccarico, scarica eccessiva, cortocircuito e altre protezioni; struttura meccanica e progettazione dell'imballaggio: per soddisfare i requisiti di resistenza agli urti, impermeabilità e ignifugazione.

Il modello di forza di rigonfiamento viene utilizzato per descrivere quantitativamente lo stress meccanico causato dalla variazione di volume dei materiali attivi durante il processo di carica e scarica delle batterie, che è particolarmente importante per: i materiali degli elettrodi negativi delle batterie agli ioni di litio/sodio (come silicio, stagno): la loro espansione di volume durante la carica può raggiungere diverse volte; simulazione strutturale delle batterie soft-pack: previsione della capacità della pellicola di imballaggio di resistere alla pressione interna; progettazione di moduli/celle: aiuto nell'impostazione di strutture di pretensione e tampone appropriate per evitare rigonfiamenti, crepe o guasti.

La progettazione del sistema si riferisce alla pianificazione integrata dell'intero processo per un sistema di batterie (ad esempio un pacco batterie per veicoli elettrici, un sistema di accumulo di energia), che copre i seguenti aspetti: selezione e configurazione delle celle: come il numero di connessioni in serie e in parallelo, adattamento della capacità; sistema di gestione termica: progettazione di raffreddamento ad aria, raffreddamento a liquido o materiali a cambiamento di fase; integrazione BMS: integrazione di tensione, corrente, temperatura e logica di controllo della comunicazione; meccanismi di protezione di sicurezza: protezione contro sovraccarico, scarica eccessiva, cortocircuito e altre protezioni; struttura meccanica e progettazione dell'imballaggio: per soddisfare i requisiti di resistenza agli urti, impermeabilità e ignifugazione.

I tempi di inattività del sistema si riferiscono al tempo totale in cui il sistema di batterie rimane fermo a causa di eventi imprevisti (come guasti, anomalie, ecc.) o manutenzione programmata. Nel settore delle batterie (soprattutto in scenari come centrali di accumulo di energia, UPS per data center, veicoli elettrici, ecc.), minore è il tempo di inattività, maggiore è la disponibilità e l'efficienza economica del sistema. Le strategie per ridurre i tempi di inattività includono: selezione di componenti ad alta affidabilità, progettazione ridondante (come pacchi batteria di backup), sistemi di previsione dei guasti e di allerta precoce (come il monitoraggio SoH) e progettazione di riparazioni rapide e sostituzioni modulari.

Le prestazioni di sistema sono una misura dell'efficienza complessiva di un sistema di batterie (come sistemi di accumulo di energia, pacchi batteria per veicoli elettrici, ecc.) in condizioni operative reali. Include principalmente i seguenti aspetti:

Efficienza energetica (efficienza di andata e ritorno): la percentuale di perdita di energia nei processi di carica e scarica;

Prestazioni di potenza: la velocità di risposta del sistema al carico e la potenza massima in uscita;

Affidabilità e stabilità: il tasso di guasto e il tempo disponibile durante il funzionamento a lungo termine;

Prestazioni termiche e adattabilità ambientale: capacità di mantenere le prestazioni in diverse condizioni di temperatura e umidità.

Nelle applicazioni pratiche: le prestazioni del sistema dei veicoli elettrici determinano la loro autonomia, la sicurezza e l'esperienza di guida; nel campo dell'accumulo di energia, le prestazioni del sistema influiscono sui vantaggi economici e sulle capacità di programmazione.

I limiti di temperatura rappresentano l'intervallo di temperatura di sicurezza consentito per il funzionamento del sistema di batterie, solitamente specificato dal produttore delle celle o dal progettista del sistema. Ad esempio, la temperatura di esercizio di una tipica batteria agli ioni di litio è la seguente:

Ricarica: 0℃ ~ 45℃

Scarica: –20℃ ~ 60℃

Il superamento dei limiti di temperatura può causare:

Decomposizione elettrolitica
Analisi del film SEI
Danni alla struttura del materiale
Fuga termica

La gestione termica è un mezzo tecnico per controllare la temperatura del sistema di batterie entro un intervallo sicuro ed efficiente, che comprende misure quali la dissipazione del calore, l'isolamento e la refrigerazione.

Nel ruolo dell'industria delle batterie: durante il processo di carica e scarica delle batterie, viene generato calore. Se non controllato tempestivamente, questo calore può portare a un degrado delle prestazioni, a un invecchiamento accelerato e persino a una fuga termica. Il sistema di gestione termica garantisce una distribuzione uniforme della temperatura, migliorando la durata e la sicurezza.

La massa termica si riferisce alla capacità di un oggetto o di un sistema di assorbire, immagazzinare e rilasciare energia termica. Riflette l'inerzia termica del materiale nel processo di variazione di temperatura, ovvero la "lentezza" del riscaldamento o del raffreddamento.
Nel sistema di batterie, la massa termica determina la velocità di risposta della batteria alle variazioni di temperatura, influenzando direttamente la sicurezza della batteria, la progettazione del sistema di gestione termica e il controllo del rischio di fuga termica.
Le funzioni principali includono:

Tamponamento delle variazioni di temperatura: i materiali con elevata massa termica possono aumentare lentamente di temperatura quando la batteria è sottoposta a shock termico, il che aiuta a ritardare il verificarsi di runaway termici;

Miglioramento della stabilità termica del sistema: può ridurre la differenza di temperatura all'interno della batteria, migliorare l'uniformità della distribuzione della temperatura;

Influenza sulle strategie di raffreddamento/riscaldamento: i sistemi con elevata massa termica sono più difficili da riscaldare o raffreddare, richiedendo al sistema di gestione termica di erogare maggiore potenza o di preriscaldarsi in anticipo;

Determinazione della velocità di diffusione del calore: insieme alla conduttività termica, influenza il comportamento di diffusione del calore tra moduli/pacchetti.

Un modello termico è un modello matematico che descrive le variazioni di temperatura e il comportamento del trasferimento di calore delle batterie in diverse condizioni di lavoro.

Nel ruolo dell'industria delle batterie:
I modelli termici vengono utilizzati per prevedere la distribuzione della temperatura, ottimizzare i sistemi di gestione termica e prevenire il surriscaldamento locale e la fuga termica.

La propagazione termica si riferisce al processo di conduzione del calore da una cella alle celle o ai moduli adiacenti.

Nel settore delle batterie, il suo ruolo è quello di meccanismo principale della reazione a catena di instabilità termica nei pacchi batteria, che è direttamente correlata alla sicurezza del sistema.
Fattori: spaziatura delle celle, conduttività termica del materiale, ventilazione strutturale;

Le batterie subiscono reazioni di autoriscaldamento in condizioni quali surriscaldamento e sovraccarico, provocando un continuo aumento della temperatura e potenzialmente causando combustione o esplosione.

Nel ruolo dell'industria delle batterie: è uno dei fattori di rischio più critici per la sicurezza delle batterie e deve essere prevenuto attraverso strategie strutturali, di gestione termica e di controllo.
Motivi di innesco: perforazione dei dendriti di litio, cortocircuito interno, surriscaldamento esterno;

Il titanio è un materiale metallico leggero, altamente resistente e resistente alla corrosione, talvolta utilizzato negli elettrodi o nei componenti strutturali.

Nel settore delle batterie, il suo ruolo comprende: fungere da materiale anodico in alcune batterie al titanato di litio, con caratteristiche di elevata sicurezza e lunga durata; viene inoltre utilizzato nelle strutture dei gusci delle batterie, nelle strisce di collegamento e così via.

La dissoluzione dei metalli di transizione si riferisce al fenomeno per cui, durante il funzionamento o lo stoccaggio della batteria, gli elementi dei metalli di transizione (come Mn, Ni, Co, Fe, ecc.) presenti nel materiale dell'elettrodo positivo vengono separati dall'elettrodo positivo, entrano nell'elettrolita e possono migrare sulla superficie dell'elettrodo negativo.

Si tratta di una reazione di degradazione irreversibile che solitamente si verifica in condizioni di alta temperatura, alta tensione o reazioni collaterali tra l'elettrolita e il materiale dell'elettrodo positivo.

L'analisi delle tendenze consiste nell'identificare la tendenza e la direzione di sviluppo delle variabili nel tempo attraverso l'analisi statistica, di modelli e grafica di serie di dati storici.
Viene utilizzato per identificare le variazioni dei parametri di prestazione della batteria (come capacità, resistenza interna, temperatura, durata del ciclo, ecc.) con il tempo o i cicli di carica-scarica, identificare in anticipo potenziali problemi, ottimizzare i processi di produzione e formulare strategie di manutenzione predittiva.

Le prestazioni insufficienti delle batterie si riferiscono all'incapacità delle batterie di soddisfare gli indicatori di prestazioni tecniche o commerciali previsti durante il funzionamento effettivo, come capacità, potenza e durata.

Il ruolo delle prestazioni insufficienti nel settore delle batterie:
Le prestazioni insufficienti incidono direttamente sull'affidabilità e sull'accettazione dei prodotti sul mercato e rappresentano un aspetto fondamentale per la gestione della qualità, il servizio post-vendita e l'ottimizzazione dello sviluppo dei prodotti.