Estimación del estado de salud (SOH)
El SOH de una batería también se puede expresar como su vida útil. La vida útil de la batería se puede dividir en dos tipos según las diferentes condiciones de uso: vida útil de almacenamiento y vida útil del ciclo.
La vida útil en almacenamiento representa los fenómenos de envejecimiento y los resultados de una batería durante el almacenamiento. Durante el almacenamiento, la capacidad de la batería disminuye irreversiblemente y la tasa de autodescarga varía mucho según el entorno de almacenamiento. Por lo tanto, la aceleración o desaceleración de la tasa de envejecimiento de la batería depende del entorno de almacenamiento. La temperatura de almacenamiento es un factor importante que afecta la vida útil del almacenamiento y la autodescarga. En comparación con la temperatura ambiente, las temperaturas más altas de almacenamiento de la batería hacen que las reacciones secundarias (como la corrosión) sean más probables y la pérdida de cationes metálicos sea más grave; mientras que a bajas temperaturas, la difusión de sustancias y las reacciones electroquímicas disminuyen, reduciendo así la tasa de envejecimiento de la batería. Otro factor que afecta la vida útil del almacenamiento de la batería es el valor SOC durante el almacenamiento de la batería (aquí, SOC se define como la proporción de iones en los electrodos). A la misma temperatura de almacenamiento pero con diferentes SOC de almacenamiento de la batería, la ruta de envejecimiento de la batería es diferente. En SOC altos, existe un gran desequilibrio de carga en la interfaz electrodo/electrolito, lo que promueve reacciones electroquímicas.
El ciclo de vida representa el impacto del uso de la batería (carga y descarga) en la batería. El envejecimiento de la batería se produce continuamente tanto durante la carga como durante la descarga. La temperatura y la corriente durante el uso de la batería afectan directamente el ciclo de vida. Además, los factores que afectan la vida útil de almacenamiento de la batería también influyen en el ciclo de vida, ya que se producen reacciones relacionadas independientemente de si la batería está en uso o en reposo. El uso de baterías es un proceso exotérmico; el aumento de temperatura acelera estas reacciones, acelerando así el envejecimiento de la batería. Además de estas variables, los parámetros relacionados con el ciclo de vida son funciones del estado de carga de la batería. La cantidad de carga perdida durante una única descarga (cambio en el estado de carga) es un factor crucial con un impacto significativo en el envejecimiento de la batería. Este fenómeno se debe principalmente a la degradación del electrodo positivo y la formación de la película SEI durante la carga y descarga de alta-corriente.
1. Definición de Estado de Daño (SOH) en Baterías
Se pueden derivar diferentes definiciones de SOH desde diferentes perspectivas. Actualmente, las definiciones comúnmente utilizadas en la investigación de baterías incluyen la definición de resistencia interna, la definición de profundidad de descarga y la definición de carga restante.
(1) Método de definición de resistencia interna
El estado de salud de la batería se deteriora a medida que aumenta gradualmente su resistencia interna. El estado de salud (SOH) de la batería se puede definir en función de esta relación:
En la fórmula, RNEW representa la resistencia interna de la batería en el momento de su fabricación; REOL representa la resistencia interna al final de la vida útil de la batería; y R representa la resistencia interna de la batería en su estado actual.
La clave para esta definición es obtener un valor preciso de la resistencia interna de la batería. Su ventaja son los resultados de medición relativamente precisos, pero su desventaja es que no considera la capacidad nominal de la batería, que se ve significativamente afectada por el estado de salud de la batería (SOH).
(2) Definición de profundidad de descarga (SOH)
La profundidad de descarga (SOH) de una batería se refiere a la relación entre la capacidad descargada por la batería y su propia capacidad. Esta relación es inversamente proporcional al número de veces que se puede recargar la batería; es decir, cuanto mayor sea la profundidad de descarga, menor será el número de veces que se podrá recargar. Por lo tanto, SOH se puede definir desde la perspectiva de la profundidad de descarga como: el porcentaje del número de recargas restantes respecto del número máximo de recargas a una profundidad de descarga determinada.
(3) Definición de capacidad restante
El estado de carga (SOH) se define desde la perspectiva de la capacidad restante de la batería. Después de un período de uso, la capacidad restante de la batería se puede medir directamente. Por lo tanto, sea Cnew la capacidad máxima de la batería cuando no se utiliza y Cnorm la capacidad máxima utilizable de la batería. Entonces, SOH se puede definir como...
