ما عدد الطرق الشائعة المستخدمة لفرز وتجميع بطاريات الليثيوم؟

يعد فرز بطاريات الليثيوم وتجميعها خطوة أساسية لضمان الأداء المستقر وإطالة عمر خدمة حزم البطاريات. وفقًا للبيانات، تتضمن طرق الفرز شائعة الاستخدام بشكل أساسي طريقة العامل الواحد، وطريقة العوامل المتعددة، وطريقة الفرز الديناميكي.

طريقة العامل الواحد

تشير طريقة العامل الفردي إلى تحديد معلمة معينة للبطارية كمتغير فرز فريد، مثل المقاومة الأومية، ومقاومة الاستقطاب، وجهد الدائرة المفتوحة (OCV)، والسعة، وما إلى ذلك. هذه الطريقة سهلة التشغيل، ولكنها يمكن أن تعكس فقط خصائص البطارية في ظل ظروف محددة، ولها قيود معينة.

على سبيل المثال، في بعض الحالات، يمكن اختيار جهد الدائرة المفتوحة كمعيار للفرز. بالنسبة للخلايا الأسطوانية، فرق الجهد المضبوط على آلة الفرز الأوتوماتيكية هو 5mV. إذا كانت متطلبات الاتساق أعلى، يتم تحديد 3mV كمستوى أول.

نهج متعدد العوامل

من أجل إجراء تقييم شامل لاتساق البطاريات، تم اعتماد الطريقة متعددة العوامل على نطاق واسع. فهو لا يأخذ في الاعتبار معلمة واحدة فحسب، بل يأخذ في الاعتبار أيضًا بشكل شامل معلمات تمثيلية متعددة، مثل قياس الظروف الخارجية المتعددة في نفس الوقت مثل سعة البطارية، والمقاومة الداخلية، ومعدل التفريغ الذاتي، لتحقيق فرز أكثر دقة.

على الرغم من أن هذه الطريقة تستغرق وقتًا طويلاً، إلا أنها يمكنها تحسين الاتساق الداخلي لخصائص البطارية بشكل فعال بعد التجميع، وبالتالي تعزيز كفاءة استخدام الوحدة وإطالة عمرها الافتراضي. على سبيل المثال، في عملية PACK، يتم تجميع خلايا البطارية وشحنها بناءً على الجهد والسعة والمقاومة الداخلية قبل مغادرة المصنع. بعد وصول خلايا البطارية، يحتاج قسم IQC في PACK إلى إجراء فحوصات مفاجئة على هذه المعلمات للتأكد من التحكم في فرق السعة في حدود 1%.

طريقة الفرز الديناميكي

تتمثل قاعدة الفرز الديناميكي في مراقبة قيم معينة للبطارية أثناء عملية الشحن والتفريغ وتصنيفها وفقًا لذلك. يمكن لهذا النوع من الأساليب التقاط الاتجاه المتغير لحالة عمل البطارية بشكل أفضل، وبالتالي يعتبر مكملاً فعالاً للفرز الثابت.

على وجه التحديد، يتم إجراء تحليل التجميع عن طريق تحليل المسافة الإقليدية بين نقاط أخذ العينات ونقطة الوسط على منحنى شحن التيار المستمر والجهد المستمر؛ أو انتبه إلى خصائص منحنى وقت الجهد في ظل ظروف الشحن والتفريغ الحالية المستمرة؛

وحتى مع الأخذ في الاعتبار الوضع الحالي النبضي الذي قد تواجهه السيارات الكهربائية أثناء التشغيل الفعلي، فإن ذلك يؤدي إلى تحسين معايير التجميع بشكل أكبر. بالإضافة إلى ذلك، أشارت بعض الدراسات إلى أنه مع زيادة معدل التفريغ، سيتم تضخيم عدم التناسق بين البطاريات، وهو أمر مفيد للغاية في تحديد البطاريات المعيبة.

مثال

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد:

فيما يتعلق بمشكلة الفرز في عملية الاستخدام الهرمي لبطاريات الليثيوم فوسفات الحديد المتقاعدة، أظهرت الأبحاث أنه يمكن استخدام خوارزمية التجميع K-means للتعامل مع تأثير عوامل مثل السعة والطاقة والمقاومة الداخلية على عملية شحن البطارية، واستخدامها كعوامل مؤثرة في الخوارزميات ذات الصلة. وأخيرا، تم تحديد عملية فحص معقولة عن طريق تركيب البيانات من دفعات مختلفة من البطاريات.

بطارية نظام ثلاثة عناصر:

بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون ذات أنظمة المواد الثلاثية، يتم تعيين نطاقات معلمات صارمة بشكل عام على آلة الفرز الأوتوماتيكية، مثل فرق الجهد 3 مللي فولت وفرق المقاومة الداخلية 1-2m Ω. يساعد هذا الإعداد على التأكد من أن البطاريات المحددة تتمتع بتناسق أولي أعلى، مما يوفر أساسًا جيدًا للتجميع اللاحق.

متغيرات الفرز الشائعة:

1. جهد الدائرة المفتوحة (OCV)

يعد جهد الدائرة المفتوحة معلمة أساسية لقياس حالة الشحن (SOC) للبطارية، والتي تعكس مستوى الجهد الطرفي للبطارية في ظل ظروف عدم التحميل. نظرًا للاختلافات في معدلات التفريغ الذاتي بين البطاريات المختلفة، فحتى البطاريات المنتجة من نفس الدفعة قد تظهر قيمًا مختلفة لجهد الدائرة المفتوحة. ولذلك، عادة ما يتم تعيين عتبة فرق الجهد الصغيرة أثناء الفرز، مثل 3 مللي فولت أو 5 مللي فولت، لضمان أن البطاريات المختارة في نفس المجموعة لها حالات شحن أولية مماثلة.

2. المقاومة الداخلية

تشتمل المقاومة الداخلية على جزأين: المقاومة الأومية ومقاومة الاستقطاب، والتي تؤثر بشكل مباشر على كفاءة العمل وقدرة إخراج الطاقة للبطارية. يمكن أن تؤدي المقاومة الداخلية العالية إلى زيادة تسخين البطارية، وزيادة فقدان الطاقة، وانخفاض كفاءة الشحن والتفريغ. من أجل ضمان توحيد درجة الحرارة والأداء العام داخل مجموعة البطارية، من الضروري التحكم الصارم في اختلافات المقاومة الداخلية بين الخلايا الفردية. بالنسبة لأنواع معينة من البطاريات، مثل تلك التي تبلغ سعتها 1000 مللي أمبير، يجب ألا تتجاوز مقاومتها الداخلية 20 م أوم؛ ومع زيادة السعة، سيتم أيضًا تعديل الحد الأقصى للمقاومة الداخلية المسموح بها بشكل متناسب.

3. القدرة

تشير السعة إلى إجمالي كمية الكهرباء التي يمكن للبطارية تخزينها وإطلاقها، وهي أحد العوامل المهمة التي تحدد عمر البطارية ودورة الاستخدام. نظرًا للاختلافات الدقيقة في عمليات التصنيع، حتى المنتجات من نفس الدفعة يصعب تحقيق نفس السعة تمامًا. لذلك، في مرحلة الفرز، من الضروري إجراء اختبار القدرات على كل بطارية وتصنيف البطاريات ذات النتائج المماثلة إلى فئة واحدة. بشكل عام، يجب أن يظل انحراف السعة ضمن ± 2% من السعة المقدرة.

4. معدل التفريغ الذاتي

يصف معدل التفريغ الذاتي المعدل الذي تفقد فيه البطارية الطاقة من تلقاء نفسها أثناء التخزين، وهو ما لا يؤثر فقط على عمر تخزين البطارية ولكنه يتسبب أيضًا في حدوث SOC غير متزامن بين البطاريات. انخفاض معدل التفريغ الذاتي يعني مدة صلاحية أطول وأداء أفضل للاتساق. تم قياس خصائص التفريغ الذاتي للبطارية من خلال تجارب ثابتة طويلة المدى، ثم تم استخدامها كأحد معايير الفرز.

5. خصائص ارتفاع درجة الحرارة

تشير خاصية ارتفاع درجة الحرارة إلى ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن الحرارة الناتجة عن التفاعلات الكيميائية الداخلية أثناء تشغيل البطارية. تساعد الإدارة الحرارية الجيدة في الحفاظ على ظروف العمل المثالية للبطاريات ومنع مخاطر السلامة الناجمة عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية. لذلك، في عملية الفرز، يتم أيضًا قياس قيمة ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن البطارية في ظل ظروف شحن وتفريغ محددة، واختيار البطاريات ذات خصائص ارتفاع درجة الحرارة المماثلة لتشكيل مجموعة.

6. دورة الحياة

يتم تعريف دورة الحياة على أنها عدد المرات التي يمكن فيها شحن البطارية بشكل متكرر وإفراغها بالكامل ثم إعادة شحنها. على الرغم من صعوبة استخدام هذا المؤشر بشكل مباشر للفرز السريع، إلا أنه يعكس موثوقية استخدام البطارية على المدى الطويل. التنبؤ بدورة عمر البطاريات من خلال اختبار التقادم المتسارع وإجراء الفحص الأولي بناءً على ذلك.

7. كفاءة الشحن والتفريغ

تعكس كفاءة الشحن والتفريغ كفاءة تحويل الطاقة للبطارية طوال دورة الشحن والتفريغ بأكملها، أي مقدار الطاقة المدخلة التي يمكن تحويلها بشكل فعال إلى طاقة خرج قابلة للاستخدام. تعني كفاءة الشحن والتفريغ الأعلى فقدانًا أقل للطاقة، وهو أمر بالغ الأهمية لتحسين كفاءة استخدام الطاقة لنظام البطارية بأكمله. ولذلك، في عملية الفرز، يتم أيضًا فحص كفاءة الشحن والتفريغ للبطاريات للتأكد من أن البطاريات المختارة تتمتع بكفاءة جيدة في استخدام الطاقة.

لا يعتمد الفرز المعقول للبطارية على المتغيرات الرئيسية المتعددة المذكورة أعلاه فحسب، بل يحتاج أيضًا إلى ضبط معايير الفرز بمرونة وفقًا لمتطلبات سيناريوهات التطبيق المحددة.

على سبيل المثال، في مجال السيارات الكهربائية، بالإضافة إلى المعلمات المذكورة أعلاه، هناك أيضًا اعتبارات إضافية تتعلق بأداء سلامة البطارية؛ وفي أنظمة تخزين الطاقة، سيتم التركيز بشكل أكبر على استقرار البطاريات وفعاليتها من حيث التكلفة على المدى الطويل.

بالإضافة إلى ذلك، مع تقدم التكنولوجيا، تستكشف المزيد والمزيد من الأبحاث كيفية استخدام أدوات تحليل البيانات المتقدمة، مثل خوارزميات التعلم الآلي، لزيادة تحسين فعالية فرز وتجميع بطاريات الليثيوم.

معدات فرز بطارية الليثيوم ممتازة

1. آلة الفرز الأوتوماتيكية لبطارية الليثيوم أيون الفعالة

يعتمد هذا النوع من المعدات اختبار الجهد المتقدم، واختبار مقياس المقاومة اليومي، وتقنية قياس السماكة Keyence، والتي يمكنها فرز بطاريات الليثيوم أيون بدقة وتلقائية. تتبع هذه الآلة البرمجة القياسية الدولية IEC 61131، وتدعم التحكم في المحور، وتسجيل الأخطاء، ووظائف أخرى، وتحقق التحكم في المحركات الخطية ذات التقنية العالية وتشغيل الأذرع الآلية المختلفة. إنه لا يحسن كفاءة الإنتاج فحسب، بل يضمن أيضًا الاتساق في جودة المنتج.

2. آلة الفرز الأوتوماتيكية لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم

تستخدم آلة الفرز الأوتوماتيكية لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم المقدمة من Bicester Automation التقنيات الميكانيكية والإلكترونية والكمبيوتر الحديثة لتحقيق اختبار وتصنيف أداء البطارية بسرعة ودقة. تقوم آلة الفرز هذه بقياس المعلمات الرئيسية للبطارية بدقة مثل الجهد الكهربي والمقاومة الداخلية وما إلى ذلك، وتقسم البطارية إلى درجات أو دفعات مختلفة وفقًا للمعايير المحددة مسبقًا. يعد هذا اختيارًا جيدًا للمصنعين الذين يسعون إلى الإنتاج الفعال والمنتجات عالية الجودة.

3. إعادة البحث عن حلول الفرز للتقنيات

تعد Refind Technologies إحدى الشركات الرائدة عالميًا في تصنيع آلات فرز بطاريات الليثيوم وتتمتع بسمعة عالية في هذه الصناعة. يغطي خط إنتاجهم تكوينات مختلفة من قناة واحدة إلى قنوات متعددة، وهو مناسب لاحتياجات فرز بطاريات الليثيوم بأنواع ومواصفات مختلفة. تشتهر معدات Refind بالدقة العالية والاستقرار والموثوقية، مع توفير خدمات مخصصة لتلبية متطلبات العملاء الخاصة.

4. نظام فرز بطارية الليثيوم Xiamen TOB

يحتل نظام فرز بطارية الليثيوم الذي تنتجه شركة Xiamen TOB أيضًا مكانة مهمة في السوق. تتمتع منتجاتها بفعالية جيدة من حيث التكلفة وتستخدم على نطاق واسع في اختيار بطاريات الليثيوم الأسطوانية وغيرها من الأشكال. تم تجهيز آلة الفرز الخاصة بـ Xiamen TOB بنظام تحكم ذكي، والذي يمكنه تحقيق تشغيل آلي عالي السرعة وعالي الدقة، وله تصميم واجهة مستخدم سهل الاستخدام، مما يسهل على المشغلين استخدامه.

5. خط الفرز الآلي لتكنولوجيا البطاريات AOT

توفر تقنية AOT Battery Technology خط إنتاج آلي كامل لفرز بطاريات الليثيوم، بما في ذلك سلسلة من العمليات مثل التغذية وتحديد المواقع واكتشاف المعلمات وتحليل البيانات. يدمج هذا النظام أحدث تقنيات الاستشعار وخوارزميات البرامج، والتي يمكنها تحسين دقة وكفاءة عملية الفرز بشكل فعال. بالإضافة إلى ذلك، تولي AOT اهتمامًا خاصًا لمفهوم التصميم لحماية البيئة والحفاظ على الطاقة، مما يجعل عملية الفرز بأكملها أكثر انسجامًا مع اتجاه التنمية المستدامة.

6. معدات فرز بطارية الليثيوم WinAck

تعتبر WinAck موردًا آخر معروفًا لمعدات فرز بطاريات الليثيوم، وهي مخصصة لتزويد العملاء بحلول فرز عالية الجودة. تتمتع أجهزتهم بإمكانيات قوية لمعالجة البيانات يمكنها مراقبة وتسجيل المعلومات في الوقت الفعلي حول كل بطارية تم اختبارها، مما يساعد العملاء على إدارة عمليات الإنتاج وتحسينها بشكل أفضل. تدعم آلة الفرز الخاصة بـ WinAck أيضًا وظائف التشخيص والصيانة عن بعد، مما يسهل بشكل كبير عمل الإدارة اليومي للمستخدمين.

7. معدات الاختبار غير المدمرة لبطاريات الليثيوم من نوع الطاقة

بالنسبة لبطاريات الليثيوم من نوع الطاقة، تعد معدات الاختبار غير المدمرة أداة مهمة للغاية. تكمل هذه الأجهزة تقييمًا صحيًا شاملاً دون الإضرار بهيكل البطارية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر اكتشاف العيوب الداخلية وتقدير السعة وما إلى ذلك. يساعد اختيار معدات الاختبار غير المدمرة المناسبة الشركات على اكتشاف المشكلات المحتملة في وقت مبكر، وتقليل معدلات الخردة، وتحسين جودة البطارية. المنتجات النهائية.