¿Por qué las baterías de litio necesitan equilibrio de batería?

En el contexto actual de mayor conciencia sobre la protección del medio ambiente, las baterías de litio, como dispositivo de almacenamiento de energía eficiente y confiable, se están convirtiendo gradualmente en la opción principal. Sin embargo, las baterías de litio pueden tener problemas como desajuste de capacidad y diferencia de voltaje excesiva durante el uso a largo plazo, lo que requiere la aplicación de tecnología de equilibrio de batería. Este artículo explorará por qué las baterías de litio necesitan balanceo de celdas y explicará su importancia y cómo lograrlo.

Las baterías de litio pasan por el equilibrio de la batería, y cada unidad en el paquete de baterías se puede monitorear y mantener de manera efectiva en un estado de carga saludable (estado de carga, SoC). Esto no solo aumenta el número de ciclos de la batería, sino que también brinda protección adicional contra daños a las celdas de la batería debido a una sobrecarga/descarga total.

Ecualización activa y pasiva

La ecualización pasiva consume el exceso de carga a través de las resistencias de purga, de modo que todas las celdas de la batería tienen aproximadamente el mismo SoC, pero no prolonga el tiempo de funcionamiento del sistema. Por lo general, la ecualización que utiliza resistencias para disipar energía se denomina ecualización pasiva.

El balanceo activo es una técnica de balanceo más sofisticada que aumenta el tiempo de ejecución del sistema al aumentar la carga total disponible en el paquete a medida que la carga se redistribuye dentro de las celdas durante los ciclos de carga y descarga. En comparación con la ecualización pasiva, la ecualización activa puede acortar el tiempo de carga y reducir el calor generado durante la ecualización. Por lo general, la ecualización lograda a través de la transferencia de capacidad se denomina ecualización activa.

Descarga equilibrada de células activas

Como se muestra en la figura a continuación, es un paquete de baterías típico a plena capacidad. Capacidad completa significa que la capacidad de carga alcanza el 90 %, ya que mantener la batería al 100 % de su capacidad (o cerca de ella) durante mucho tiempo reducirá pronto su vida útil. Y la descarga completa se refiere a la descarga al 30%, lo que evita que la batería entre en un estado de descarga profunda.
Con el tiempo, las características de algunas baterías empeoran con respecto a otras. Incluso si a algunas celdas de la batería todavía les queda mucha capacidad, las celdas de batería débiles limitan el tiempo de ejecución del sistema, el 5% de la falta de coincidencia de la capacidad de la batería hará que el 5% de la energía sea ineficaz. Para baterías de gran capacidad, significa que se desperdicia mucha energía. Esta situación es particularmente crítica para sistemas remotos y sistemas que no son fáciles de mantener. La energía no utilizada también conduce a un aumento de los ciclos de carga y descarga de la batería, una vida útil reducida de la batería y costos más altos debido al reemplazo frecuente de la batería.

Con el equilibrio activo, la carga se redistribuye de las celdas fuertes a las celdas débiles, agotando completamente la energía de la batería.

Carga equilibrada de celda activa

Si el paquete se carga sin ecualización, las celdas débiles alcanzarán su capacidad máxima antes que las celdas fuertes, convirtiéndose nuevamente en el factor limitante; en este punto, limitan la energía total que se puede retener en el sistema.

La ecualización activa puede hacer que el paquete de baterías alcance su capacidad total al redistribuir la carga durante la carga. La proporción del tiempo de ecualización y el impacto de la corriente de ecualización en el tiempo no se discutirán en profundidad aquí.

Ventajas y desventajas de la ecualización activa y pasiva.

El balanceo activo de la batería y el balanceo pasivo de la batería pueden promover de manera efectiva la salud del sistema de la batería al monitorear y hacer coincidir el estado de carga de cada celda de la batería. A diferencia del equilibrio pasivo de la batería, que solo consume el exceso de carga durante la carga, el equilibrio activo de la batería se puede utilizar durante la carga y la descarga. redistribución de cargos durante este período. Por lo tanto, el balanceo activo de celdas puede prolongar el tiempo de ejecución del sistema y también mejorar la eficiencia de carga. El balanceo activo de celdas requiere soluciones que a menudo son más complejas y de mayor tamaño, mientras que el balanceo pasivo de celdas es más rentable.

La aplicación de la tecnología de equilibrio de baterías en el campo de las baterías de litio se ha convertido en un medio importante para mejorar la eficiencia de los sistemas de almacenamiento de energía y prolongar la vida útil de las baterías. Al monitorear y ajustar el estado de cada batería en el paquete de baterías, el sistema de ecualización de la batería puede hacer que el rendimiento general del paquete de baterías de litio sea más estable y confiable. Con el avance de la ciencia y la tecnología, podemos esperar el surgimiento de una tecnología de ecualización de batería más avanzada para brindar un mejor soporte para el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía de batería de litio.