I. O princípio da SOH: o que ele reflete?

A essência do SOH é quantificar o grau de envelhecimento da bateria. Esse envelhecimento se reflete principalmente em dois aspectos, que também são a base física do cálculo do SOH:

1. Decaimento da capacidade

Esta é a manifestação mais essencial e intuitiva do SOH (Estado de Saúde). Após uso prolongado, a quantidade total de carga que uma bateria pode armazenar e liberar diminuirá irreversivelmente.

· Princípios físicos:

Perda de lítio ativo: Durante os ciclos de carga e descarga, o eletrólito sofre reações secundárias com a superfície do eletrodo, formando uma película sólida na interface eletrólito-lítio. Essa película continua a crescer e consome íons de lítio livres disponíveis, levando a uma redução do "lítio efetivo" que participa das reações de carga e descarga.

Degradação da estrutura do material do eletrodo: A estrutura cristalina dos materiais dos eletrodos positivo e negativo sofre transições de fase irreversíveis, dissolução ou colapso durante a inserção e extração repetidas de íons de lítio, resultando em menos "posições" para armazenar íons de lítio ou em uma diminuição de sua capacidade de fazê-lo.

Resultado: Uma bateria nova com capacidade nominal de 100Ah pode, após vários anos de uso, liberar apenas 80Ah após ser totalmente carregada e descarregada. Seu estado de saúde (SOH) em função da capacidade é (80Ah / 100Ah) * 100% = 80%.

2. Desempenho de potência reduzido (aumento da resistência interna)

A resistência interna da bateria determina sua tensão de operação e a geração de calor durante os processos de carga e descarga. O aumento da resistência interna resulta em um desempenho inferior da bateria.

• Princípios físicos:

* Aumento da resistência ôhmica interna: corrosão do coletor de corrente, aumento da resistência de contato entre o material do eletrodo e o coletor de corrente, etc.

* Aumento da resistência interna de polarização eletroquímica: Devido ao espessamento da película SEI e à diminuição da atividade do material do eletrodo, torna-se mais difícil para os íons de lítio intercalarem e desintercalarem no eletrodo, diminuindo a velocidade da reação.

* Aumento da resistência interna por polarização de concentração: a velocidade de transporte dos íons de lítio no eletrólito diminui.

Resultados: Ao descarregar na mesma taxa elevada, a queda de tensão de uma bateria nova é muito pequena, enquanto a tensão de uma bateria envelhecida cai drasticamente, fazendo com que o sistema acione prematuramente a proteção contra baixa tensão, não liberando toda a energia e resultando em um aquecimento mais severo da bateria. Seu estado de saúde (SOH) do tipo potência pode ser calculado pelo aumento da resistência interna.

II. O papel do SOH: por que é tão importante? O Estado de Harmonia (SOH) não é um indicador acadêmico abstrato; ele desempenha um papel crucial ao longo de todo o ciclo de vida da bateria, especialmente em termos de segurança e eficiência econômica.

1. Para usuários:

· Avaliação do valor restante e da vida útil esperada da bateria:

* Veículos Elétricos: O SOH (Estado de Saúde da Bateria) é um indicador fundamental para avaliar o valor de um carro usado. Ele reflete diretamente a autonomia restante do veículo. Os usuários podem usar o SOH para determinar se a bateria ainda está na garantia (os fabricantes geralmente prometem, por exemplo, "SOH não inferior a 70% em 8 anos ou 160.000 quilômetros").

* Sistemas de armazenamento de energia: Ajuda os usuários a entender a capacidade real de processamento de energia do sistema de armazenamento e a realizar cálculos de benefícios econômicos.

· Orientando os hábitos de uso: Compreender a tendência de queda do SOH (estado de saúde) permite que os usuários utilizem e mantenham a bateria de forma mais científica, retardando seu envelhecimento.

2. Para Sistemas de Gerenciamento de Baterias (BMS):

Esta é a área central de O papel do SOH. O BMS utiliza informações de SOH para ajustar dinamicamente suas estratégias de controle, visando atingir metas de segurança, eficiência e longevidade.

• Estratégia otimizada de carga/descarga:

Limitação de potência: À medida que o SOH diminui (a resistência interna aumenta), o BMS limita gradualmente a potência máxima de carga/descarga da bateria para evitar sobrecarga/descarga excessiva e geração excessiva de calor, garantindo a segurança.

Cálculo da Capacidade Base: O BMS calcula a autonomia restante (SOC) com base em uma capacidade base de "capacidade total", que é a capacidade máxima utilizável atual ajustada em tempo real de acordo com o SOH. Uma bateria com SOH de 80%, mesmo que o SOC mostre 100%, possui apenas 80% de sua capacidade original.

• Garantir a operação segura:

Baterias envelhecidas (geralmente com baixo SOH) apresentam sistemas químicos internos mais instáveis e maior risco de fuga térmica. O BMS pode entrar em um modo de gerenciamento mais conservador com base no valor de SOH, reforçando o monitoramento e a proteção.

• Alcançando uma gestão equilibrada:

As informações de SOH ajudam o BMS a determinar de forma mais inteligente se as inconsistências nas células dentro do pacote de baterias são causadas por inconsistências reversíveis no SOC ou por degradação irreversível da capacidade (inconsistências no SOH), possibilitando assim medidas de balanceamento mais eficazes.

3. Para uso secundário: Quando o Estado de Saúde (SOH) de uma bateria de alta potência cai para cerca de 80%, ela pode não mais atender aos requisitos de autonomia e potência do veículo, mas ainda retém um valor residual significativo.

· Triagem para uso secundário: O Estado de Saúde (SOH) é um critério fundamental para determinar se baterias descartadas são adequadas para cenários de uso secundário, como armazenamento de energia, veículos elétricos de baixa velocidade e fontes de alimentação de reserva. Com base nos requisitos de densidade de energia de diferentes cenários de aplicação, as baterias descartadas podem ser classificadas e reaproveitadas com precisão.

Em resumo, o SOH (estado de saúde) das baterias de fosfato de ferro-lítio é um indicador abrangente de saúde, resultante do envelhecimento químico e físico irreversível dentro da bateria. Seu papel é fornecer uma base crucial para a tomada de decisões relacionadas à gestão da segurança da bateria, estimativa de seu estado, avaliação de valor e reutilização.