Sebagai komponen teras tenaga baharu, proses pengecasan dan nyahcas bateri litium kuasa
Pada tahun 2018, bidang kenderaan tenaga baharu penuh dengan serbuk mesiu, dan hayat bateri yang panjang telah menjadi tugas berat bagi pelbagai syarikat kereta untuk bersaing untuk pasaran domestik. Syarikat kereta utama menarik lebih ramai pengguna-tinggi dengan model baharu dengan hayat bateri ultra-panjang. Pada penghujung Februari, Denza 500 telah diumumkan secara rasmi; pada penghujung Mac, Geely secara rasmi melancarkan model Emgrand EV450 baharu; pada awal April, BYD melancarkan tiga model baharu, Qin EV450, e5450 dan Song EV400, dengan hayat bateri lebih daripada 400 kilometer.
Walau bagaimanapun, dari sudut teknikal, bateri kuasa adalah teras dan kunci untuk menentukan-hayat bateri kenderaan elektrik yang sangat panjang. Mengambil dua kaedah pengecasan pengecasan perlahan AC dan pengecasan pantas DC sebagai contoh, kaedah penggunaan yang betul dan sesuai bukan sahaja dapat memaksimumkan kuasa bateri kuasa, tetapi juga memanjangkan hayat perkhidmatan bateri. Dari perspektif popularisasi pengetahuan, berdasarkan tahap teknologi ketumpatan tenaga semasa bateri kuasa, adalah perlu untuk membolehkan pengguna memahami proses pengecasan dan nyahcas bateri kuasa dan pengaruh pelbagai bahan bateri pada kapasiti pengecasan dan nyahcas, supaya dapat memupuk tabiat penggunaan yang betul dan memanjangkan kuasa Hayat perkhidmatan bateri memastikan hayat bateri-tahan lama bagi kenderaan elektrik.
Elektron caj dan nyahcas melarikan diri antara satu sama lain
Pada masa ini, terdapat dua jenis bateri kuasa yang popular digunakan oleh syarikat kenderaan elektrik utama, satu ialah bateri fosfat besi litium, dan satu lagi adalah bateri litium ternary. Walau bagaimanapun, tidak kira apa jenis baterinya, proses pengecasan boleh dibahagikan secara kasar kepada empat peringkat berikut, iaitu peringkat pengecasan arus malar, peringkat pengecasan voltan malar, peringkat pengecasan penuh, dan peringkat pengecasan terapung.
Dalam peringkat pengecasan arus malar, arus pengecasan dikekalkan malar, kapasiti pengecasan meningkat dengan cepat, dan voltan bateri juga meningkat. Dalam peringkat pengecasan voltan malar, seperti namanya, voltan pengecasan akan kekal malar. Walaupun kapasiti pengecasan akan terus meningkat, voltan bateri akan meningkat secara perlahan dan arus pengecasan juga akan berkurangan. Apabila bateri dicas sepenuhnya, arus pengecasan turun di bawah arus pensuisan apungan, dan voltan pengecasan pengecas turun kepada voltan apungan. Semasa fasa pengecasan apungan, voltan pengecasan akan kekal pada voltan apungan.
The charging and discharging process of lithium ion batteries is the process of intercalation and deintercalation of lithium ions. In the process of intercalation and deintercalation of lithium ions, it is accompanied by the intercalation and deintercalation of electrons equivalent to lithium ions (usually the positive electrode is represented by intercalation or deintercalation, and the negative electrode is represented by intercalation or deintercalation). During the entire charging process, the electrons on the positive electrode will run to the negative electrode through the external circuit, and the positive lithium ions Li plus will pass from the positive electrode through the electrolyte, through the diaphragm material, and finally reach the negative electrode, where they stay and combine with the "resident" electrons Together, it is reduced to Li embedded in the carbon material of the negative electrode. The data shows that the carbon as the negative electrode has a layered structure, and it has many micropores. The lithium ions reaching the negative electrode are embedded in the micropores of the carbon layer. The more lithium ions are embedded, the higher the charging capacity.
On the contrary, when the battery is discharged (that is, the process of using the battery), the Li embedded in the negative electrode carbon material loses electrons, the electrons on the negative electrode "moves" to the positive electrode through the external circuit, and the positive lithium ion Li plus crosses the electrolyte from the negative electrode, It crosses the separator material, reaches the positive electrode, and combines with the "resident" electron electrons. Likewise, the more lithium ions returned to the positive electrode, the higher the capacity of the discharge.
Empat bahan untuk memastikan kecekapan
Apakah peranan yang dimainkan oleh pelbagai bahan utama (seperti bahan elektrod positif, bahan elektrod negatif, diafragma, elektrolit, dll.) dalam proses mengecas dan menyahcas bateri kuasa?
Yang pertama ialah bahan elektrod positif. Setakat bahan elektrod positif, bahan aktif biasanya litium manganat atau litium kobaltat, litium nikel kobalt manganat dan bahan lain. Produk arus perdana kebanyakannya menggunakan fosfat besi litium.
Yang kedua ialah bahan elektrod negatif. Bahan elektrod negatif dibahagikan secara kasar kepada elektrod negatif karbon, elektrod negatif berasaskan timah-, elektrod negatif nitrida logam peralihan litium, elektrod negatif aloi, elektrod negatif skala nano-dan nano- bahan. Antaranya, bahan elektrod negatif yang sebenarnya digunakan dalam bateri-ion litium pada asasnya adalah bahan karbon, seperti grafit tiruan, grafit semula jadi, mikrosfera karbon mesophase, kok petroleum, gentian karbon, karbon resin pirolisis, dll. Setakat bahan nano-oksida bimbang, dilaporkan bahawa mengikut trend pembangunan pasaran terkini industri tenaga baharu bateri litium pada tahun 2009, sesetengah syarikat telah mula menggunakan nano-titanium oksida dan nano{{7 }}silikon oksida untuk menambah grafit tradisional, oksida timah dan tiub nano karbon. , meningkatkan dengan hebat-kapasiti nyahcas dan bilangan-masa nyahcas bateri litium.
Yang ketiga ialah larutan elektrolit, biasanya garam litium, seperti litium perklorat (LiClO4), litium heksafluorofosfat (LiPF6), litium tetrafluoroborat (LiBF4), dan seumpamanya. Memandangkan voltan kerja bateri jauh lebih tinggi daripada voltan penguraian air, pelarut organik sering digunakan dalam-bateri ion litium, tetapi pelarut organik sering memusnahkan struktur grafit semasa mengecas, menyebabkan ia mengelupas, dan membentuk filem elektrolit pepejal pada permukaannya, mengakibatkan pempasifan elektrod. . Ia juga mungkin membawa masalah keselamatan seperti mudah terbakar dan letupan.
Yang keempat ialah pemisah. Sebagai salah satu komponen utama bateri, kelebihan prestasi pemisah menentukan struktur antara muka dan rintangan dalaman bateri, yang seterusnya mempengaruhi kapasiti bateri, prestasi kitaran, ketumpatan arus cas dan nyahcas serta ciri-ciri utama yang lain. Secara umumnya, terdapat beberapa jenis pemisah yang biasa digunakan, seperti pemisah-satu lapisan dan-berbilang lapisan. Difahamkan beberapa syarikat domestik akan memilih diafragma yang lebih tebal sedikit, dan beberapa syarikat menggunakan diafragma dengan ketebalan 31 lapisan. Disebabkan oleh ambang teknikal pengeluaran diafragma yang tinggi, masih terdapat sedikit jurang antara teknologi diafragma bateri-ion litium domestik dan negara asing.
Menurut data, diafragma adalah filem polimer yang dibentuk khas dengan struktur mikroporous. Selepas menyerap elektrolit, ia boleh mengasingkan elektrod positif dan negatif untuk mengelakkan litar pintas. Pada masa yang sama, ia menyediakan saluran mikroliang untuk bateri ion litium-untuk merealisasikan fungsi pengecasan dan nyahcas serta kadar prestasi serta merealisasikan pengaliran ion litium. Apabila bateri dicas berlebihan atau suhu berubah dengan ketara, pemisah menyekat pengaliran arus melalui liang tertutup untuk mengelakkan letupan.
