Sebagai komponen teras tenaga baru, proses pengecasan dan pelepasan bateri litium kuasa
Pada tahun 2018, bidang kenderaan tenaga baru 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 mewah dengan model baru dengan hayat bateri ultra-panjang. Pada akhir bulan Februari, Denza 500 telah dilancarkan secara rasmi; pada akhir bulan Mac, Geely secara rasmi melancarkan model Emgrand EV450 baru; 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 pandangan teknikal, bateri kuasa adalah teras dan kunci untuk menentukan hayat bateri kenderaan elektrik ultra-panjang. Mengambil dua kaedah pengecasan AC pengecasan perlahan 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 mempopularkan pengetahuan, berdasarkan tahap teknologi ketumpatan tenaga semasa bateri kuasa, adalah perlu untuk membolehkan pengguna memahami proses pengecasan dan pelepasan bateri kuasa dan pengaruh pelbagai bahan bateri pada kapasiti pengecasan dan pelepasan, untuk memupuk tabiat penggunaan yang betul dan memanjangkan kuasa Hayat perkhidmatan bateri memastikan hayat bateri yang tahan lama kenderaan elektrik.
Caj dan pelepasan elektron melarikan diri antara satu sama lain
Pada masa ini, terdapat dua jenis bateri kuasa yang popular yang digunakan oleh syarikat kenderaan elektrik utama, satu adalah bateri fosfat besi litium, dan yang lain adalah bateri litium ternary. Walau bagaimanapun, tidak kira apa jenis bateri itu, proses pengecasan boleh dibahagikan secara kasar kepada empat peringkat berikut, iaitu peringkat pengecasan semasa yang berterusan, peringkat pengecasan voltan malar, peringkat pengecasan penuh, dan peringkat pengecasan terapung.
Dalam peringkat pengecasan semasa yang berterusan, arus pengecasan tetap berterusan, kapasiti pengecasan meningkat dengan cepat, dan voltan bateri juga meningkat. Dalam peringkat pengecasan voltan malar, seperti namanya, voltan pengecasan akan tetap tetap berterusan. Walaupun kapasiti yang dikenakan akan terus meningkat, voltan bateri akan meningkat dengan perlahan dan arus pengecasan juga akan berkurangan. Apabila bateri dicas sepenuhnya, arus pengecasan jatuh di bawah arus pensuisan apungan, dan voltan pengecasan pengecas jatuh ke voltan apungan. Semasa fasa pengecasan apungan, voltan pengecasan akan kekal pada voltan apungan.
Proses pengecasan dan pelepasan bateri ion litium adalah proses intercalation dan deintercalation ion litium. Dalam proses intercalation dan deintercalation ion litium, ia disertai dengan intercalation dan deintercalation elektron yang bersamaan dengan ion litium (biasanya elektrod positif diwakili oleh intercalation atau deintercalation, dan elektrod negatif diwakili oleh intercalation atau deintercalation). Semasa keseluruhan proses pengecasan, elektron pada elektrod positif akan berjalan ke elektrod negatif melalui litar luaran, dan ion litium positif Li+ akan lulus dari elektrod positif melalui elektrolit, melalui bahan diafragma, dan akhirnya mencapai elektrod negatif, di mana mereka tinggal dan bergabung dengan elektron "pemastautin" Bersama-sama, ia dikurangkan kepada Li yang tertanam dalam bahan karbon elektrod negatif. Data menunjukkan bahawa karbon sebagai elektrod negatif mempunyai struktur berlapis, dan ia mempunyai banyak mikropor. Ion litium yang mencapai elektrod negatif tertanam dalam mikropores lapisan karbon. Semakin banyak ion litium tertanam, semakin tinggi kapasiti pengecasan.
Sebaliknya, apabila bateri dilepaskan (iaitu, proses menggunakan bateri), Li yang tertanam dalam bahan karbon elektrod negatif kehilangan elektron, elektron pada elektrod negatif "bergerak" ke elektrod positif melalui litar luaran, dan litium positif Li+ melintasi elektrolit dari elektrod negatif, Ia melintasi bahan pemisah, mencapai elektrod positif, dan menggabungkan dengan elektron elektron "pemastautin". Begitu juga, lebih banyak ion litium kembali ke elektrod positif, semakin tinggi kapasiti pelepasan.
Empat bahan untuk memastikan kecekapan
Apakah peranan pelbagai bahan utama (seperti bahan elektrod positif, bahan elektrod negatif, diafragma, elektrolit, dan lain-lain) bermain dalam proses mengecas dan menunaikan bateri kuasa?
Yang pertama ialah bahan elektrod positif. Setakat bahan elektrod positif berkenaan, bahan aktif biasanya litium manganat atau litium kobalt, litium nikel kobalt manganat dan bahan lain. Produk arus perdana kebanyakannya menggunakan fosfat besi litium.
Yang kedua ialah bahan elektrod negatif. Bahan elektrod negatif secara kasar dibahagikan kepada elektrod negatif karbon, elektrod negatif berasaskan timah, elektrod negatif logam peralihan litium, elektrod negatif aloi, elektrod negatif berskala nano, dan bahan nano. Antaranya, bahan elektrod negatif yang sebenarnya digunakan dalam bateri lithium-ion pada dasarnya adalah bahan karbon, seperti grafit tiruan, grafit semulajadi, mesophase karbon mikrospheres, kok petroleum, gentian karbon, karbon resin pirolisis, dan lain-lain. Setakat bahan nano-oksida, dilaporkan bahawa mengikut trend perkembangan pasaran terkini industri tenaga baru bateri litium pada tahun 2009, beberapa syarikat telah mula menggunakan nano-titanium oksida dan nano-silicon oksida untuk menambah grafit tradisional, oksida timah dan nanotube karbon. , sangat meningkatkan kapasiti pelepasan caj dan bilangan masa pelepasan caj bateri litium.
Yang ketiga adalah larutan elektrolit, biasanya garam litium, seperti litium perchlorate (LiClO4), litium hexafluorophosfat (LiPF6), litium tetrafluoroborate (LiBF4), dan sebagainya. Oleh kerana voltan kerja bateri jauh lebih tinggi daripada voltan penguraian air, pelarut organik sering digunakan dalam bateri lithium-ion. Walau bagaimanapun, pelarut organik sering memusnahkan struktur grafit semasa mengecas, menyebabkan ia mengupas dan membentuk filem elektrolit pepejal di permukaannya, mengakibatkan pasif elektrod. . Ia juga boleh 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 caj dan pelepasan dan ciri utama lain. Secara amnya, terdapat beberapa jenis pemisah yang biasa digunakan, seperti pemisah satu lapisan dan berbilang lapisan. Difahamkan bahawa sesetengah syarikat domestik akan memilih diafragma yang sedikit lebih tebal, dan sesetengah syarikat menggunakan diafragma dengan ketebalan 31 lapisan. Oleh kerana ambang teknikal pengeluaran diafragma yang tinggi, masih terdapat beberapa jurang antara teknologi diafragma bateri lithium-ion 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 mikroporous untuk bateri lithium-ion untuk merealisasikan fungsi pengecasan dan pelepasan dan prestasi kadar, dan merealisasikan pengaliran ion litium. Apabila bateri dicas berlebihan atau suhu sangat berubah, pemisah menghalang pengaliran semasa melalui liang tertutup untuk mengelakkan letupan.
