Процесс зарядки и разрядки аккумуляторных батарей как основной компонент новой энергии

В 2018 году индустрия транспортных средств на новой энергии начала дымиться, и Чаншен стал тяжелым оружием для различных автомобильных компаний в борьбе за внутренний рынок. Крупные автомобильные компании используют свои новые сверхдальние модели для привлечения растущего числа потребителей высокого класса. В конце февраля состоялся официальный дебют Teng 500; В конце марта Geely официально представила новую модель EV 450; В начале апреля BYD запустил на одном дыхании три новые модели Qin EV450, e5450 и Song EV400, каждая из которых продержалась более 400 километров.

Но с технической точки зрения, аккумулятор является основным, это ключ к решению электромобилей со сверхдлительным сроком службы. Если взять в качестве примеров медленную зарядку переменным током и быструю зарядку постоянным током, то правильный и подходящий метод использования может не только максимизировать мощность элемента питания, но и продлить срок службы аккумулятора. С точки зрения популяризации знаний, на основе текущего уровня технологии плотности энергии силовых батарей, необходимо дать потребителям понять процесс зарядки и разрядки силовых батарей, а также влияние различных материалов батарей на способность зарядки и разрядки. , чтобы сформировать правильные привычки использования и продлить срок службы аккумуляторных батарей. Убедитесь, что электромобили работают в течение длительного времени.

Зарядные и разряженные электроны убегают друг от друга

В настоящее время основные производители электромобилей используют два основных типа аккумуляторных батарей. Одна из них - литий-железо-фосфатная батарея, а другая - тройная литиевая. Однако, независимо от типа батареи, процесс зарядки может состоять примерно из следующих четырех этапов, а именно: фаза зарядки постоянным током, фаза зарядки постоянного давления, полная фаза и фаза плавающей зарядки.

В фазе зарядки постоянным током зарядный ток остается постоянным, мощность зарядки быстро увеличивается, а также возрастает напряжение аккумулятора. На стадии зарядки с постоянным напряжением, как следует из названия, напряжение зарядки останется постоянным. Хотя заряд будет продолжать увеличиваться, напряжение аккумулятора будет медленно расти, а зарядный ток будет уменьшаться. На стадии заполнения батареи зарядный ток падает ниже тока преобразования плавающего заряда, и зарядное напряжение зарядного устройства снижается до плавающего напряжения заряда. Во время фазы зарядки зарядное напряжение остается плавающим.

Процесс зарядки и разрядки ионно-литиевой батареи представляет собой процесс интеркаляции и деинтеркаляции ионов лития. В процессе интеркаляции и деинтеркаляции ионов лития сопутствующая вставка и деинтеркаляция эквивалентных электронов ионами лития (обычно называемая внедрением или деинтеркаляцией положительного электрода и вставкой или деинтеркаляцией отрицательного электрода). Во время всего процесса зарядки электроны на положительном электроде будут проходить через внешнюю цепь к отрицательному электроду. Положительный ион лития Li + проходит через электролит от положительного электрода, проходит через материал сепаратора и, наконец, достигает отрицательного электрода, где он остается вместе с «резидентными» электронами. Вместе он восстанавливается до лития, встроенного в углеродный материал отрицательного электрода. Данные показывают, что углерод в качестве отрицательного электрода имеет слоистую структуру и много микропор, а ионы лития, достигающие отрицательного электрода, внедряются в микропоры углеродного слоя, и чем больше ионов лития внедрено, тем выше заряд. вместимость.

Напротив, когда батарея разряжена (то есть в процессе использования батареи), Li, внедренный в отрицательный углеродный материал, теряет электроны, электроны на отрицательном полюсе «перемещаются» через внешнюю цепь к положительному полюсу, и положительный ион лития Li + от отрицательного полюса. Над электролитом, пересекайте материал диафрагмы, достигайте положительного полюса и соединяйтесь с электронными электронами «резидента». Точно так же, чем больше ионов лития вернулось к положительному полюсу, тем выше разрядная емкость.

Четыре основных материала для повышения эффективности

Какую роль играют различные ключевые материалы (например, положительные материалы, отрицательные материалы, мембраны, электролиты и т. Д.) В процессе зарядки и разрядки силовых элементов?

Первый - это положительный полярный материал. Для положительно полярных материалов его активными веществами обычно являются литий-марганцевая кислота или литий-кобальтовая кислота, литий-никель-кобальт-марганцевая кислота и другие материалы, а в большинстве основных продуктов используется фосфат лития-железа.

Второй - материал отрицательного электрода. Материал отрицательного электрода грубо разделен на углеродный отрицательный электрод, отрицательный электрод из олова, отрицательный электрод из нитрида лития переходного металла, отрицательный электрод из сплава, отрицательный электрод нанометрового размера и материал нанометрового диапазона. Среди них материалы отрицательного электрода, фактически используемые в литий-ионных батареях, в основном представляют собой углеродные материалы, такие как искусственный графит, природный графит, углеродные микросферы промежуточной фазы, нефтяной кокс, углеродное волокно и углерод из пиролитической смолы. Что касается нанооксидных материалов, сообщается, что в соответствии с последними разработками в новой энергетической отрасли литиевых батарей в 2009 году некоторые компании начали использовать нанооксид титана и нанооксид кремния для добавления к традиционному графиту, оксиду олова, и наноуглеродные трубки. Время зарядки и разрядки литиевых батарей значительно сокращается.

Третий - раствор электролита, обычно использующий соли лития, такие как перхлорат лития (LiClO4), гексафторфосфат лития (LiPF6) и тетрафторборат лития (LiBF4). Поскольку рабочее напряжение аккумулятора намного выше, чем напряжение разложения воды, в литий-ионных аккумуляторах часто используются органические растворители, но органические растворители часто разрушают структуру графита при зарядке, вызывая ее отслаивание и образование пленки твердого электролита на поверхности. его поверхность приводит к пассивации электрода. Это также может вызвать проблемы безопасности, такие как воспламеняемость и взрывоопасность.

Четвертый - это диафрагма, поскольку она является одним из ключевых компонентов батареи, преимущества характеристик диафрагмы определяют структуру интерфейса и внутреннее сопротивление батареи, что, в свою очередь, влияет на емкость батареи, производительность утилизации, плотность тока зарядки и разрядки и другие ключевые характеристики. Обычно существует несколько типов широко используемых диафрагм, например однослойная и многослойная диафрагма. Понятно, что некоторые отечественные компании выберут диафрагму чуть большей толщины, некоторые предприятия используют толщину диафрагмы до 31 слоя. В связи с высоким техническим порогом производства диафрагм, все еще существуют некоторые пробелы между отечественной технологией диафрагм для литий-ионных аккумуляторов и зарубежными странами.

Данные показывают, что диафрагма представляет собой полимерную тонкую пленку особой формы с микропористой структурой. После поглощения электролита он может изолировать положительный и отрицательный полюса, чтобы предотвратить короткое замыкание. В то же время литий-ионный аккумулятор снабжен микропористым каналом, который реализует функцию заряда и разряда и характеристики соотношения, чтобы обеспечить проводимость ионов лития. Когда аккумулятор слишком заряжен или температура сильно меняется, диафрагма блокирует проводимость тока, закрывая отверстие, чтобы предотвратить взрыв.

Страница содержит содержимое машинного перевода.