Kao temeljna komponenta nove energije, proces punjenja i pražnjenja litijeve baterije
U 2018. godini, polje novih energetskih vozila prepuno je baruta, a dugi vijek trajanja baterije postao je težak zadatak za razne automobilske tvrtke u natjecanju za domaće tržište. Velike automobilske tvrtke privlače sve više-potrošača visoke kvalitete s novim modelima s ultra-dugim vijekom trajanja baterije. Krajem veljače Denza 500 je službeno predstavljena; krajem ožujka Geely je službeno predstavio novi model Emgrand EV450; BYD je početkom travnja lansirao tri nova modela, Qin EV450, e5450 i Song EV400, s trajanjem baterije od više od 400 kilometara.
Međutim, s tehničkog gledišta, baterija za napajanje je jezgra i ključ za određivanje ultra-dugog vijeka trajanja baterije električnih vozila. Uzimajući za primjer dvije metode punjenja, AC sporo punjenje i DC brzo punjenje, ispravna i prikladna metoda ne samo da može povećati snagu baterije, već i produžiti vijek trajanja baterije. Iz perspektive popularizacije znanja, na temelju postojeće razine tehnologije gustoće energije energetskih baterija, potrebno je omogućiti potrošačima razumijevanje procesa punjenja i pražnjenja energetskih baterija te utjecaja različitih materijala baterija na kapacitet punjenja i pražnjenja, kako bi se razvile ispravne navike korištenja i produžila snaga Radni vijek baterije osigurava dugotrajno-trajno trajanje baterije električnog vozila.
Elektroni naboja i pražnjenja bježe jedan od drugog
Trenutno postoje dvije popularne vrste energetskih baterija koje koriste velike tvrtke za električna vozila, jedna je litij-željezo-fosfatna baterija, a druga je ternarna litijeva baterija. No, bez obzira o kojoj se bateriji radi, proces punjenja može se grubo podijeliti u sljedeća četiri stupnja, a to su faza punjenja konstantnom strujom, faza punjenja konstantnim naponom, faza potpunog punjenja i faza plutajućeg punjenja.
U fazi punjenja konstantnom strujom, struja punjenja se održava konstantnom, kapacitet punjenja se brzo povećava, a napon baterije također raste. U fazi punjenja konstantnim naponom, kao što naziv implicira, napon punjenja će ostati konstantan. Iako će se kapacitet napunjenosti nastaviti povećavati, napon baterije će polako rasti, a struja punjenja također će se smanjiti. Kada je baterija potpuno napunjena, struja punjenja pada ispod struje preklapanja s plutanjem, a napon punjenja punjača pada na napon u plutanju. Tijekom faze punjenja u plutanju, napon punjenja ostat će na naponu u plutanju.
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.
Četiri materijala za osiguranje učinkovitosti
Koju ulogu imaju različiti ključni materijali (kao što su materijali pozitivnih elektroda, materijali negativnih elektroda, dijafragme, elektroliti itd.) u procesu punjenja i pražnjenja energetskih baterija?
Prvi je materijal pozitivne elektrode. Što se tiče materijala pozitivne elektrode, aktivni materijal je općenito litijev manganat ili litij kobaltat, litij nikal kobalt manganat i drugi materijali. Glavni proizvodi uglavnom koriste litij-željezo-fosfat.
Drugi je materijal negativne elektrode. Materijal negativne elektrode grubo se dijeli na negativnu elektrodu ugljika, negativnu elektrodu na bazi kositra, negativnu elektrodu od nitrida litij prijelaznog metala, negativnu elektrodu od legure, negativnu elektrodu nano-na skale i nano- materijala. Među njima, materijali negativnih elektroda koji se zapravo koriste u litij-ionskim baterijama su u osnovi ugljikovi materijali, kao što su umjetni grafit, prirodni grafit, mezofazne ugljične mikrosfere, petrolejski koks, ugljična vlakna, ugljik od smole pirolize, itd. U pitanju su nano-oksidni materijali, izvještava se da su prema najnovijem trendu tržišnog razvoja industrije nove energije litij baterija iz 2009. godine, neke tvrtke počele koristiti nano-titanov oksid i nano{{7 }}silicijev oksid za dodavanje tradicionalnog grafita, kositrenog oksida i ugljikovih nanocijevi. , uvelike poboljšavajući kapacitet-pražnjenja i broj vremena punjenja-pražnjenja litijevih baterija.
Treća je otopina elektrolita, obično litijeva sol, kao što je litijev perklorat (LiClO4), litijev heksafluorfosfat (LiPF6), litijev tetrafluoroborat (LiBF4) i slično. Budući da je radni napon baterije mnogo veći od napona razgradnje vode, organska otapala se često koriste u litij-ionskim baterijama, ali organska otapala često uništavaju strukturu grafita tijekom punjenja, uzrokujući njegovo ljuštenje, i formiraju čvrsti elektrolitni film na svojoj površini, što rezultira pasivizacijom elektroda. . Također može donijeti sigurnosne probleme kao što su zapaljivost i eksplozija.
Četvrti je separator. Kao jedna od ključnih komponenti baterije, prednosti performansi separatora određuju strukturu sučelja i unutarnji otpor baterije, što zauzvrat utječe na kapacitet baterije, performanse ciklusa, gustoću struje punjenja i pražnjenja i druge ključne karakteristike. Općenito govoreći, postoji nekoliko tipova najčešće korištenih separatora, kao što su jednoslojni i višeslojni-razdjelnici. Podrazumijeva se da će neke domaće tvrtke odabrati nešto deblje dijafragme, a neke tvrtke koriste dijafragme debljine 31 sloj. Zbog visokog tehničkog praga proizvodnje dijafragme, još uvijek postoji određeni jaz između domaće tehnologije dijafragme litij-ionskih baterija i stranih zemalja.
Prema podacima, dijafragma je posebno oblikovani polimerni film s mikroporoznom strukturom. Nakon što apsorbira elektrolit, može izolirati pozitivne i negativne elektrode kako bi spriječio kratke spojeve. Istodobno, pruža mikroporozni kanal za litij{0}}ionsku bateriju kako bi se ostvarila funkcija punjenja i pražnjenja i brzina rada te ostvarila vodljivost litijevih iona. Kada je baterija prenapunjena ili se temperatura jako promijeni, separator blokira provođenje struje kroz zatvorene pore kako bi spriječio eksploziju.
