Ως βασικό συστατικό της νέας ενέργειας, η διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας λιθίου ισχύος
Το 2018, ο τομέας των νέων ενεργειακών οχημάτων είναι γεμάτος μπαρούτι και η μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας έχει γίνει ένα βαρύ καθήκον για διάφορες εταιρείες αυτοκινήτων να ανταγωνίζονται για την εγχώρια αγορά. Οι μεγάλες εταιρείες αυτοκινήτων προσελκύουν όλο και περισσότερους καταναλωτές υψηλών προδιαγραφών με νέα μοντέλα με εξαιρετικά μεγάλη διάρκεια ζωής μπαταρίας. Στα τέλη Φεβρουαρίου, το Denza 500 παρουσιάστηκε επίσημα. στα τέλη Μαρτίου, η Geely εγκαινίασε επίσημα το νέο μοντέλο Emgrand EV450. στις αρχές Απριλίου, η BYD παρουσίασε τρία νέα μοντέλα, Qin EV450, e5450 και Song EV400, με διάρκεια ζωής μπαταρίας άνω των 400 χιλιομέτρων.
Ωστόσο, από τεχνική άποψη, η μπαταρία ισχύος είναι ο πυρήνας και το κλειδί για τον προσδιορισμό της εξαιρετικά μεγάλης διάρκειας ζωής της μπαταρίας των ηλεκτρικών οχημάτων. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τις δύο μεθόδους φόρτισης της αργής φόρτισης εναλλασσόμενου ρεύματος και της γρήγορης φόρτισης DC, η σωστή και κατάλληλη μέθοδος χρήσης μπορεί όχι μόνο να μεγιστοποιήσει την ισχύ της μπαταρίας τροφοδοσίας, αλλά και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Από την άποψη της διάδοσης της γνώσης, με βάση το τρέχον επίπεδο τεχνολογίας ενεργειακής πυκνότητας των μπαταριών ισχύος, είναι απαραίτητο να αφήσουμε τους καταναλωτές να κατανοήσουν τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης των μπαταριών ισχύος και την επίδραση διαφόρων υλικών μπαταριών στην ικανότητα φόρτισης και εκφόρτισης, έτσι ώστε να καλλιεργούνται οι σωστές συνήθειες χρήσης και να παρατείνεται η ισχύς Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας εξασφαλίζει τη μακρά διάρκεια ζωής της μπαταρίας του ηλεκτρικού οχήματος.
Τα ηλεκτρόνια φόρτισης και εκκένωσης διαφεύγουν το ένα από το άλλο
Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο δημοφιλείς τύποι μπαταριών ισχύος που χρησιμοποιούνται από μεγάλες εταιρείες ηλεκτρικών οχημάτων, ο ένας είναι η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου και ο άλλος είναι η μπαταρία εδάφους λιθίου. Ωστόσο, ανεξάρτητα από το είδος της μπαταρίας, η διαδικασία φόρτισης μπορεί να χωριστεί κατά προσέγγιση στα ακόλουθα τέσσερα στάδια, δηλαδή στο στάδιο φόρτισης σταθερού ρεύματος, στο στάδιο φόρτισης σταθερής τάσης, στο πλήρες στάδιο φόρτισης και στο πλωτό στάδιο φόρτισης.
Στο στάδιο σταθερής φόρτισης ρεύματος, το ρεύμα φόρτισης διατηρείται σταθερό, η χωρητικότητα φόρτισης αυξάνεται ραγδαία και η τάση της μπαταρίας αυξάνεται επίσης. Στο στάδιο φόρτισης σταθερής τάσης, όπως υποδηλώνει το όνομα, η τάση φόρτισης θα παραμείνει σταθερή. Αν και η φορτισμένη χωρητικότητα θα συνεχίσει να αυξάνεται, η τάση της μπαταρίας θα αυξηθεί αργά και το ρεύμα φόρτισης θα μειωθεί επίσης. Όταν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, το ρεύμα φόρτισης πέφτει κάτω από το ρεύμα μεταγωγής πλωτήρα και η τάση φόρτισης του φορτιστή πέφτει στην τάση του πλωτήρα. Κατά τη διάρκεια της φάσης φόρτισης επίπλευσης, η τάση φόρτισης θα παραμείνει στην τάση επίπλευσης.
Η διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι η διαδικασία παρεμβολής και απολιγνιτοποίησης των ιόντων λιθίου. Κατά τη διαδικασία παρεμβολής και απορρύθμισης των ιόντων λιθίου, συνοδεύεται από την παρεμβολή και την απορρύθμιση των ηλεκτρονίων ισοδύναμων με τα ιόντα λιθίου (συνήθως το θετικό ηλεκτρόδιο αντιπροσωπεύεται από παρεμβολή ή απορρύθμιση και το αρνητικό ηλεκτρόδιο αντιπροσωπεύεται από παρεμβολή ή απορρύθμιση). Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας φόρτισης, τα ηλεκτρόνια στο θετικό ηλεκτρόδιο θα τρέξουν στο αρνητικό ηλεκτρόδιο μέσω του εξωτερικού κυκλώματος και τα θετικά ιόντα λιθίου Li+ θα περάσουν από το θετικό ηλεκτρόδιο μέσω του ηλεκτρολύτη, μέσω του υλικού του διαφράγματος, και τελικά θα φτάσουν στο αρνητικό ηλεκτρόδιο, όπου μένουν και συνδυάζονται με τα "μόνιμα" ηλεκτρόνια Μαζί, Μειώνεται σε Li ενσωματωμένο στο υλικό άνθρακα του αρνητικού ηλεκτροδίου. Τα δεδομένα δείχνουν ότι ο άνθρακας ως αρνητικό ηλεκτρόδιο έχει πολυεπίπεδη δομή και έχει πολλά μικροπορά. Τα ιόντα λιθίου που φτάνουν στο αρνητικό ηλεκτρόδιο ενσωματώνονται στα μικροπορά του στρώματος άνθρακα. Όσο περισσότερα ιόντα λιθίου είναι ενσωματωμένα, τόσο υψηλότερη είναι η χωρητικότητα φόρτισης.
Αντίθετα, όταν η μπαταρία εκφορτίζεται (δηλαδή, η διαδικασία χρήσης της μπαταρίας), το Li ενσωματωμένο στο αρνητικό υλικό άνθρακα ηλεκτροδίων χάνει ηλεκτρόνια, τα ηλεκτρόνια στο αρνητικό ηλεκτρόδιο "κινούνται" στο θετικό ηλεκτρόδιο μέσω του εξωτερικού κυκλώματος και το θετικό ιόντων λιθίου Li+ διασχίζει τον ηλεκτρολύτη από το αρνητικό ηλεκτρόδιο, διασχίζει το διαχωριστικό υλικό, φτάνει στο θετικό ηλεκτρόδιο και συνδυάζεται με τα ηλεκτρόνια "κατοίκων". Ομοίως, όσο περισσότερα ιόντα λιθίου επιστρέφονται στο θετικό ηλεκτρόδιο, τόσο υψηλότερη είναι η ικανότητα της εκκένωσης.
Τέσσερα υλικά για τη διασφάλιση της αποτελεσματικότητας
Ποιος είναι ο ρόλος που διαδραματίζουν διάφορα βασικά υλικά (όπως θετικά υλικά ηλεκτροδίων, αρνητικά υλικά ηλεκτροδίων, διαφράγματα, ηλεκτρολύτες κ.λπ.) στη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης μπαταριών ισχύος;
Το πρώτο είναι το θετικό υλικό ηλεκτροδίων. Όσον αφορά το θετικό υλικό ηλεκτροδίων, το ενεργό υλικό είναι γενικά μαγγάνιο λιθίου ή κοβαλτίου λιθίου, μαγγάνιο κοβαλτίου νικελίου λιθίου και άλλα υλικά. Τα κύρια προϊόντα χρησιμοποιούν κυρίως φωσφορικό λιθίου σιδήρου.
Το δεύτερο είναι το αρνητικό υλικό ηλεκτροδίων. Το αρνητικό υλικό ηλεκτροδίων διαιρείται χονδρικά σε αρνητικό ηλεκτρόδιο άνθρακα, αρνητικό ηλεκτρόδιο με βάση τον κασσίτερο, αρνητικό ηλεκτρόδιο νιτριδίου μετάλλων μετάβασης λιθίου, αρνητικό ηλεκτρόδιο κραμάτων, αρνητικό ηλεκτρόδιο νανοκλίμακες και νανο-υλικά. Μεταξύ αυτών, τα αρνητικά υλικά ηλεκτροδίων που χρησιμοποιούνται πραγματικά στις μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι βασικά υλικά άνθρακα, όπως τεχνητός γραφίτης, φυσικός γραφίτης, μικροσφαιρίδια άνθρακα μεσοψίας, οπτάνθρακας πετρελαίου, ανθρακονήματα, άνθρακας, άνθρακας λιναρίνης πυρόλυσης κ.λπ. Όσον αφορά τα υλικά νανοοξειδίου, αναφέρεται ότι, σύμφωνα με την τελευταία τάση ανάπτυξης της αγοράς της νέας ενεργειακής βιομηχανίας μπαταριών λιθίου το 2009, ορισμένες εταιρείες έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν οξείδιο του νανο-τιτανίου και οξείδιο του νανο-πυριτίου για να προσθέσουν παραδοσιακούς νανοσωλήνες γραφίτη, οξειδίου του κασσίτερου και νανοσωλήνων άνθρακα. , βελτιώνοντας σημαντικά τη δυνατότητα φόρτισης-απαλλαγής και τον αριθμό των χρόνων φόρτισης-εκφόρτισης των μπαταριών λιθίου.
Το τρίτο είναι ένα διάλυμα ηλεκτρολυτών, συνήθως ένα άλας λιθίου, όπως το υπερχλωρικό λίθιο (LiClO4), το εξαφθοροφωσφορικό λίθιο (LiPF6), το τετραφθορομεταφορικό λίθιο (LiBF4) και τα παρόμοια. Δεδομένου ότι η τάση εργασίας της μπαταρίας είναι πολύ υψηλότερη από την τάση αποσύνθεσης του νερού, οι οργανικοί διαλύτες χρησιμοποιούνται συχνά σε μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ωστόσο, οι οργανικοί διαλύτες συχνά καταστρέφουν τη δομή του γραφίτη κατά τη διάρκεια της φόρτισης, προκαλώντας το να ξεφλουδίσει και να σχηματίσει μια συμπαγή μεμβράνη ηλεκτρολυτών στην επιφάνειά του, με αποτέλεσμα την παθητικοποίηση των ηλεκτροδίων. . Μπορεί επίσης να φέρει προβλήματα ασφάλειας, όπως ευφλεκτότητα και έκρηξη.
Το τέταρτο είναι ο διαχωριστής. Ως ένα από τα βασικά συστατικά της μπαταρίας, τα πλεονεκτήματα της απόδοσης διαχωριστή καθορίζουν τη δομή της διεπαφής και την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει την χωρητικότητα της μπαταρίας, την απόδοση του κύκλου, την πυκνότητα του ρεύματος φόρτισης και εκκένωσης και άλλα βασικά χαρακτηριστικά. Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν διάφοροι τύποι διαχωριστών που χρησιμοποιούνται συνήθως, όπως διαχωριστές μίας στρώσης και πολλαπλών στρώσεων. Εννοείται ότι ορισμένες εγχώριες εταιρείες θα επιλέξουν ελαφρώς παχύτερα διαφράγματα και ορισμένες εταιρείες χρησιμοποιούν διαφράγματα πάχους 31 στρωμάτων. Λόγω του υψηλού τεχνικού ορίου παραγωγής διαφράγματος, εξακολουθεί να υπάρχει κάποιο χάσμα μεταξύ της εγχώριας τεχνολογίας διαφράγματος μπαταριών ιόντων λιθίου και ξένων χωρών.
Σύμφωνα με τα δεδομένα, το διάφραγμα είναι ένα ειδικά διαμορφωμένο πολυμερές φιλμ με μικροπορώδη δομή. Μετά την απορρόφηση του ηλεκτρολύτη, μπορεί να απομονώσει τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια για να αποτρέψει τα βραχυκυκλώματα. Ταυτόχρονα, παρέχει ένα μικροπορώδες κανάλι για την μπαταρία ιόντων λιθίου για να πραγματοποιήσει τη λειτουργία φόρτισης και εκφόρτισης και να βελτιώσει την απόδοση και να πραγματοποιήσει τη διεξαγωγή των ιόντων λιθίου. Όταν η μπαταρία υπερφορτώνεται ή η θερμοκρασία αλλάζει σημαντικά, ο διαχωριστής μπλοκάρει την τρέχουσα αγωγιμότητα μέσω κλειστών πόρων για να αποτρέψει την έκρηξη.
