Az új energia fő összetevőjeként a lítium akkumulátor töltési és kisütési folyamata
2018-ban tele van puskaporral az új energetikai járművek mezőnye, a hosszú akkumulátor-élettartam pedig a különböző autógyártó cégek számára komoly feladattá vált a hazai piacért való versenyben. A nagy autógyártók egyre több csúcskategóriás fogyasztót vonzanak- új, ultra-hosszú akkumulátor-élettartamú modellekkel. Február végén hivatalosan is bemutatták a Denza 500-at; március végén a Geely hivatalosan is bemutatta az új Emgrand EV450 modellt; április elején a BYD három új modellt dobott piacra, a Qin EV450-et, az e5450-et és a Song EV400-at, amelyek akkumulátorának élettartama meghaladja a 400 kilométert.
Technikai szempontból azonban az akkumulátor a központi eleme és kulcsa az elektromos járművek rendkívül hosszú akkumulátor-élettartamának meghatározásához. A két töltési módot, a váltóáramú lassú töltést és az egyenáramú gyorstöltést példának vesszük, a helyes és megfelelő felhasználási móddal nemcsak az akkumulátor teljesítménye maximalizálható, hanem az akkumulátor élettartama is meghosszabbítható. Az ismeretnépszerűsítés szempontjából az akkumulátorok jelenlegi energiasűrűségi technológiai szintje alapján szükséges, hogy a fogyasztók megértsék az akkumulátorok töltési és kisütési folyamatát, valamint a különböző akkumulátoranyagok töltési és kisütési kapacitásra gyakorolt hatását, a helyes használati szokások kialakítása és a teljesítmény meghosszabbítása érdekében Az akkumulátor élettartama biztosítja az elektromos jármű hosszú -akkumulátor-élettartamát.
A töltő- és kisülési elektronok kiszöknek egymásból
Jelenleg két népszerű akkumulátortípust használnak a nagy elektromos járműgyártók, az egyik a lítium-vas-foszfát akkumulátor, a másik pedig a háromkomponensű lítium akkumulátor. Mindegy azonban, hogy milyen akkumulátorról van szó, a töltési folyamat nagyjából a következő négy szakaszra osztható, nevezetesen az állandó áramú töltési szakaszra, az állandó feszültségű töltési szakaszra, a teljes töltési szakaszra és a lebegő töltési szakaszra.
Az állandó áramú töltési szakaszban a töltőáram állandó marad, a töltési kapacitás gyorsan növekszik, és az akkumulátor feszültsége is nő. Az állandó feszültségű töltési szakaszban, ahogy a neve is sugallja, a töltési feszültség állandó marad. Bár a töltött kapacitás tovább növekszik, az akkumulátor feszültsége lassan emelkedik, és a töltőáram is csökken. Amikor az akkumulátor teljesen feltöltődött, a töltőáram az úszó kapcsolóáram alá, a töltő töltési feszültsége pedig az úszófeszültség alá esik. Az úszó töltési fázis alatt a töltési feszültség az úszó feszültségen marad.
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.
Négy anyag a hatékonyság érdekében
Milyen szerepet játszanak a különféle kulcsfontosságú anyagok (például pozitív elektródák, negatív elektródák anyagai, membránok, elektrolitok stb.) az akkumulátorok töltése és kisütése során?
Az első a pozitív elektróda anyaga. Ami a pozitív elektród anyagát illeti, az aktív anyag általában lítium-manganát vagy lítium-kobaltát, lítium-nikkel-kobalt-manganát és egyéb anyagok. A főbb termékek többnyire lítium-vas-foszfátot használnak.
A második a negatív elektróda anyaga. A negatív elektród anyaga nagyjából szén-negatív elektródára, ón-alapú negatív elektródára, lítium átmenetifém-nitrid negatív elektródára, ötvözet negatív elektródára, nano-skálájú negatív elektródára és nano- anyagokat. Közülük a lítium-ion akkumulátorokban ténylegesen használt negatív elektródák alapvetően szénanyagok, például mesterséges grafit, természetes grafit, mezofázisú szénmikrogömbök, petróleumkoksz, szénszál, pirolízisgyanta szén stb. A nano-oxid anyagokat illetően a jelentések szerint a lítiumelemek új energiaiparának legújabb, 2009-es piaci fejlődési trendje szerint néhány vállalat elkezdte használni a nano-titán-oxidot és a nano{{7} }}szilícium-oxid a hagyományos grafit, ón-oxid és szén nanocsövek hozzáadásához. , nagymértékben javítva a lítium akkumulátorok töltési-kisütési kapacitását és a töltési-kisütési időket.
A harmadik egy elektrolit oldat, általában lítium só, például lítium-perklorát (LiClO4), lítium-hexafluor-foszfát (LiPF6), lítium-tetrafluorborát (LiBF4) és hasonlók. Mivel az akkumulátor üzemi feszültsége jóval magasabb, mint a víz bomlási feszültsége, a lítium-ion akkumulátorokban gyakran használnak szerves oldószereket. A szerves oldószerek azonban gyakran tönkreteszik a grafit szerkezetét a töltés során, aminek következtében az leválik, és szilárd elektrolit filmet képez a felületén, ami elektródák passziválásához vezet. . Biztonsági problémákat is okozhat, például gyúlékonyságot és robbanást.
A negyedik az elválasztó. Az akkumulátor egyik kulcsfontosságú elemeként az elválasztó teljesítményének előnyei meghatározzák az akkumulátor interfész szerkezetét és belső ellenállását, ami viszont befolyásolja az akkumulátor kapacitását, a ciklusteljesítményt, a töltési és kisütési áramsűrűséget és egyéb kulcsfontosságú jellemzőket. Általánosságban elmondható, hogy az általánosan használt elválasztóknak többféle típusa létezik, például egy-rétegű és több-rétegű elválasztó. Nyilvánvaló, hogy egyes hazai vállalatok valamivel vastagabb membránokat választanak, és néhány vállalat 31 rétegvastagságú membránt használ. A membrángyártás magas műszaki küszöbe miatt még mindig van némi különbség a hazai lítium-ion akkumulátor-membrántechnológia és a külföldi országok között.
Az adatok szerint a membrán egy speciálisan kialakított, mikropórusos szerkezetű polimer film. Az elektrolit elnyelése után le tudja szigetelni a pozitív és negatív elektródákat a rövidzárlatok elkerülése érdekében. Ugyanakkor mikropórusos csatornát biztosít a lítium-{0}}ion akkumulátor számára, amely megvalósítja a töltési és kisütési funkciót és a sebességi teljesítményt, valamint megvalósítja a lítium-ionok vezetését. Ha az akkumulátor túl van töltve, vagy a hőmérséklet nagymértékben megváltozik, a leválasztó blokkolja az áramvezetést a zárt pórusokon, hogy megakadályozza a robbanást.
