Come componente centrale della nuova energia, il processo di carica e scarica della batteria al litio di alimentazione
Nel 2018, il campo dei veicoli a nuova energia è pieno di polvere da sparo e la lunga durata della batteria è diventata un compito pesante per varie case automobilistiche per competere per il mercato interno. Le principali case automobilistiche attirano sempre più consumatori-di fascia alta con nuovi modelli con una durata della batteria estremamente-. A fine febbraio è stata presentata ufficialmente la Denza 500; a fine marzo Geely ha lanciato ufficialmente il nuovo modello Emgrand EV450; all'inizio di aprile, BYD ha lanciato tre nuovi modelli, Qin EV450, e5450 e Song EV400, con una durata della batteria di oltre 400 chilometri.
Tuttavia, da un punto di vista tecnico, la batteria di alimentazione è il fulcro e la chiave per determinare la durata ultra{0}}della batteria dei veicoli elettrici. Prendendo come esempio i due metodi di ricarica della ricarica lenta CA e della ricarica rapida CC, il metodo di utilizzo corretto e appropriato non solo può massimizzare la potenza della batteria di alimentazione, ma anche prolungare la durata della batteria. Dal punto di vista della divulgazione della conoscenza, sulla base dell'attuale livello tecnologico di densità di energia delle batterie di alimentazione, è necessario consentire ai consumatori di comprendere il processo di carica e scarica delle batterie di alimentazione e l'influenza dei vari materiali delle batterie sulla capacità di carica e scarica, in modo da coltivare corrette abitudini di utilizzo e prolungare la potenza La vita utile della batteria garantisce la lunga-durata della batteria del veicolo elettrico.
Gli elettroni di carica e di scarica si sfuggono a vicenda
Attualmente, ci sono due tipi popolari di batterie di alimentazione utilizzate dalle principali società di veicoli elettrici, una è la batteria al litio ferro fosfato e l'altra è la batteria al litio ternaria. Tuttavia, indipendentemente dal tipo di batteria, il processo di carica può essere approssimativamente suddiviso nelle quattro fasi seguenti, ovvero la fase di carica a corrente costante, la fase di carica a tensione costante, la fase di carica completa e la fase di carica flottante.
Nella fase di carica a corrente costante, la corrente di carica viene mantenuta costante, la capacità di carica aumenta rapidamente e aumenta anche la tensione della batteria. Nella fase di carica a tensione costante, come suggerisce il nome, la tensione di carica rimarrà costante. Sebbene la capacità di carica continui ad aumentare, la tensione della batteria aumenterà lentamente e anche la corrente di carica diminuirà. Quando la batteria è completamente carica, la corrente di carica scende al di sotto della corrente di commutazione a galleggiante e la tensione di carica del caricabatterie scende alla tensione di mantenimento. Durante la fase di carica di mantenimento, la tensione di carica rimane alla tensione di mantenimento.
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.
Quattro materiali per garantire efficienza
Che ruolo svolgono vari materiali chiave (come materiali per elettrodi positivi, materiali per elettrodi negativi, diaframmi, elettroliti, ecc.) nel processo di carica e scarica delle batterie di alimentazione?
Il primo è il materiale dell'elettrodo positivo. Per quanto riguarda il materiale dell'elettrodo positivo, il materiale attivo è generalmente manganato di litio o cobalto di litio, manganato di cobalto di litio e nichel e altri materiali. I prodotti tradizionali utilizzano principalmente fosfato di ferro e litio.
Il secondo è il materiale dell'elettrodo negativo. Il materiale dell'elettrodo negativo è approssimativamente suddiviso in elettrodo negativo al carbonio, elettrodo negativo a base di stagno-, elettrodo negativo al nitruro di metallo di transizione del litio, elettrodo negativo in lega, elettrodo negativo in nano-scala e nano- materiali. Tra questi, i materiali degli elettrodi negativi effettivamente utilizzati nelle batterie agli-ioni di litio sono fondamentalmente materiali di carbonio, come grafite artificiale, grafite naturale, microsfere di carbonio mesofase, coke di petrolio, fibra di carbonio, resina di pirolisi di carbonio, ecc. nano{4}}materiali a base di ossido, è stato riferito che, secondo l'ultima tendenza di sviluppo del mercato del settore delle nuove energie delle batterie al litio nel 2009, alcune aziende hanno iniziato a utilizzare nano{6}}ossido di titanio e nano{{7 }}ossido di silicio per aggiungere grafite tradizionale, ossido di stagno e nanotubi di carbonio. , migliorando notevolmente la capacità di carica-di scarica e il numero di tempi di carica{9}}di scarica delle batterie al litio.
Il terzo è una soluzione elettrolitica, solitamente un sale di litio, come perclorato di litio (LiClO4), esafluorofosfato di litio (LiPF6), tetrafluoroborato di litio (LiBF4) e simili. Poiché la tensione di esercizio della batteria è molto superiore alla tensione di decomposizione dell'acqua, nelle batterie agli ioni di litio- vengono spesso utilizzati solventi organici, ma i solventi organici spesso distruggono la struttura della grafite durante la carica, provocandone il distacco, e formare un film elettrolitico solido sulla sua superficie, con conseguente passivazione dell'elettrodo. . Può anche comportare problemi di sicurezza come infiammabilità ed esplosioni.
Il quarto è il separatore. Essendo uno dei componenti chiave della batteria, i vantaggi delle prestazioni del separatore determinano la struttura dell'interfaccia e la resistenza interna della batteria, che a sua volta influisce sulla capacità della batteria, sulle prestazioni del ciclo, sulla densità di corrente di carica e scarica e su altre caratteristiche chiave. In generale, esistono diversi tipi di separatori comunemente usati, come separatori a-livello e multi{1}}livello. Resta inteso che alcune società nazionali sceglieranno diaframmi leggermente più spessi e alcune società utilizzano diaframmi con uno spessore di 31 strati. A causa dell'elevata soglia tecnica di produzione del diaframma, c'è ancora un certo divario tra la tecnologia del diaframma delle batterie agli ioni di litio- nazionale e i paesi esteri.
Secondo i dati, il diaframma è un film polimerico appositamente formato con una struttura microporosa. Dopo aver assorbito l'elettrolita, può isolare gli elettrodi positivo e negativo per evitare cortocircuiti. Allo stesso tempo, fornisce un canale microporoso per la batteria agli{0}}ioni di litio per realizzare la funzione di carica e scarica e le prestazioni di velocità e realizzare la conduzione degli ioni di litio. Quando la batteria è sovraccarica o la temperatura cambia notevolmente, il separatore blocca la conduzione della corrente attraverso i pori chiusi per prevenire l'esplosione.
