به عنوان جزء اصلی انرژی جدید، فرایند شارژ و تخلیه باتری لیتیوم قدرت
در سال ۲۰۱۸ زمینه خودروهای انرژی جدید مملو از باطری است و عمر طولانی باتری به وظیفه سنگینی برای شرکت های مختلف خودرو تبدیل شده است تا برای بازار داخلی رقابت کنند. شرکت های بزرگ خودرو در حال جذب مصرف کنندگان بیشتر و بیشتر بالا پایان با مدل های جدید با عمر باتری فوق العاده طولانی است. در پایان فوریه، دنزا ۵۰۰ به طور رسمی رونمایی شد؛ در پایان ماه مارس، Geely به طور رسمی راه اندازی جدید Emgrand EV450 مدل؛ در ابتدای ماه آوریل، BYD سه مدل جدید به نام های Qin EV450، e5450 و Song EV400 را با عمر باتری بیش از ۴۰۰ کیلومتر راه اندازی کرد.
با این حال، از دیدگاه فنی، باتری برق هسته و کلید تعیین عمر باتری فوق العاده طولانی خودروهای الکتریکی است. با در نظر گرفتن دو روش شارژ AC شارژ آهسته و شارژ سریع DC به عنوان مثال، روش استفاده صحیح و مناسب نه تنها می تواند قدرت باتری برق را به حداکثر برسد، بلکه عمر سرویس باتری را نیز طولانی تر کند. از دیدگاه محبوبیت دانش، بر اساس سطح فناوری چگالی انرژی فعلی باتری های قدرت، لازم است به مصرف کنندگان اجازه دهیم فرایند شارژ و تخلیه باتری های قدرت و تأثیر مواد مختلف باتری را بر ظرفیت شارژ و تخلیه درک کنند، بنابراین برای کشت عادات صحیح استفاده و طولانی کردن قدرت عمر خدمات باتری، عمر باتری طولانی مدت خودروی الکتریکی را تضمین می کند.
الکترون های بار و تخلیه از یکدیگر فرار می کنند
در حال حاضر دو نوع باتری قدرت محبوب وجود دارد که توسط شرکت های بزرگ خودروهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند، یکی باتری فسفات آهن لیتیوم و دیگری باتری لیتیوم ترنری است. با این حال، مهم نیست که چه نوع باتری است، فرایند شارژ را می توان تقریباً به چهار مرحله زیر تقسیم کرد، یعنی مرحله شارژ جریان ثابت، مرحله شارژ ولتاژ ثابت، مرحله شارژ کامل، و مرحله شارژ شناور.
در مرحله شارژ جریان ثابت، جریان شارژ ثابت نگه داشته می شود، ظرفیت شارژ به سرعت افزایش می یابد، و ولتاژ باتری نیز افزایش می یابد. در مرحله شارژ ولتاژ ثابت، همان طور که از نام مشخص است، ولتاژ شارژ ثابت خواهد ماند. اگرچه ظرفیت شارژ شده همچنان افزایش خواهد یافت، اما ولتاژ باتری به آرامی بالا خواهد رفت و جریان شارژ نیز کاهش خواهد یافت. هنگامی که باتری به طور کامل شارژ می شود، جریان شارژ زیر جریان سوئیچینگ شناور افت می کند و ولتاژ شارژر به ولتاژ شناور افت می کند. در طول فاز شارژ شناور، ولتاژ شارژ در ولتاژ شناور باقی خواهد ماند.
فرایند شارژ و تخلیه باتری های یون لیتیوم فرایند بین کالاسیون و بی انترکالاسیون یون های لیتیوم است. در فرایند میان کالایی و دی انترکالاسیون از لیتیوم، با میان کالایی و انشعاب الکترون های معادل با ایون های لیتیوم همراه است (معمولاً الکترود مثبت با میان کالایی یا دی انترکالاسیون نشان داده می شود، و الکترود منفی با میان کالایی یا دی انترکالاسیون نشان داده می شود). در طول کل فرایند شارژ، الکترون های روی الکترود مثبت از طریق مدار خارجی به الکترود منفی اجرا خواهند شد و ایون های لیتیوم مثبت Li+ از الکترود مثبت از طریق الکترولیت، از طریق ماده دیافراگم عبور خواهند کرد و در نهایت به الکترود منفی می رسند، جایی که در آنجا می مانند و با الکترون های «ساکن» با هم ترکیب می شوند، آن را به لی تعبیه شده در ماده کربن الکترود منفی کاهش می یابد. داده ها نشان می دهد که کربن به عنوان الکترود منفی ساختار لایه ای دارد، و میکروپورهای زیادی دارد. لیتیوم هایی که به الکترود منفی می رسند در میکروپورهای لایه کربن تعبیه شده اند. هر چه لیتیوم ها بیشتر تعبیه شوند، ظرفیت شارژ بیشتر است.
در مقابل، هنگامی که باتری تخلیه می شود (که فرایند استفاده از باتری است)، Li تعبیه شده در ماده کربن الکترود منفی الکترون ها را از دست می دهد، الکترون های روی الکترود منفی از طریق مدار خارجی به الکترود مثبت «حرکت می کنند» و یون لیتیوم مثبت Li+ الکترولیت را از الکترود منفی عبور می دهد، از ماده جداکننده عبور می کند، الکترود مثبت می رسد، و با الکترون های "ساکن" ترکیب می شود. به همین ترتیب، هر چه لیتیوم بیشتر به الکترود مثبت بازگردد، ظرفیت تخلیه بیشتر است.
چهار مواد برای اطمینان از بهره وری
مواد کلیدی مختلف (مانند مواد الکترود مثبت، مواد الکترود منفی، دی فراگم ها، الکترولیت ها و غیره) در فرایند شارژ و تخلیه باتری های برق چه نقشی دارند؟
اولی ماده الکترود مثبت است. تا آنجا که به ماده الکترود مثبت مربوط می شود، ماده فعال به طور کلی منگنات لیتیوم یا لیتیوم کبالتات، منگنات کبالت نیکل لیتیوم و مواد دیگر است. محصولات جریان اصلی بیشتر از فسفات آهن لیتیوم استفاده می کنند.
دومی ماده الکترود منفی است. ماده الکترود منفی تقریباً به الکترود منفی کربن، الکترود منفی مبتنی بر قلع، الکترود منفی فلز گذار لیتیوم نیترید منفی، الکترود منفی آلومینیوم، الکترود منفی در مقیاس نانو، و نانو مواد تقسیم می شود. از آن جمله می توان به مواد الکترود منفی که در واقع در باتری های لیتیوم یون استفاده می شود، اساساً مواد کربنی هستند، مانند گرافیت مصنوعی، گرافیت طبیعی، میکروسفرهای کربن مسوز، کک نفتی، فیبر کربن، کربن رنگین پوست و غیره. تا آنجا که به مواد نانو اکسید مربوط می شود، گزارش می شود که بر اساس آخرین روند توسعه بازار صنعت انرژی جدید باتری لیتیوم در سال ۲۰۰۹، برخی شرکت ها شروع به استفاده از اکسید نانو تیتانیوم و اکسید نانو سیلیکون برای اضافه کردن گرافیت سنتی، اکسید قلع و نانولوله های کربنی کرده اند. ، تا حد زیادی بهبود ظرفیت شارژ تخلیه و تعداد بار تخلیه باتری های لیتیوم.
سومی یک محلول الکترولیتی است که معمولاً یک نمک لیتیوم است، مانند لیتیوم پرکلرات (LiClO4)، هکسانفولوئوروفستات لیتیوم (LiPF6)، تترافلوئوربورات لیتیوم (LiBF4)، و مانند آن. از آنجا که ولتاژ کار باتری بسیار بیشتر از ولتاژ تجزیه آب است، حلال های آلی اغلب در باتری های لیتیوم یون استفاده می شوند، اما حلال های آلی اغلب ساختار گرافیت را در هنگام شارژ از بین می برد و باعث پوست کندن آن می شود، و یک فیلم الکترولیت جامد بر روی سطح آن تشکیل می دهد که منجر به انفعل شدن الکترود می شود. . همچنین ممکن است مشکلات ایمنی مانند اشتعال پذیری و انفجار را به همراه داشته باشد.
چهارمی جداکننده است. به عنوان یکی از اجزای کلیدی باتری، مزایای عملکرد جداکننده، ساختار رابط و مقاومت داخلی باتری را تعیین می کند که به نوبه خود بر ظرفیت باتری، عملکرد چرخه، چگالی جریان شارژ و تخلیه و دیگر ویژگی های کلیدی تأثیر می گذارد. به طور کلی، چندین نوع جداکننده معمولاً مورد استفاده وجود دارد، مانند جداکننده های تک لایه و چند لایه. فهمیده می شود که برخی شرکت های داخلی دی فراگم های کمی ضخیم تر را انتخاب خواهند کرد و برخی شرکت ها از دی افراگم هایی با ضخامت ۳۱ لایه استفاده می کنند. با توجه به آستانه فنی بالای تولید دیافراگم، هنوز شکافی بین فناوری دیافراگم باتری داخلی لیتیوم یون و کشورهای خارجی وجود دارد.
بر اساس داده ها، دیافراگم یک فیلم پلیمری شکل گرفته ویژه با ساختار میکروپور است. پس از جذب الکترولیت می تواند الکترودهای مثبت و منفی را منزوی کند تا از مدارهای کوتاه جلوگیری شود. در عین حال یک کانال میکروپور برای باتری لیتیوم یون فراهم می کند تا عملکرد شارژ و تخلیه و عملکرد نرخ را تحقق بخشد، و به هدایت یون های لیتیوم پی برد. هنگامی که باتری بیش از حد شارژ می شود یا دما تا حد زیادی تغییر می کند، جداکننده هدایت جریان را از طریق منفذ بسته مسدود می کند تا از انفجار جلوگیری کند.
