به عنوان جزء اصلی انرژی جدید، فرآیند شارژ و تخلیه باتری لیتیومی قدرت است

به عنوان جزء اصلی انرژی جدید، فرآیند شارژ و تخلیه باتری لیتیومی قدرت است

در سال 2018، عرصه خودروهای انرژی نو مملو از باروت است و عمر طولانی باتری به وظیفه سنگینی برای شرکت های مختلف خودروسازی برای رقابت برای بازار داخلی تبدیل شده است. شرکت‌های بزرگ خودروسازی با مدل‌های جدید-با عمر باتری فوق‌العاده{1}}مصرف‌کنندگان نهایی-بالا و بیشتری را جذب می‌کنند. در پایان ماه فوریه، دنزا 500 به طور رسمی رونمایی شد. در پایان ماه مارس، جیلی به طور رسمی مدل جدید Emgrand EV450 را معرفی کرد. در ابتدای ماه آوریل، BYD سه مدل جدید Qin EV450، e5450 و Song EV400 را با عمر باتری بیش از 400 کیلومتر روانه بازار کرد.

با این حال، از نقطه نظر فنی، باتری نیرو هسته و کلید تعیین عمر باتری فوق‌العاده-خودروهای الکتریکی است. با در نظر گرفتن دو روش شارژ شارژ آهسته AC و شارژ سریع DC، روش استفاده صحیح و مناسب نه تنها می تواند قدرت باتری را به حداکثر برساند، بلکه طول عمر باتری را نیز افزایش می دهد. از منظر رواج دانش، بر اساس سطح فناوری فعلی چگالی انرژی باتری‌های قدرت، لازم است به مصرف‌کنندگان اجازه دهیم فرآیند شارژ و دشارژ باتری‌های برق و تأثیر مواد مختلف باتری بر ظرفیت شارژ و دشارژ را درک کنند. به منظور ایجاد عادات صحیح استفاده و افزایش قدرت عمر مفید باتری، عمر طولانی{1} باتری وسیله نقلیه الکتریکی را تضمین می کند.

الکترون های شارژ و تخلیه از یکدیگر فرار می کنند

در حال حاضر دو نوع باتری محبوب توسط شرکت‌های بزرگ خودروهای الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، یکی باتری لیتیوم فسفات آهن و دیگری باتری لیتیومی سه تایی. با این حال، مهم نیست که چه نوع باتری باشد، فرآیند 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 همانطور که از نامش پیداست ولتاژ شارژ ثابت می ماند. اگرچه ظرفیت شارژ همچنان افزایش می یابد، ولتاژ باتری به آرامی افزایش می یابد و جریان شارژ نیز کاهش می یابد. هنگامی که باتری به طور کامل شارژ می شود، جریان شارژ به زیر جریان سوئیچینگ شناور می رسد و ولتاژ شارژ شارژر به ولتاژ شناور کاهش می یابد. در مرحله شارژ شناور، ولتاژ شارژ در ولتاژ شناور باقی می ماند.

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.

چهار ماده برای اطمینان از کارایی

مواد کلیدی مختلف (مانند مواد الکترود مثبت، مواد الکترود منفی، دیافراگم ها، الکترولیت ها و غیره) چه نقشی در فرآیند شارژ و دشارژ باتری های برق دارند؟

اولین ماده الکترود مثبت است. تا آنجا که به مواد الکترود مثبت مربوط می شود، ماده فعال به طور کلی لیتیوم منگنات یا لیتیوم کبالتات، لیتیوم نیکل کبالت منگنات و مواد دیگر است. محصولات اصلی عمدتاً از فسفات آهن لیتیوم استفاده می کنند.

دوم ماده الکترود منفی است. مواد الکترود منفی تقریباً به الکترود منفی کربن، الکترود منفی مبتنی بر قلع-الکترود منفی نیترید فلز واسطه لیتیوم، الکترود منفی آلیاژی، نانو-الکترود منفی مقیاس و نانو- تقسیم می‌شود. مواد. در میان آنها، مواد الکترود منفی که در باتری‌های لیتیوم{3} یون استفاده می‌شوند، اساساً مواد کربنی هستند، مانند گرافیت مصنوعی، گرافیت طبیعی، میکروکره‌های کربن مزوفاز، کک نفتی، فیبر کربن، کربن رزین پیرولیز و غیره. نانو{4}}مواد اکسیدی نگران هستند، گزارش شده است که با توجه به آخرین روند توسعه بازار صنعت انرژی نو باتری های لیتیومی در سال 2009، برخی از شرکت ها شروع به استفاده از نانو-اکسید تیتانیوم و نانو کرده اند{{7 }}اکسید سیلیکون برای افزودن گرافیت سنتی، اکسید قلع و نانولوله‌های کربنی. ، ظرفیت شارژ-و تعداد دفعات شارژ-دشارژ باتری های لیتیومی را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

سومین محلول الکترولیت، معمولاً یک نمک لیتیوم، مانند پرکلرات لیتیوم (LiClO4)، هگزافلوئوروفسفات لیتیوم (LiPF6)، تترا فلوئوروبورات لیتیوم (LiBF4) و مانند آن است. از آنجایی که ولتاژ کار باتری بسیار بیشتر از ولتاژ تجزیه آب است، حلال‌های آلی اغلب در باتری‌های لیتیوم{3} یونی استفاده می‌شوند. با این حال، حلال‌های آلی اغلب ساختار گرافیت را در طول شارژ از بین می‌برند و باعث می‌شوند که پوست کنده شود و یک لایه الکترولیت جامد روی سطح آن تشکیل شود و در نتیجه الکترود غیرفعال 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 دشارژ و سایر ویژگی های کلیدی تأثیر می گذارد. به طور کلی، چندین نوع جداکننده رایج وجود دارد، مانند جداکننده‌های تک لایه و چند لایه. مشخص است که برخی از شرکت های داخلی دیافراگم های کمی ضخیم تر را انتخاب می کنند و برخی از شرکت ها از دیافراگم هایی با ضخامت 31 لایه استفاده می کنند. با توجه به آستانه فنی بالای تولید دیافراگم، هنوز فاصله ای بین فناوری دیافراگم باتری لیتیوم{3} یون داخلی و کشورهای خارجی وجود دارد.

با توجه به داده ها، دیافراگم یک فیلم پلیمری خاص با ساختار میکرو متخلخل است. پس از جذب الکترولیت، می تواند الکترودهای مثبت و منفی را برای جلوگیری از اتصال کوتاه جدا کند. در عین حال، یک کانال ریز متخلخل برای باتری لیتیوم{0} یونی فراهم می کند تا عملکرد شارژ و دشارژ و سرعت عملکرد را درک کند و هدایت یون های لیتیوم را درک کند. هنگامی که باتری بیش از حد شارژ می شود یا دما به شدت تغییر می کند، جداکننده هدایت جریان را از طریق منافذ بسته مسدود می کند تا از انفجار جلوگیری شود.