كمكون أساسي للطاقة الجديدة ، عملية شحن وتفريغ بطارية الليثيوم
في عام 2018 ، امتلأ مجال مركبات الطاقة الجديدة بالبارود ، وأصبح عمر البطارية الطويل واجبًا ثقيلًا لشركات السيارات المختلفة للتنافس على السوق المحلية. تجذب كبرى شركات السيارات عددًا متزايدًا من المستهلكين - المتميزين بطرز جديدة تتميز بعمر بطارية طويل جدًا -. في نهاية فبراير ، تم الكشف رسمياً عن دينزا 500 ؛ في نهاية شهر مارس ، أطلقت جيلي رسميًا طراز Emgrand EV450 الجديد ؛ في بداية شهر أبريل ، أطلقت BYD ثلاثة طرازات جديدة ، Qin EV450 و e5450 و Song EV400 ، مع عمر بطارية يزيد عن 400 كيلومتر.
ومع ذلك ، من وجهة نظر فنية ، تعد بطارية الطاقة هي الأساس والمفتاح لتحديد عمر البطارية الطويل جدًا - للسيارات الكهربائية. إذا أخذنا طريقتين للشحن البطيء للتيار المتردد والشحن السريع للتيار المستمر كمثال ، فإن طريقة الاستخدام الصحيحة والمناسبة لا يمكنها فقط زيادة طاقة بطارية الطاقة ، ولكن أيضًا لإطالة عمر خدمة البطارية. من منظور تعميم المعرفة ، على أساس مستوى تكنولوجيا كثافة الطاقة الحالية لبطاريات الطاقة ، من الضروري السماح للمستهلكين بفهم عملية شحن وتفريغ بطاريات الطاقة وتأثير مواد البطاريات المختلفة على قدرة الشحن والتفريغ ، لتنمية عادات الاستخدام الصحيحة وإطالة الطاقة ، تضمن خدمة عمر البطارية - عمر بطارية طويل الأمد للسيارة الكهربائية.
شحن وتفريغ الإلكترونات تهرب من بعضها البعض
في الوقت الحاضر ، هناك نوعان شائعان من بطاريات الطاقة التي تستخدمها كبرى شركات السيارات الكهربائية ، أحدهما بطارية ليثيوم الحديد والفوسفات ، والآخر هو بطارية الليثيوم الثلاثية. ومع ذلك ، بغض النظر عن نوع البطارية ، يمكن تقسيم عملية الشحن تقريبًا إلى المراحل الأربع التالية ، وهي مرحلة شحن التيار المستمر ، ومرحلة شحن الجهد الثابت ، ومرحلة الشحن الكامل ، ومرحلة الشحن العائم.
في مرحلة الشحن للتيار الثابت ، يظل تيار الشحن ثابتًا ، وتزداد سعة الشحن بسرعة ، ويزداد جهد البطارية أيضًا. في مرحلة شحن الجهد المستمر ، كما يوحي الاسم ، سيظل جهد الشحن ثابتًا. على الرغم من أن السعة المشحونة ستستمر في الزيادة ، إلا أن جهد البطارية سيرتفع ببطء وسيقل تيار الشحن أيضًا. عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل ، ينخفض تيار الشحن إلى ما دون تيار تحويل التعويم ، وينخفض جهد شحن الشاحن إلى جهد الطفو. أثناء مرحلة شحن الطفو ، سيبقى جهد الشحن عند جهد الطفو.
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.
أربع مواد لضمان الكفاءة
ما الدور الذي تلعبه المواد الرئيسية المختلفة (مثل مواد القطب الموجب ، ومواد القطب السالب ، والأغشية ، والإلكتروليتات ، وما إلى ذلك) في عملية شحن وتفريغ بطاريات الطاقة؟
الأول هو مادة القطب الموجب. بقدر ما يتعلق الأمر بمادة القطب الموجب ، فإن المادة الفعالة هي بشكل عام منغنات الليثيوم أو كوبالتات الليثيوم ، ومنغنات الليثيوم والنيكل والكوبالت وغيرها من المواد. تستخدم المنتجات الرئيسية في الغالب فوسفات حديد الليثيوم.
والثاني هو مادة القطب السالب. تنقسم مادة القطب السالب تقريبًا إلى قطب كربون سالب ، وقطب سالب قائم على القصدير - ، وقطب سالب من نيتريد معدني انتقالي لليثيوم ، وقطب كهربي سالب سبيكة ، وقطب سالب نانو - وقطب نانو - المواد. من بينها ، مواد القطب السالب المستخدمة فعليًا في بطاريات أيونات الليثيوم - هي في الأساس مواد كربونية ، مثل الجرافيت الاصطناعي ، والجرافيت الطبيعي ، والكريات الدقيقة الكربونية متوسطة الطور ، وفحم الكوك ، وألياف الكربون ، وراتنج الكربون الانحلال الحراري ، وما إلى ذلك. مواد أكسيد النانو - المعنية ، أفيد أنه وفقًا لاتجاه تطوير السوق الأخير لصناعة الطاقة الجديدة لبطاريات الليثيوم في عام 2009 ، بدأت بعض الشركات في استخدام - نانو أكسيد التيتانيوم والنانو {{7 }} أكسيد السيليكون لإضافة الجرافيت التقليدي وأكسيد القصدير والأنابيب النانوية الكربونية. ، مما أدى إلى تحسين كبير في سعة الشحن - وعدد مرات تفريغ الشحن - لبطاريات الليثيوم.
والثالث هو محلول إلكتروليت ، وعادة ما يكون ملح الليثيوم ، مثل بيركلورات الليثيوم (LiClO4) ، سداسي فلورو الفوسفات الليثيوم (LiPF6) ، الليثيوم رباعي فلورو بورات (LiBF4) ، وما شابه ذلك. نظرًا لأن جهد التشغيل للبطارية أعلى بكثير من جهد تحلل الماء ، غالبًا ما تستخدم المذيبات العضوية في بطاريات أيونات الليثيوم - ، ولكن المذيبات العضوية غالبًا ما تدمر بنية الجرافيت أثناء الشحن ، مما يؤدي إلى تقشرها ، وتشكيل فيلم إلكتروليت صلب على سطحه ، مما يؤدي إلى تخميل القطب. . قد يؤدي أيضًا إلى حدوث مشكلات تتعلق بالسلامة مثل القابلية للاشتعال والانفجار.
الرابع هو الفاصل. كأحد المكونات الرئيسية للبطارية ، تحدد مزايا أداء الفاصل هيكل الواجهة والمقاومة الداخلية للبطارية ، والتي بدورها تؤثر على سعة البطارية ، وأداء الدورة ، وكثافة تيار الشحن والتفريغ وغيرها من الخصائص الرئيسية. بشكل عام ، هناك عدة أنواع من الفواصل شائعة الاستخدام ، مثل فواصل الطبقات - المفردة - والفواصل متعدد الطبقات. من المفهوم أن بعض الشركات المحلية ستختار أغشية أكثر سمكًا ، وبعض الشركات تستخدم أغشية بسمك 31 طبقة. نظرًا للعتبة التقنية العالية لإنتاج الغشاء ، لا تزال هناك فجوة بين تقنية غشاء بطارية أيون الليثيوم المحلية - والبلدان الأجنبية.
وفقًا للبيانات ، فإن الحجاب الحاجز عبارة عن فيلم بوليمر مكون خصيصًا له هيكل صغير يسهل اختراقه. بعد امتصاص المنحل بالكهرباء ، يمكنه عزل الأقطاب الموجبة والسالبة لمنع حدوث قصر في الدائرة. في الوقت نفسه ، توفر قناة صغيرة يسهل اختراقها لبطارية أيونات الليثيوم - لتحقيق وظيفة الشحن والتفريغ ومعدل الأداء ، وتحقيق توصيل أيونات الليثيوم. عندما يتم شحن البطارية بشكل زائد أو تتغير درجة الحرارة بشكل كبير ، يقوم الفاصل بحظر التوصيل الحالي من خلال المسام المغلقة لمنع الانفجار.
