Como o componente principal da nova energia, o processo de carregamento e descarregamento da bateria de lítio
Em 2018, o campo de veículos de nova energia está cheio de pólvora, e a longa duração da bateria tornou-se um trabalho pesado para várias empresas automobilísticas competirem pelo mercado doméstico. As principais empresas automobilísticas estão atraindo cada vez mais consumidores-de ponta com novos modelos com bateria de duração ultra-longa. No final de fevereiro, o Denza 500 foi apresentado oficialmente; no final de março, a Geely lançou oficialmente o novo modelo Emgrand EV450; no início de abril, a BYD lançou três novos modelos, Qin EV450, e5450 e Song EV400, com duração de bateria de mais de 400 quilômetros.
No entanto, do ponto de vista técnico, a bateria de energia é o núcleo e a chave para determinar a duração ultra{0}}longa da bateria de veículos elétricos. Tomando os dois métodos de carregamento de carregamento lento CA e carregamento rápido CC como exemplo, o método de uso correto e apropriado pode não apenas maximizar a potência da bateria de energia, mas também prolongar a vida útil da bateria. Do ponto de vista da popularização do conhecimento, com base no nível atual da tecnologia de densidade de energia das baterias de energia, é necessário que os consumidores entendam o processo de carga e descarga das baterias de energia e a influência dos diversos materiais da bateria na capacidade de carga e descarga, para cultivar hábitos de uso corretos e prolongar a potência A vida útil da bateria garante a longa-vida útil da bateria do veículo elétrico.
Elétrons de carga e descarga escapam um do outro
Atualmente, existem dois tipos populares de baterias de energia usadas pelas principais empresas de veículos elétricos, uma é a bateria de fosfato de ferro e lítio e a outra é a bateria de lítio ternária. No entanto, independentemente do tipo de bateria, o processo de carregamento pode ser dividido aproximadamente nas quatro etapas a seguir, ou seja, o estágio de carregamento de corrente constante, o estágio de carregamento de tensão constante, o estágio de carregamento completo e o estágio de carregamento flutuante.
No estágio de carga de corrente constante, a corrente de carga é mantida constante, a capacidade de carga aumenta rapidamente e a tensão da bateria também aumenta. Na etapa de carregamento de tensão constante, como o nome indica, a tensão de carregamento permanecerá constante. Embora a capacidade de carga continue a aumentar, a tensão da bateria aumentará lentamente e a corrente de carga também diminuirá. Quando a bateria está totalmente carregada, a corrente de carga cai abaixo da corrente de comutação de flutuação e a tensão de carga do carregador cai para a tensão de flutuação. Durante a fase de carga flutuante, a tensão de carga permanecerá na tensão flutuante.
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.
Quatro materiais para garantir a eficiência
Que papel desempenham vários materiais-chave (como materiais de eletrodos positivos, materiais de eletrodos negativos, diafragmas, eletrólitos, etc.) no processo de carregamento e descarregamento de baterias de energia?
O primeiro é o material do eletrodo positivo. No que diz respeito ao material do eléctrodo positivo, o material activo é geralmente manganato de lítio ou cobalto de lítio, manganato de cobalto-níquel de lítio e outros materiais. Os principais produtos usam principalmente fosfato de ferro de lítio.
O segundo é o material do eletrodo negativo. O material do eletrodo negativo é dividido aproximadamente em eletrodo negativo de carbono, eletrodo negativo à base de estanho-, eletrodo negativo de nitreto de metal de transição de lítio, eletrodo negativo de liga, eletrodo negativo de nano-escala e nano- materiais. Entre eles, os materiais de eletrodos negativos realmente usados em baterias de-íon de lítio são basicamente materiais de carbono, como grafite artificial, grafite natural, microesferas de carbono mesofase, coque de petróleo, fibra de carbono, carbono de resina de pirólise, etc. materiais de nano-óxido estão preocupados, é relatado que, de acordo com a mais recente tendência de desenvolvimento do mercado de bateria de lítio nova indústria de energia em 2009, algumas empresas começaram a usar nano-óxido de titânio e nano{{7 }}óxido de silício para adicionar grafite tradicional, óxido de estanho e nanotubos de carbono. , melhorando consideravelmente a-capacidade de descarga e o número de cargas-tempos de descarga de baterias de lítio.
A terceira é uma solução eletrolítica, geralmente um sal de lítio, como perclorato de lítio (LiClO4), hexafluorofosfato de lítio (LiPF6), tetrafluoroborato de lítio (LiBF4) e semelhantes. Como a tensão de trabalho da bateria é muito maior do que a tensão de decomposição da água, solventes orgânicos são frequentemente usados em baterias de íon de lítio-. No entanto, os solventes orgânicos geralmente destroem a estrutura do grafite durante o carregamento, fazendo com que ele se desprenda e forme um filme sólido de eletrólito em sua superfície, resultando na passivação do eletrodo. . Também pode trazer problemas de segurança, como inflamabilidade e explosão.
O quarto é o separador. Como um dos principais componentes da bateria, as vantagens do desempenho do separador determinam a estrutura da interface e a resistência interna da bateria, que por sua vez afeta a capacidade da bateria, o desempenho do ciclo, a densidade de corrente de carga e descarga e outras características importantes. De um modo geral, existem vários tipos de separadores comumente usados, como separadores de-camada única e de várias-camadas. Entende-se que algumas empresas nacionais escolherão diafragmas um pouco mais grossos e algumas empresas usam diafragmas com espessura de 31 camadas. Devido ao alto limite técnico da produção de diafragmas, ainda há alguma lacuna entre a tecnologia de diafragma de baterias de íon de lítio domésticas- e países estrangeiros.
De acordo com os dados, o diafragma é um filme de polímero especialmente formado com uma estrutura microporosa. Depois de absorver o eletrólito, pode isolar os eletrodos positivos e negativos para evitar curtos-circuitos. Ao mesmo tempo, fornece um canal microporoso para a bateria de-íon de lítio realizar a função de carga e descarga e o desempenho da taxa, além de realizar a condução de íons de lítio. Quando a bateria está sobrecarregada ou a temperatura muda muito, o separador bloqueia a condução de corrente através de poros fechados para evitar explosão.
