Som kjernekomponenten i ny energi, lade- og utladingsprosessen til kraftlitiumbatteri
I 2018 er feltet for nye energikjøretøyer fullt av krutt, og lang batterilevetid har blitt en tung plikt for ulike bilselskaper å konkurrere om hjemmemarkedet. Store bilselskaper tiltrekker seg flere og flere high-forbrukere med nye modeller med ultra-lang batterilevetid. I slutten av februar ble Denza 500 offisielt avduket; i slutten av mars lanserte Geely offisielt den nye Emgrand EV450-modellen; i begynnelsen av april lanserte BYD tre nye modeller, Qin EV450, e5450 og Song EV400, med en batterilevetid på over 400 kilometer.
Fra et teknisk synspunkt er imidlertid strømbatteriet kjernen og nøkkelen til å bestemme den ultra-lange batterilevetiden til elektriske kjøretøy. Ved å ta de to lademetodene AC langsom lading og DC hurtiglading som et eksempel, kan den riktige og passende bruksmetoden ikke bare maksimere kraften til strømbatteriet, men også forlenge levetiden til batteriet. Fra perspektivet av kunnskapspopularisering, på grunnlag av det nåværende energitetthetsteknologinivået til strømbatterier, er det nødvendig å la forbrukerne forstå lade- og utladingsprosessen til strømbatterier og påvirkningen av forskjellige batterimaterialer på lade- og utladingskapasiteten, for å dyrke riktige bruksvaner og forlenge kraften. Batteriets levetid sikrer den langvarige- batterilevetiden til det elektriske kjøretøyet.
Ladnings- og utladningselektroner slipper unna hverandre
For tiden er det to populære typer strømbatterier som brukes av store elektriske kjøretøyselskaper, det ene er litiumjernfosfatbatteri, og det andre er ternært litiumbatteri. Uansett hva slags batteri det er, kan ladeprosessen grovt deles inn i de følgende fire trinnene, nemlig konstantstrømladingstrinnet, konstantspenningsladetrinnet, fullladetrinnet og det flytende ladetrinnet.
I konstantstrømladestadiet holdes ladestrømmen konstant, ladekapasiteten øker raskt, og batterispenningen øker også. I konstantspenningsladestadiet, som navnet tilsier, vil ladespenningen forbli konstant. Selv om den ladede kapasiteten vil fortsette å øke, vil batterispenningen stige sakte og ladestrømmen vil også avta. Når batteriet er fulladet, synker ladestrømmen under flytebryterstrømmen, og laderens ladespenning synker til flytespenningen. Under float-ladingsfasen vil ladespenningen forbli på float-spenningen.
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.
Fire materialer for å sikre effektivitet
Hvilken rolle spiller ulike nøkkelmaterialer (som positive elektrodematerialer, negative elektrodematerialer, membraner, elektrolytter osv.) i prosessen med å lade og utlade strømbatterier?
Den første er det positive elektrodematerialet. Når det gjelder det positive elektrodematerialet, er det aktive materialet generelt litiummanganat eller litiumkoboltat, litiumnikkelkoboltmanganat og andre materialer. De vanlige produktene bruker for det meste litiumjernfosfat.
Det andre er det negative elektrodematerialet. Det negative elektrodematerialet er grovt delt inn i karbonnegativ elektrode, tinn-basert negativ elektrode, litiumovergangsmetallnitrid negativ elektrode, legeringsnegativ elektrode, nano-negativ elektrode og nano- materialer. Blant dem er de negative elektrodematerialene som faktisk brukes i litium-ionbatterier i utgangspunktet karbonmaterialer, som kunstig grafitt, naturlig grafitt, mesofase-karbonmikrokuler, petroleumskoks, karbonfiber, pyrolyseharpikskarbon, etc. Så langt som nano-oksidmaterialer er bekymret, rapporteres det at i henhold til den siste markedsutviklingstrenden for ny energiindustri for litiumbatterier i 2009, har noen selskaper begynt å bruke nano-titanoksid og nano{{7 }}silisiumoksid for å legge til tradisjonell grafitt, tinnoksid og karbon-nanorør. , noe som forbedrer lade-utladingskapasiteten og antall lade-utladingstider for litiumbatterier.
Den tredje er en elektrolyttløsning, vanligvis et litiumsalt, slik som litiumperklorat (LiClO4), litiumheksafluorfosfat (LiPF6), litiumtetrafluorborat (LiBF4) og lignende. Siden arbeidsspenningen til batteriet er mye høyere enn nedbrytningsspenningen til vann, brukes ofte organiske løsemidler i litium-ionbatterier. Imidlertid ødelegger organiske løsemidler ofte strukturen til grafitt under lading, noe som får den til å flasse av og danner en solid elektrolyttfilm på overflaten, noe som resulterer i elektrodepassivering. . Det kan også føre til sikkerhetsproblemer som brennbarhet og eksplosjon.
Den fjerde er separatoren. Som en av nøkkelkomponentene til batteriet bestemmer fordelene med separatorytelsen grensesnittstrukturen og den interne motstanden til batteriet, som igjen påvirker batterikapasiteten, syklusytelsen, lade- og utladningsstrømtettheten og andre nøkkelegenskaper. Generelt sett er det flere typer vanlig brukte skilletegn, for eksempel enkelt--lags- og flerlags--separatorer. Det er forstått at noen innenlandske selskaper vil velge litt tykkere membraner, og noen selskaper bruker membraner med en tykkelse på 31 lag. På grunn av den høye tekniske terskelen for membranproduksjon, er det fortsatt et visst gap mellom innenlandsk litium-ionbatterimembranteknologi og utenlandske land.
I følge dataene er membranen en spesialformet polymerfilm med en mikroporøs struktur. Etter å ha absorbert elektrolytten, kan den isolere de positive og negative elektrodene for å forhindre kortslutning. Samtidig gir den en mikroporøs kanal for litium-ionbatteriet for å realisere lade- og utladingsfunksjonen og hastighetsytelsen, og realisere ledningen av litiumioner. Når batteriet er overladet eller temperaturen endres kraftig, blokkerer separatoren strømledning gjennom lukkede porer for å forhindre eksplosjon.
