Som kärnkomponenten i ny energi, laddnings- och urladdningsprocessen för kraftlitiumbatterier
Under 2018 är området för nya energifordon fullt av krut, och lång batteritid har blivit en tung uppgift för olika bilföretag att konkurrera om den inhemska marknaden. Stora bilföretag lockar fler och fler avancerade-kunder med nya modeller med ultra-lång batteritid. I slutet av februari avtäcktes Denza 500 officiellt; i slutet av mars lanserade Geely officiellt den nya modellen Emgrand EV450; i början av april lanserade BYD tre nya modeller, Qin EV450, e5450 och Song EV400, med en batteritid på över 400 kilometer.
Men ur teknisk synvinkel är kraftbatteriet kärnan och nyckeln till att bestämma den ultra-långa batteritiden för elfordon. Med de två laddningsmetoderna AC-långladdning och DC-snabbladdning som ett exempel, kan den korrekta och lämpliga användningsmetoden inte bara maximera kraften hos strömbatteriet, utan också förlänga batteriets livslängd. Ur ett kunskapspopulariseringsperspektiv, på grundval av den nuvarande energidensitetstekniknivån för kraftbatterier, är det nödvändigt att låta konsumenterna förstå laddnings- och urladdningsprocessen för kraftbatterier och påverkan av olika batterimaterial på laddnings- och urladdningskapaciteten, för att odla korrekta användningsvanor och förlänga kraften Batteriets livslängd säkerställer den långa-batteritiden för elfordonet.
Laddnings- och urladdningselektroner flyr från varandra
För närvarande finns det två populära typer av batterier som används av stora elbilsföretag, det ena är ett litiumjärnfosfatbatteri och det andra är ett ternärt litiumbatteri. Men oavsett vilken typ av batteri det är, kan laddningsprocessen grovt delas in i följande fyra steg, nämligen konstantströmsladdningssteget, konstantspänningsladdningssteget, fullladdningssteget och det flytande laddningssteget.
I konstantströmsladdningssteget hålls laddningsströmmen konstant, laddningskapaciteten ökar snabbt och batterispänningen ökar också. I konstantspänningsladdningssteget, som namnet antyder, kommer laddningsspänningen att förbli konstant. Även om den laddade kapaciteten kommer att fortsätta att öka, kommer batterispänningen att stiga långsamt och laddningsströmmen minskar också. När batteriet är fulladdat sjunker laddningsströmmen under flytströmmen och laddarens laddningsspänning sjunker till flytspänningen. Under float-laddningsfasen förblir laddningsspänningen vid float-spänningen.
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.
Fyra material för att säkerställa effektivitet
Vilken roll spelar olika nyckelmaterial (såsom positiva elektrodmaterial, negativa elektrodmaterial, membran, elektrolyter, etc.) i processen för laddning och urladdning av batterier?
Den första är det positiva elektrodmaterialet. Vad beträffar det positiva elektrodmaterialet är det aktiva materialet i allmänhet litiummanganat eller litiumkoboltat, litiumnickelkoboltmanganat och andra material. De vanliga produkterna använder mest litiumjärnfosfat.
Det andra är det negativa elektrodmaterialet. Det negativa elektrodmaterialet är grovt uppdelat i kolnegativ elektrod, tenn-baserad negativ elektrod, litiumövergångsmetallnitrid negativ elektrod, legeringsnegativ elektrod, nano-negativ elektrod och nano- material. Bland dem är de negativa elektrodmaterial som faktiskt används i litium-jonbatterier i grunden kolmaterial, såsom konstgjord grafit, naturlig grafit, mesofas-kolmikrosfärer, petroleumkoks, kolfiber, pyrolyshartskol, etc. Så långt som När det gäller nano-oxidmaterial, rapporteras det att enligt den senaste marknadsutvecklingstrenden för nyenergiindustrin för litiumbatterier 2009, har vissa företag börjat använda nano-titanoxid och nano{{7 }}kiseloxid för att lägga till traditionella grafit-, tennoxid- och kolnanorör. , vilket avsevärt förbättrar laddnings-urladdningskapaciteten och antalet laddnings-urladdningstider för litiumbatterier.
Den tredje är en elektrolytlösning, vanligtvis ett litiumsalt, såsom litiumperklorat (LiClO4), litiumhexafluorfosfat (LiPF6), litiumtetrafluoroborat (LiBF4) och liknande. Eftersom batteriets arbetsspänning är mycket högre än sönderdelningsspänningen för vatten, används ofta organiska lösningsmedel i litium-jonbatterier. Organiska lösningsmedel förstör emellertid ofta grafitens struktur under laddning, vilket gör att den lossnar och bildar en fast elektrolytfilm på ytan, vilket resulterar i elektrodpassivering. . Det kan också medföra säkerhetsproblem som brandfarlighet och explosion.
Den fjärde är separatorn. Som en av batteriets nyckelkomponenter bestämmer fördelarna med separatorprestanda gränssnittsstrukturen och det interna motståndet hos batteriet, vilket i sin tur påverkar batterikapaciteten, cykelprestanda, laddnings- och urladdningsströmtäthet och andra nyckelegenskaper. Generellt sett finns det flera typer av vanligt använda separatorer, till exempel enkel--lager och fler-lagerseparatorer. Det är underförstått att vissa inhemska företag kommer att välja något tjockare membran, och vissa företag använder membran med en tjocklek på 31 lager. På grund av den höga tekniska tröskeln för membranproduktion finns det fortfarande en viss klyfta mellan inhemsk litium-jonbatterimembranteknologi och främmande länder.
Enligt uppgifterna är diafragman en speciellt framställd polymerfilm med en mikroporös struktur. Efter att ha absorberat elektrolyten kan den isolera de positiva och negativa elektroderna för att förhindra kortslutning. Samtidigt tillhandahåller den en mikroporös kanal för litium-jonbatteriet för att realisera laddnings- och urladdningsfunktionen och hastighetsprestanda, och realisera ledningen av litiumjoner. När batteriet är överladdat eller temperaturen ändras kraftigt, blockerar separatorn strömledning genom slutna porer för att förhindra explosion.
