Som kernekomponent i ny energi skal opladnings- og afladningsprocessen af lithiumbatterier
I 2018 er feltet af nye energibiler fyldt med krudt, og lang batterilevetid er blevet en tung opgave for forskellige bilfirmaer at konkurrere om hjemmemarkedet. Store bilfirmaer tiltrækker flere og flere high-end forbrugere med nye modeller med ultra-lang batterilevetid. I slutningen af februar blev Denza 500 officielt afsløret; i slutningen af marts lancerede Geely officielt den nye Emgrand EV450-model; I begyndelsen af april lancerede BYD tre nye modeller, Qin EV450, e5450 og Song EV400, med en batterilevetid på mere end 400 kilometer.
Men fra et teknisk synspunkt er strømbatteriet kernen og nøglen til at bestemme elbilernes ultralange batterilevetid. Under de to opladningsmetoder for langsom opladning og DC hurtig opladning som et eksempel kan den korrekte og passende brugsmetode ikke kun maksimere strømforbruget på batteriet, men også forlænge batteriets levetid. Set ud fra videns popularisering er det på grundlag af det nuværende energitæthedsteknologiniveau for effektbatterier nødvendigt at lade forbrugerne forstå opladnings- og afladningsprocessen af strømbatterier og forskellige batterimaterialers indflydelse på opladnings- og afladningskapaciteten for at dyrke korrekte brugsvaner og forlænge strømmen Batteriets levetid sikrer elbilens langtidsholdbare batterilevetid.
Opladnings- og udledningselektroner undslipper hinanden
På nuværende tidspunkt er der to populære typer af el-batterier, der anvendes af store elbil virksomheder, den ene er lithium jern fosfat batteri, og den anden er ternary lithium batteri. Men uanset hvilken type batteri det er, kan opladningsprocessen groft opdeles i de følgende fire faser, nemlig den konstante strømopladningsfase, den konstante spændingsladningsfase, den fulde opladningsfase og den flydende opladningsfase.
I den konstante strømladningsfase holdes opladningsstrømmen konstant, opladningskapaciteten øges hurtigt, og batterispændingen øges også. I den konstante spændingsopladningsfase, som navnet antyder, forbliver opladningsspændingen konstant. Selvom den ladede kapacitet vil fortsætte med at stige, vil batterispændingen stige langsomt, og ladestrømmen vil også falde. Når batteriet er fuldt opladet, falder ladestrømmen under flydestrømn, og opladerens opladningsspænding falder til flydespændingen. Under floatopladningsfasen forbliver opladningsspændingen ved flydespændingen.
Opladnings- og afladningsprocessen af lithium-ion-batterier er processen med intercalation og deintercalation af lithiumioner. I processen med intercalation og deintercalation af lithiumioner ledsages den af intercalation og deintercalation af elektroner svarende til lithiumioner (normalt repræsenteres den positive elektrode ved intercalation eller deintercalation, og den negative elektrode repræsenteres ved intercalation eller deintercalation). Under hele opladningsprocessen vil elektronerne på den positive elektrode løbe til den negative elektrode gennem det ydre kredsløb, og de positive lithiumioner Li+ vil passere fra den positive elektrode gennem elektrolytten gennem mellemgulvet materiale, og endelig nå den negative elektrode, hvor de bliver og kombinere med de "residente" elektroner Sammen, det reduceres til Li indlejret i kulstofmaterialet af den negative elektrode. Dataene viser, at kulstof som den negative elektrode har en lagdelt struktur, og det har mange mikroporer. Lithiumionerne, der når den negative elektrode, er indlejret i mikroporerne i kulstoflaget. Jo flere lithiumioner er indlejret, jo højere er opladningskapaciteten.
Tværtimod, når batteriet aflades (det vil sige processen med at bruge batteriet), mister Li indlejret i det negative elektrode kulstofmateriale elektroner, elektronerne på den negative elektrode "bevæger sig" til den positive elektrode gennem det ydre kredsløb, og den positive lithium-ion Li + krydser elektrolytten fra den negative elektrode, Det krydser separatormaterialet, når den positive elektrode og kombineres med de "residente" elektronelektroner. Ligeledes, jo flere lithiumioner vendte tilbage til den positive elektrode, jo højere kapacitet af udledningen.
Fire materialer, der skal sikre effektivitet
Hvilken rolle spiller forskellige nøglematerialer (såsom positive elektrodematerialer, negative elektrodematerialer, membraner, elektrolytter osv.) i processen med opladning og afladning af effektbatterier?
Den første er det positive elektrodemateriale. For så vidt angår det positive elektrodemateriale, er det aktive materiale generelt lithiummanganat eller lithiumkobolt, lithium nikkelkoboltmanganat og andre materialer. Mainstream-produkterne bruger for det meste lithium jernphosphat.
Den anden er det negative elektrodemateriale. Det negative elektrodemateriale er groft opdelt i kulstof negativ elektrode, tin-baseret negativ elektrode, lithium overgang metalnitrid negativ elektrode, legering negativ elektrode, nano-skala negativ elektrode, og nano-materialer. Blandt dem er de negative elektrodematerialer, der faktisk anvendes i lithium-ion-batterier, dybest set kulstofmaterialer, såsom kunstig grafit, naturlig grafit, mesofase carbonmikrosfærer, petroleum koks, kulfiber, pyrolyse harpiks carbon osv. Hvad angår nanooxidmaterialer, forlyder det, at nogle virksomheder ifølge den seneste markedsudviklingstendens for den nye energiindustri for lithiumbatterier i 2009 er begyndt at bruge nano-titaniumoxid og nano-siliciumoxid til at tilføje traditionelle grafit-, tinoxid- og kulstofnanorør. , hvilket i høj grad forbedrer opladningskapaciteten og antallet af opladningsafladningstider for lithiumbatterier.
Den tredje er en elektrolytopløsning, normalt et lithiumsalt, såsom lithiumperchlorat (LiClO4), lithium hexafluorophosphat (LiPF6), lithium tetrafluoroborat (LiBF4) og lignende. Da batteriets arbejdsspænding er meget højere end vandets nedbrydningsspænding, anvendes organiske opløsningsmidler ofte i lithium-ion-batterier. Organiske opløsningsmidler ødelægger imidlertid ofte strukturen af grafit under opladning, hvilket får den til at skrælle af og danne en solid elektrolytfilm på overfladen, hvilket resulterer i elektrode passivering. . Det kan også medføre sikkerhedsproblemer såsom brændbarhed og eksplosion.
Den fjerde er separatoren. Som en af de vigtigste komponenter i batteriet bestemmer fordelene ved separatorydelsen batteriets grænsefladestruktur og interne modstand, hvilket igen påvirker batteriets kapacitet, cyklusydelse, opladnings- og afladningsstrømstæthed og andre nøgleegenskaber. Generelt er der flere typer almindeligt anvendte separatorer, såsom enkeltlags- og flerlagsseparatorer. Det er underforstået, at nogle indenlandske virksomheder vil vælge lidt tykkere membraner, og nogle virksomheder bruger membraner med en tykkelse på 31 lag. På grund af den høje tekniske tærskel for membranproduktion er der stadig en vis kløft mellem indenlandsk lithium-ion-batterimembranteknologi og fremmede lande.
Ifølge dataene er mellemgulvet en specielt dannet polymerfilm med en mikroporlig struktur. Efter at have absorberet elektrolytten kan den isolere de positive og negative elektroder for at forhindre kortslutninger. Samtidig giver det en mikroporlig kanal til lithium-ion-batteriet til at realisere opladnings- og afladningsfunktionen og hastighedsydelsen og realisere ledning af lithiumioner. Når batteriet er overopladet, eller temperaturen ændrer sig meget, blokerer separatoren den aktuelle ledning gennem lukkede porer for at forhindre eksplosion.
