Là thành phần cốt lõi của năng lượng mới, quá trình sạc và xả pin lithium năng lượng
Năm 2018, lĩnh vực xe năng lượng mới đầy thuốc súng, và tuổi thọ pin dài đã trở thành một nhiệm vụ nặng nề đối với các công ty xe hơi khác nhau để cạnh tranh cho thị trường trong nước. Các công ty xe hơi lớn đang thu hút ngày càng nhiều người tiêu dùng cao cấp với các mẫu xe mới với thời lượng pin siêu dài. Vào cuối tháng 2, Denza 500 đã chính thức được công bố; vào cuối tháng 3, Geely chính thức ra mắt mẫu Emgrand EV450 mới; vào đầu tháng 4, BYD đã ra mắt ba mẫu xe mới là Qin EV450, e5450 và Song EV400, với thời lượng pin hơn 400 km.
Tuy nhiên, từ quan điểm kỹ thuật, pin nguồn là cốt lõi và chìa khóa để xác định tuổi thọ pin siêu dài của xe điện. Lấy hai phương pháp sạc chậm AC và sạc nhanh DC làm ví dụ, phương pháp sử dụng chính xác và phù hợp không chỉ có thể tối đa hóa sức mạnh của pin điện, mà còn kéo dài tuổi thọ của pin. Từ góc độ phổ biến kiến thức, trên cơ sở mức độ công nghệ mật độ năng lượng hiện tại của pin điện, cần phải cho người tiêu dùng hiểu được quá trình sạc và xả của pin điện và ảnh hưởng của các vật liệu pin khác nhau đối với khả năng sạc và xả, để nuôi dưỡng thói quen sử dụng chính xác và kéo dài tuổi thọ của pin đảm bảo tuổi thọ pin lâu dài của xe điện.
Các electron sạc và xả thoát ra lẫn nhau
Hiện nay, có hai loại pin điện phổ biến được sử dụng bởi các công ty xe điện lớn, một là pin lithium iron phosphate và loại còn lại là pin lithium ternary. Tuy nhiên, bất kể đó là loại pin nào, quá trình sạc có thể được chia thành bốn giai đoạn sau, cụ thể là giai đoạn sạc dòng điện liên tục, giai đoạn sạc điện áp liên tục, giai đoạn sạc đầy và giai đoạn sạc nổi.
Trong giai đoạn sạc dòng điện liên tục, dòng sạc được giữ không đổi, công suất sạc tăng nhanh và điện áp pin cũng tăng lên. Trong giai đoạn sạc điện áp liên tục, như tên gọi, điện áp sạc sẽ không đổi. Mặc dù công suất sạc sẽ tiếp tục tăng, điện áp pin sẽ tăng chậm và dòng sạc cũng sẽ giảm. Khi pin được sạc đầy, dòng sạc giảm xuống dưới dòng chuyển đổi phao và điện áp sạc bộ sạc giảm xuống điện áp nổi. Trong giai đoạn sạc phao, điện áp sạc sẽ vẫn ở điện áp nổi.
Quá trình sạc và xả pin lithium ion là quá trình xen kẽ và khử mùi của các ion lithium. Trong quá trình xen kẽ và tháo gỡ các ion lithium, nó đi kèm với sự xen kẽ và tháo gỡ của các electron tương đương với các ion lithium (thông thường điện cực dương được đại diện bằng cách xen kẽ hoặc tháo gỡ, và điện cực âm được thể hiện bằng cách xen kẽ hoặc tháo gỡ). Trong toàn bộ quá trình sạc, các electron trên điện cực dương sẽ chạy đến điện cực âm thông qua mạch bên ngoài và các ion lithium dương Li + sẽ đi từ điện cực dương qua chất điện phân, qua vật liệu màng và cuối cùng đạt đến điện cực âm, nơi chúng ở lại và kết hợp với các electron "cư trú" Cùng nhau, nó được giảm xuống Li nhúng trong vật liệu carbon của điện cực âm. Dữ liệu cho thấy carbon là điện cực âm có cấu trúc nhiều lớp và nó có nhiều vi bào tử. Các ion lithium đạt đến điện cực âm được nhúng trong các vi bào tử của lớp carbon. Càng nhiều ion lithium được nhúng, công suất sạc càng cao.
Ngược lại, khi pin được xả ra (nghĩa là quá trình sử dụng pin), Li được nhúng trong vật liệu carbon điện cực âm mất electron, các electron trên điện cực âm "di chuyển" đến điện cực dương qua mạch bên ngoài và lithium ion dương Li + vượt qua chất điện phân từ điện cực âm, Nó vượt qua vật liệu tách, đạt đến điện cực dương, và kết hợp với các electron electron "cư trú". Tương tự như vậy, càng nhiều ion lithium trở lại điện cực dương, khả năng xả càng cao.
Bốn vật liệu để đảm bảo hiệu quả
Các vật liệu quan trọng khác nhau (như vật liệu điện cực dương, vật liệu điện cực âm, màng ngăn, chất điện phân, v.v.) đóng vai trò gì trong quá trình sạc và xả pin điện?
Đầu tiên là vật liệu điện cực dương. Đối với vật liệu điện cực dương, vật liệu hoạt động thường là lithium manganate hoặc lithium cobaltate, lithium niken cobalt manganate và các vật liệu khác. Các sản phẩm chính chủ yếu sử dụng lithium iron phosphate.
Thứ hai là vật liệu điện cực âm. Vật liệu điện cực âm được chia thành điện cực âm carbon, điện cực âm dựa trên thiếc, điện cực âm kim loại chuyển tiếp lithium nitride điện cực âm, điện cực âm hợp kim, điện cực âm quy mô nano và vật liệu nano. Trong số đó, các vật liệu điện cực âm thực sự được sử dụng trong pin lithium-ion về cơ bản là vật liệu carbon, chẳng hạn như than chì nhân tạo, than chì tự nhiên, vi quyển carbon mesophase, than cốc dầu mỏ, sợi carbon, carbon nhựa pyrolysis carbon, v.v. Liên quan đến vật liệu oxit nano, theo xu hướng phát triển thị trường mới nhất của ngành công nghiệp năng lượng mới của pin lithium vào năm 2009, một số công ty đã bắt đầu sử dụng oxit nano-titan và oxit silicon nano để thêm than chì truyền thống, oxit thiếc và ống nano carbon. , cải thiện đáng kể khả năng xả sạc và số lần xả sạc của pin lithium.
Thứ ba là dung dịch điện giải, thường là muối lithium, chẳng hạn như lithium perchlorate (LiClO4), lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium tetrafluoroborate (LiBF4), và những thứ tương tự. Vì điện áp làm việc của pin cao hơn nhiều so với điện áp phân hủy của nước, dung môi hữu cơ thường được sử dụng trong pin lithium-ion, nhưng dung môi hữu cơ thường phá hủy cấu trúc của than chì trong quá trình sạc, khiến nó bong ra và tạo thành một màng điện phân rắn trên bề mặt của nó, dẫn đến thụ động điện cực. . Nó cũng có thể mang lại các vấn đề an toàn như dễ cháy và nổ.
Thứ tư là dải phân cách. Là một trong những thành phần chính của pin, những lợi thế của hiệu suất dải phân cách xác định cấu trúc giao diện và điện trở bên trong của pin, từ đó ảnh hưởng đến dung lượng pin, hiệu suất chu kỳ, mật độ dòng điện sạc và xả và các đặc điểm chính khác. Nói chung, có một số loại dải phân cách thường được sử dụng, chẳng hạn như dải phân cách một lớp và nhiều lớp. Được biết, một số công ty trong nước sẽ chọn màng dày hơn một chút và một số công ty sử dụng màng ngăn với độ dày 31 lớp. Do ngưỡng kỹ thuật cao của sản xuất màng ngăn, vẫn còn một số khoảng cách giữa công nghệ màng pin lithium-ion trong nước và nước ngoài.
Theo dữ liệu, màng ngăn là một màng polymer được hình thành đặc biệt với cấu trúc vi mô. Sau khi hấp thụ chất điện phân, nó có thể cô lập các điện cực dương và âm để ngăn ngừa ngắn mạch. Đồng thời, nó cung cấp một kênh vi mô cho pin lithium-ion để nhận ra chức năng sạc và xả và hiệu suất tốc độ, và nhận ra sự dẫn truyền của các ion lithium. Khi pin được sạc quá mức hoặc nhiệt độ thay đổi rất nhiều, dải phân cách chặn dẫn dòng điện qua lỗ chân lông kín để ngăn ngừa cháy nổ.
