Pêdiviyên bateriyên lîtium-ion-kalîteya bilind çi ne? Bi gelemperî, jiyana dirêj, dendika enerjiyê ya bilind, û performansa ewlehiya pêbawer şertên ji bo pîvandina bataryayek lîtium-ion-a-kalîteya bilind in. Pîlên lîtium-ion niha di hemî warên jiyana rojane de têne bikar anîn, lê çêker an marqeyek cûda ye. Di jiyana kar û performansa ewlehiya bataryayên lîtium-ion de, ku bi standardên pêvajoya hilberînê û materyalên hilberînê ve ji nêz ve têkildar in, hin cûdahî hene. şertên jêrîn divê şertên ji bo lîtium-ion-a-kalîteyê bin;

1. Jiyana karûbarê dirêj

Jiyana bateriya duyemîn du nîşangir vedigire: jiyana çikûsî û jiyana salnameyê. Jiyana dewrê tê vê wateyê ku piştî ku pîlê jimara çerxên ku ji hêla çêker ve hatî sozdan ceriband, kapasîteya mayî hîn jî ji% 80 mezintir an wekhev e. Jiyana salnameyê tê vê wateyê ku kapasîteya mayî di dema ku ji hêla hilberîner ve hatî soz kirin de ji% 80 kêmtir nebe, ne girîng e ka ew tê bikar anîn an na.

Jiyan yek ji nîşanên sereke yên bateriyên lîtyumê ye. Ji aliyek ve, çalakiya mezin a guheztina bataryayê bi rastî tengav e û ezmûna bikarhêner ne baş e; ji hêla din ve, di bingeh de, jiyan pirsgirêkek lêçûnê ye.

Jiyana bateriyek lithium-ion tê vê wateyê ku kapasîteya bateriyê bi kapasîteya navîn xera dibe (li germahiya odeyê 25 ° C, zexta atmosferê ya standard, û 70% kapasîteya bateriyê di 0.2C de tê hilanîn) piştî demekê bikar anîn , û jiyan dikare wekî dawiya jiyanê were hesibandin. Di pîşesaziyê de, jiyana çerxê bi gelemperî ji hêla hejmarek dewreyên bateriyên lîtium-ion ên bi tevahî barkirin û veqetandî têne hesibandin. Di pêvajoya karanînê de, reaksiyonek elektrokîmyayî ya nevegerandî di hundurê pîlê lîtium-ionê de çêdibe, ku dibe sedema kêmbûna kapasîteyê, mîna hilweşîna elektrolîtê, bêbandorkirina materyalên çalak, û hilweşîna strukturên elektrodê erênî û neyînî. dibe sedema kêmbûna hejmara îyonên lîtiumê yên têkel û deintercalation. Payin. Ezmûnan destnîşan dikin ku rêjeyek zêde ya dakêşanê dê bibe sedema kêmbûna zûtir a kapasîteyê. Ger heyama dakêşanê kêm be, voltaja pîlê dê nêzî voltaja hevsengiyê be, ku dikare bêtir enerjiyê berde.

Jiyana teorîk a bataryayek lîtyûm-iyonî ya sêyemîn bi qasî 800 çerx e, ku di nav bateriyên lîtyûm-iyonî yên ku ji nû ve têne firotin de navîn e. Fosfata hesinî ya lîtyumê bi qasî 2,000 çerxe ye, dema ku tê gotin ku titanate lithium dikare bigihîje 10,000 dewreyan. Heya nuha, hilberînerên baterî yên sereke di taybetmendiyên hucreyên bataryayê yên sêdar de zêdetirî 500 carî soz didin (di bin şert û mercên standard de barkirin û dakêşandin). Lêbelê, piştî ku baterî di pakêtek bateriyê de têne kom kirin, ji ber pirsgirêkên domdariyê, faktorên herî girîng voltaj û hundurîn in Berxwedan nekare yek be, û jiyana çerxa wê bi qasî 400 carî ye. Paceya karanîna SOC-ê ya pêşniyarkirî 10% ~ 90%. Chararjêkirin û derxistina kûr nayê pêşniyar kirin, wekî din ew ê zirarê neguhêzbar bide avahiya erênî û neyînî ya bateriyê. Ger ew bi barkirina kûr û vekêşana kûr were hesibandin, dê jiyana çerxê herî kêm 1000 car be. Digel vê yekê, ger bateriyên lîtium-ion bi gelemperî di hawîrdorên bi rêjeyek bilind û germahiya bilind de werin xilas kirin, dê jiyana bateriyê bi rengek berbiçav ji 200 carî kêmtir bibe.

2. Less maintenance, lêçûna bikaranîna kêmtir

Pîlê bi xwe bihayek nizm a kîlovat-saetê ye, ku lêçûna herî întuatîf e. Ji bilî yên jorîn, ji bo bikarhêneran, gelo lêçûn bi rastî kêm e, bi “lêçûna heyama heyata tevahî ya elektrîkê ve girêdayî ye.”

“Mesrefa çerxa jiyanê ya elektrîkê ya tevahî”, hêza giştî ya bateriya lîtyumê ya hêzê bi jimara çerxên xwe re pirjimar dibe da ku mîqdara tevayî ya hêza ku dikare di çerxa jiyana tevahî ya bateriyê de were bikar anîn bigire, û bihayê giştî pakêta bateriyê bi vê dravê tê dabeş kirin da ku di çerxa jiyanê ya bêkêmasî de bihayê kîlovat elektrîkê bistîne.

Buhayê bateriyê ku em bi gelemperî qala wê dikin, wek 1,500 yuan/kWh, tenê li ser bingeha tevahiya enerjiya hucreya nû ya bateriyê ye. Di rastiyê de, lêçûna elektrîkê ji bo yekîneya jiyanê berjewendiya rasterast a xerîdarê dawî ye. Encama herî şênber ev e ku heke hûn du pakêtên bateriyê yên bi heman hêzê bi heman bihayê bikirin, yek dê piştî 50 car barkirin û barkirinê bigihîje dawiya jiyanê, û ya din jî piştî 100 car barkirin û barkirinê ji nû ve were bikar anîn. Van her du pakêtên bateriyê bi awirek ku erzantir e têne dîtin.

Bi eşkere were gotin, ew jiyanek dirêj e, domdar e û lêçûnan kêm dike.

Digel du lêçûnên jorîn, lêçûna domandina bateriyê jî divê were berçav kirin. Tenê lêçûnê destpêkê bifikirin, hucreya pirsgirêkê hilbijêrin, lêçûna domandina paşîn û lêçûna kedê pir zêde ye. Di derbarê domandina hucreya bateriyê bixwe de, girîng e ku meriv balê bide hevsengiya manual. Fonksiyona wekhevkirinê ya BMS-ê ji hêla mezinahiya hevsengiya sêwirana xwe ve tixûbdar e, û dibe ku ew nekare balansa îdeal di navbera hucreyan de bi dest bixe. Her ku dem berhev dibe, dê pirsgirêka cûdahiya zexta zêde ya di pakêta pîlê de çêbibe. Di rewşên weha de, pêdivî ye ku wekhevkirina destan were meşandin, û hucreyên bateriyê yên bi voltaja pir kêm ji hev cuda têne barkirin. Frekansa vê rewşê hindik be, lêçûna lênêrînê kêm dibe.

3. Tîrbûna enerjiya bilind/dendika hêza bilind

Tîrêjiya enerjiyê enerjiya ku di yekîneyek giranî an qebarek yekîneyê de heye vedibêje; enerjiya elektrîkê ya ku ji hêla yekîneya navîn an girseya pîlê ve tê berdan. Bi gelemperî, di heman hejmarê de, tîrbûna enerjiyê ya bataryayên lîtium-ion 2.5 qat ji bataryayên nîkel-kadmium û 1.8 carî ji bataryayên nîkel-hîdrojen e. Ji ber vê yekê, dema ku kapasîteya bateriyê wekhev be, bataryayên lîtium-ion dê ji bateriyên nikel-kadmium û nikel-hîdrojen çêtir bin. Mezinahiya piçûktir û giraniya sivik.

Densîteya enerjiya bateriyê = kapasîteya bateriyê platform platforma derxistinê/stûriya bateriyê/firehiya bateriyê/dirêjahiya bateriyê.

Densîteya hêzê qala nirxa hêza derxistinê ya herî zêde ya yekîneya giranî an hejmar dike. Di cîhê tixûbdar ên wesayîtên rê de, tenê bi zêdekirina dendikê ve dikare enerjiya giştî û hêza giştî bi bandor were baştir kirin. Wekî din, yarmetiyên dewleta heyî ji bo pîvandina asta subvansiyonan dendika enerjiyê û dendika hêzê wekî pîvan bikar tînin, ku ev jî girîngiya dendikê bêtir xurt dike.

Lêbelê, nakokiyek diyarkirî di navbera dendika enerjiyê û ewlehiyê de heye. Her ku dendika enerjiyê zêde dibe, ewlehî dê her dem bi pirsgirêkên nû û dijwartir re rû bi rû bimîne.

4. voltaja bilind

Ji ber ku elektrodên grafît bi bingehîn wekî materyalên anodê têne bikar anîn, voltaja bataryayên lîtium-ion bi piranî ji hêla taybetmendiyên maddî yên materyalên katodê ve têne destnîşan kirin. Sînorê jorîn ê voltaja fosfata hesin lîtyumê 3.6V ye, û voltaja herî zêde ya bataryayên lîtyûm û manganata lîtyumê bi qasî 4.2V ye (beşa din dê rave bike Çima voltaja herî zêde ya bateriya Li-ion 4.2V derbas nake ). Pêşketina bateriyên voltaja bilind ji bo bateriyên lîtium-ion rêyek teknîkî ye ku dendika enerjiyê zêde bike. Ji bo zêdekirina voltaja hilberana şaneyê, materyalek elektrodek erênî bi potansiyelek bilind, materyalek elektrodek neyînî bi potansiyelek kêm û elektrolîtek bi voltaja bilind a domdar pêdivî ye.

5. Enerjiya enerjiya bilind

Karbidestiya Coulomb, ku jê re karîgeriya barkirinê jî tê gotin, di heman çerxê de rêjeya kapasîteya derxistina bateriyê û kapasîteya barkirinê vedibêje. Ango, rêjeya kapasîteya taybetî ya dakêşanê ji bo barkirina kapasîteya taybetî.

Ji bo materyalê elektrodê erênî, ew kapasîteya têketina lîtium / kapasîteya delîtiumê ye, ango kapasîteya dakêşanê / kapasîteya barkirinê ye; ji bo materyalê elektrodê ya neyînî, ew kapasîteya derxistina lîtyumê/kapasîteya têxistina lîtyumê ye, ango kapasîteya derxistinê/kapasîteya barkirinê ye.

Di pêvajoya barkirinê de, enerjiya elektrîkê vediguhere enerjiya kîmyewî, û di dema pêvajoyê de enerjiya kîmyewî vediguhere enerjiya elektrîkê. Di têketin û derketina enerjiya elektrîkê de di nav du pêvajoyên veguheztinê de hin karîgeriyek heye, û ev karîgerî rasterast performansa bateriyê destnîşan dike.

Ji perspektîfa fîzîka profesyonel, karbidestiya Coulomb û karbidestiya enerjiyê cûda ne. Yek rêjeya elektrîkê û ya din jî rêjeya kar e.

Enerjiya enerjiya bateriya hilanînê û karîgeriya Coulomb, lê ji vegotina matematîkî, di navbera her duyan de têkiliyek voltajê heye. Voltaja navînî ya barkirin û dakêşanê ne wekhev e, voltaja navînî ya dakêşanê bi gelemperî ji voltaja navînî ya barkirinê kêmtir e.

Performansa bateriyê dikare ji hêla enerjiya bateriyê ve were darizandin. Ji parastina enerjiyê, enerjiya elektrîkê ya winda bi giranî vediguhere enerjiya germê. Ji ber vê yekê, karbidestiya enerjiyê dikare germahiya ku ji hêla pîlê ve di pêvajoya xebatê de hatî hilberandin analîz bike, û dûv re têkiliya di navbera berxwedana hundurîn û germê de dikare were analîz kirin. Û tê zanîn ku karbidestiya enerjiyê dikare enerjiya mayî ya pîlê pêşbînî bike û karanîna maqûl ya pîlê birêve bibe.

Ji ber ku hêza têketinê bi gelemperî ji bo veguheztina materyalê çalak di rewşek barkirî de nayê bikar anîn, lê beşek jê tê xerc kirin (mînak, reaksiyonên alîgirê neveger çêdibin), ji ber vê yekê kargêriya Coulomb bi gelemperî ji 100% kêmtir e. Lê bi qasî ku bataryayên lîtium-ionê yên heyî têkildar in, karbidestiya Coulomb bi bingehîn dikare bigihîje% 99.9 û jor.

Faktorên bandorker: Hilweşîna elektrolîtê, pasîvbûna navbeynê, guheztina struktur, morfolojî, û xuyangiya materyalên elektrodê yên çalak dê karîgeriya Coulomb kêm bike.

Wekî din, hêjayî gotinê ye ku hilweşîna baterî bandorek hindik li ser kargêriya Coulomb dike û pêwendiya wê bi germahiyê re hindik e.

Densîteya heyî mezinahiya derbasbûna niha li ser yekîneya qadê nîşan dide. Her ku dendika tîrêjê zêde dibe, ya ku ji stûyê derbas dibe zêde dibe, ji ber berxwedana hundurîn leza voltajê kêm dibe, û ji ber polarîzasyona berhevbûnê û sedemên din kêmasiya Coulomb kêm dibe. Di dawiyê de dibe sedema kêmbûna karbidestiya enerjiyê.

6. Performansa germahiya bilind a baş

Pîlên lîtium-ion xwedî performansa germahiya bilind in, ev tê vê wateyê ku bingeha pîlê di hawîrdorek germahiya bilind de ye, û materyalên erênî û neyînî yên bateriyê, veqetîner û elektrolît jî dikarin aramiya baş biparêzin, dikarin bi gelemperî li germahiyên bilind bixebitin, û jiyan nayê lezandin. Germahiya bilind ne hêsan e ku bibe sedema qezayên revîna termal.

Germahiya bataryaya lithium-ion rewşa germahiya bateriyê destnîşan dike, û esasê wê encama hilberandina germê û veguheztina germê ya bateriya lithium-ion e. Lêkolîna taybetmendiyên germî yên bataryayên lîtium-ion, û hilberîna germahiya wan û taybetmendiyên veguheztina germê di bin şert û mercên cûda de, dikare me rêça girîng a reaksiyonên kîmyewî yên biyanî di hundurê bataryayên lîtium-ion de fam bike.

Tevgerên ne ewle yên bateriyên lîtium-ion, di nav de barkirin û zêdekirina bateriyê, barkirin û barkirina bilez, şûnda kurt, şert û mercên destdirêjiya mekanîkî, û şoka germê ya germahiya bilind, dikare bi hêsanî reaksiyonên xeternak ên hundurê bateriyê derxe û germê çêbike, rasterast neyînî û elektrodên erênî Fîlma pasîfîzasyonê li ser rûyê erdê.

Dema ku germahiya xaneyê digihîje 130 ° C, fîlima SEI ya li ser rûyê elektroda neyînî dihele, dibe sedema ku elektroda neyînî ya karbonê ya lîtyumê ya ku bi elektrolîtê re rû bi rû dimîne bibe reaksiyonek oksîdasyon-kêmkirina tund, û germahiya ku diqewime pîlê bikeve rewşek xeternak.

Dema ku germahiya hundurê pîlê ji 200 ° C re bilind dibe, fîlima pasîvasyonê ya li ser rûyê elektroda erênî elektrodê pozîtîf hildiweşîne da ku oksîjenê çêbike, û bi tundî bi elektrolîtê re reaksiyonê berdewam dike da ku germek mezin çêbike û zextek navxweyî ya bilind çêbike. . Dema ku germahiya pîlê digihîje jor 240 ° C, ew bi reaksiyonek exotermîkî ya tund a di navbera elektroda neyînî ya karbonê lîtyûm û binder de tê.

Pirsgirêka germahiya bataryayên lîtium-ion bandorek mezin li ser ewlehiya bataryayên lîtium-ion dike. Jîngeha karanînê bixwe xwedan germahiyek diyar e, û dema ku were bikar anîn germahiya pîlê îyona lîtiumê jî xuya dike. Ya girîng ev e ku germahî dê bandorek mezin li ser reaksiyona kîmyewî ya di hundurê pîlê lithium-ion de hebe. Germahiya pir zêde dikare zirarê bide jiyana karûbarê battera lîtium-ion, û di rewşên giran de, ew ê bibe sedema pirsgirêkên ewlehiyê ji bo pîlê lîtium-ion.

7. Performansa germahiya kêm baş

Pîlên lîtyûm-iyonê xwedî performansa kêm-germê ne, ku tê vê wateyê ku di germahiyên nizm de, iyonên lîtyûmê û materyalên elektrodê yên di hundurê bateriyê de hîn jî çalakiya bilind, kapasîteya bermayî ya bilind, kêmkirina hilweşîna kapasîteya derxistinê, û rêjeya barkirinê ya destûrkirî ya mezin diparêzin.

Her ku germahî dadikeve, kapasîteya mayî ya bateriya lîtium-ion di rewşek bilez de dihele. Germahi nizm be, kapasîteya pûçbûnê zûtir dibe. Temperaturesarjêkirina bi darê zorê di germahiyên nizm de zehf ziyandar e, û ew pir hêsan e ku bibe sedema qezayên revîna termal. Di germahiyên nizm de, çalakiya îyonên lîtium û materyalên çalak ên elektrodê kêm dibe, û rêjeya ku îyonên lîtiumê di nav materyalê elektroda neyînî de têne danîn bi giranî kêm dibe. Gava ku dabînkirina hêzê ya derveyî bi hêza ku ji hêza destûr a bateriyê pirtir e tê barkirin, hejmarek zêde iyonên lîtiumê li dora elektroda neyînî kom dibin, û iyonên lithiumê yên ku di nav elektrodê de bicîh bûne pir dereng in ku elektronan bistînin û dûvre rasterast li ser rûerdê elektrodê ku krîstalên elementa lîtyumê çêdike. Dendik mezin dibe, rasterast dikeve nav diafragmayê û elektroda erênî qul dike. Di navbera elektrodên erênî û neyînî de dibe sedema girêdanek kurt, ku ev jî dibe sedema revîna termal.

Digel xirabbûna giran a kapasîteya derxistinê, bataryayên lîtium-ion di germahiyên nizm de nayê barkirin. Di dema barkirina germahiya nizm de, tevlêbûna îyonên lîtiumê yên li ser elektroda grafîtê ya pîlê û reaksiyona lêdana lîtiumê bi hev re dijîn û bi hev re pêşbaziyê dikin. Di bin şert û mercên germahiya nizm de, belavbûna îyonên lîtiumê di grafît de tê asteng kirin, û guheztina elektrolîtê kêm dibe, ku ev dibe sedema kêmbûna rêjeya navberê û dibe ku reaksiyona lêdana lîtiumê li ser rûyê grafît çêbibe. Sedemên sereke yên kêmbûna jiyana bateriyên lîtium-ion dema ku di germahiyên nizm de têne bikar anîn zêdebûna impedansa hundurîn û xirabkirina kapasîteyê ye ji ber barana iyonên lîtium.

8. Ewlekariya baş

Ewlehiya bataryayên lîtium-ion ne tenê aramiya materyalên hundurîn, lê di heman demê de bandora pîvanên alîkar ên ewlehiya bateriyê jî vedigire. Ewlehiya materyalên hundurîn ji materyalên erênî û neyînî, diafragm û elektrolîtê re vedibêje, ku xwedan aramiya germî ya baş, lihevhatina baş a di navbera elektrolît û materyalê elektrodê de, û retardaniya agirê baş a elektrolîtê bixwe ye. Tedbîrên arîkariya ewlehiyê ji bo sêwirana valfê ya ewlehiyê ya hucreyê, sêwirana sîgorteyê, sêwirana berxwedanê ya li hember germê, û hesasiyet guncan e. Piştî ku hucreyek tenê têk diçe, ew dikare pêşî li belavbûna xeletiyê bigire û xizmeta mebestê bike.

9. Lihevhatina baş

Bi navgîniya “bandora bermîl” em girîngiya domdariya bateriyê fam dikin. Berhevdanî behsa hucreyên pîlê yên ku di heman pakêtê de têne bikar anîn, kapasîteyê, voltaja dorhêla vekirî, berxwedana hundurîn, xwe-vekêşandinê û pîvanên din pir piçûk in, û performansa wekhev e. Ger hevahengiya hucreya bateriyê bi performansa xweya hêja ne baş be, piştî ku kom tê damezrandin serweriya wê pir caran tê şûştin. Lêkolînan destnîşan kir ku kapasîteya pakêta pîlê piştî kombûnê ji hêla şaneya kapasîteya herî piçûk ve tê destnîşankirin, û jiyana pakê ya pîlê ji jiyana hucreya herî kurt kêmtir e.