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El impacto de las baterías de litio en invierno
- Jul 24, 2018 -

Recientemente, los amigos de los propietarios de automóviles eléctricos en todo el país han descubierto que el alcance de crucero de su automóvil se ha acortado repentinamente. ¿Qué tan lejos puede correr? ¿No está bajando el "acelerador"? Todos comenzaron a preocuparse por el frío invierno, especialmente en el norte, por lo que el clima no solo afecta los planes de viaje, pero muchas personas no están dispuestas a conducir aire caliente para ahorrar electricidad, y hay casi una temperatura fuera del coche. Este tipo de experiencia hace que la gente dude del valor de la decisión de comprar un automóvil eléctrico.

Los pequeños socios en el noreste parecen ser un lugar común en el invierno. Esto les permite tener autos eléctricos?

Por qué la duración de la batería del automóvil eléctrico se reducirá en el frío invierno y está relacionada con la baja temperatura sin pensar en el cerebro. Xiaobian está pensando, esto puede ser lo mismo que el teléfono inteligente en el estado de baja temperatura muestra claramente que la potencia es suficiente, pero el cierre instantáneo. Pero por qué la baja temperatura tendrá un impacto tan grande en la vida de la batería, Xiaobian no conoce la tecnología, la información, por cierto, le da a todos la ciencia.

¿Por qué la vida de un automóvil eléctrico de invierno no funciona?

En términos generales, la mayoría de los vehículos eléctricos e incluso productos electrónicos digitales en el mercado actualmente usan baterías de litio, así que echemos un vistazo a lo que sucedió en el invierno.

Comience con el principio. Los principales tipos de baterías de litio utilizadas en vehículos eléctricos, fosfato de hierro y litio, litio ternario y manganato de litio son las tres principales baterías de litio, y los materiales de grafito negativos son los principales. Su principio básico de reflexión es similar, y todos son procesos de almacenamiento de energía electroquímicos de "mecedora".

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Proceso de descarga de la batería de litio

 

Como se muestra en la FIG. Durante el proceso de carga, debido a la tensión externa de la batería, los electrones cercanos al colector de corriente positiva se mueven al electrodo negativo debajo del campo eléctrico. Después de alcanzar el electrodo negativo, se combinan con los iones de litio en el material del electrodo negativo para formar un almacenamiento local eléctrico neutral en el espacio de grafito. La superficie del electrodo negativo que consume una parte de los iones de litio tiene una baja concentración de iones de litio, y se forma una diferencia en la concentración de iones entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. Bajo el impulso de concentración, los iones de litio en el material del electrodo positivo se mueven desde el interior del material a la superficie del electrodo positivo, y a lo largo del electrolito, pasan a través del separador a la superficie del electrodo negativo; Además, bajo la acción del potencial, pase a través de la película SEI y profundamente en el material del electrodo negativo. La difusión ocurre, y los electrones que vienen del circuito externo se encuentran, y la pantalla local es eléctricamente neutra y permanece dentro del material del electrodo negativo. El proceso de descarga es todo lo contrario. Después de que el circuito que contiene la carga se cierra, el proceso de descarga comienza con la salida de electrones del colector de corriente negativa y a través del circuito externo hacia el electrodo positivo; finalmente, los iones de litio están incrustados en el material del electrodo positivo y combinados con los electrones que provienen del circuito externo.

El grafito negativo es una estructura estratificada, y la manera en que se intercalan y extraen los iones de litio no es muy diferente en los diferentes tipos de iones de litio. Diferentes materiales de cátodo tienen diferentes estructuras de celosía, y los iones de litio se difunden hacia adentro y hacia afuera durante la carga y descarga, y el proceso es ligeramente diferente.

Durante el proceso de descarga, los iones de litio quieren venir del electrodo negativo al electrodo positivo, y es necesario superar cierta resistencia bajo el impulso de alguna potencia. Estas resistencias incluyen: difusión desde la estructura de electrodo negativo para superar la impedancia de película SEI negativa; la difusión a lo largo del electrolito necesita superar la impedancia de conducción del electrolito; a través del diafragma entre los electrodos positivo y negativo, es necesario superar la impedancia del diafragma; del electrolito al electrodo positivo, la necesidad supera la película SEI positiva (la estructura de esta película no es particularmente notable) y la resistencia interna a la difusión del material.

Entonces, ¿de dónde viene el poder de los iones de litio a superar estas resistencias? Por un lado, la diferencia de potencial entre los materiales positivos y negativos, cuanto mayor es la diferencia de potencial entre el material del electrodo positivo y el material del electrodo negativo, mayor es el voltaje del circuito abierto exhibido por la batería, más energía almacena la batería, y esta propiedad es también la potencia básica que la batería puede descargar; Por un lado, la diferencia en la concentración de iones en diferentes posiciones en el electrolito impulsa a los iones a moverse desde la posición de alta concentración a la posición de baja concentración, llamada conducción de concentración.

De esta forma, mientras sepamos cómo las bajas temperaturas afectan estas resistencias y dinámicas, podemos entender cómo funciona el efecto de la baja temperatura en el rendimiento de las baterías de litio.

El material activo del material del electrodo positivo, cuanto menor es la temperatura, peor es la actividad, menor es el potencial que se exhibe; cuanto más difícil es la difusión del ion de litio del electrodo positivo en el canal interno del material, más aumenta la impedancia; la película SEI en la superficie del electrodo negativo es el electrolito y el material del electrodo negativo. Una película de pasivación formada durante el contacto inicial, su presencia protege el material del electrodo negativo de una mayor corrosión por el electrolito mientras permite que los iones de litio entren y salgan. Cuando se baja la temperatura, los iones de litio también se vuelven difíciles de atravesar a través de la película SEI, que se manifiesta por un aumento en la impedancia; la actividad del electrolito también se deteriora a baja temperatura, y se reduce la capacidad de difusión de iones en el electrolito. La velocidad de movimiento de los iones cargados, el rendimiento macroscópico es la magnitud del valor actual. Recuerde la definición de corriente: la cantidad de electricidad que fluye a través de cualquier sección del conductor por unidad de tiempo. En relación con la relación entre la tasa de transferencia de carga y la corriente, la baja temperatura reduce la capacidad del electrolito para pasar la corriente. El obstáculo para el movimiento de carga está representado por la impedancia de bucle. A medida que la temperatura baja, la impedancia del electrolito aumenta.

En general, en el sistema de batería de litio, el movimiento de carga no es uniforme, lo que se manifiesta por una disminución del potencial y un aumento de la impedancia. El potencial o el voltaje de circuito abierto de la batería tiene una correspondencia clara con la energía contenida en la batería a una cierta temperatura, y la caída potencial indica una disminución en la energía eléctrica en la batería.

La explicación anterior parece ser demasiado complicada, así que simplemente resuma por qué el automóvil eléctrico tiene menos alcance de crucero a bajas temperaturas. Macroscópicamente, la capacidad disponible de la batería de litio se reduce debido a la baja temperatura y la resistencia interna se hace grande. En el nivel microscópico, la baja temperatura reduce la energía potencial de la descarga del material activo de la batería de litio y, por otro lado, aumenta la resistencia a la descarga del sistema. La potencia disponible se reduce, el kilometraje se reduce inevitablemente y se desperdicia el aumento de la resistencia interna de la batería, que convierte directamente parte de la energía eléctrica disponible en calor óhmico. Cuando los dos factores se combinan, el rango de manejo se reducirá significativamente.

Los vehículos de hidrógeno y de hidrógeno lideran la nueva revolución de la vida de la energía

Con el avance de la tecnología, la aceptación de los consumidores de vehículos de nueva energía aumenta constantemente. Guangdong Heide Energy Technology Co., Ltd. ha logrado grandes avances en términos de kilometraje y cargando la ansiedad de los consumidores. Los vehículos de agua e hidrógeno desarrollados por el equipo se encuentran entre ellos. uno.

El combustible del automóvil agua-hidrógeno es 1: 1 de metanol y agua. El punto de congelación del metanol antes de la mezcla: -97.8 ° C, el punto de congelación del agua-combustible de hidrógeno después de la mezcla: -90 ° C, no hay problema de congelación del combustible incluso en regiones frías severas. . Los vehículos con hidrógeno-hidrógeno no tienen que preocuparse de cargar en invierno, y los vehículos eléctricos se "apagan" en un clima frío. Además, el vehículo de agua e hidrógeno está equipado con un sistema de control de temperatura de agua e hidrógeno, que puede realizar un ajuste inteligente de la temperatura de la batería, mejorando así la eficiencia y la vida útil del paquete de batería y asegurando una alta eficiencia de generación de energía y rango de crucero del vehículo en cualquier condición climática.

Los vehículos con hidrógeno-hidrógeno no necesitan almacenar electricidad, y los módulos de energía hidroeléctrica reemplazan las baterías tradicionales de vehículos eléctricos. El principio de generación de energía es una combinación de tecnología de producción de hidrógeno de reformado catalítico con vapor de metanol y tecnología de pila de combustible de hidrógeno. El propietario del vehículo solo necesita agregar materia prima de agua con metanol para tener la misma capacidad de resistencia que el motor de combustión interna tradicional. La estación de reabastecimiento de metanol puede ponerse en uso con una pequeña modificación en la estación de servicio original, y el costo de reconstrucción es mucho menor que el de una nueva estación de carga; el automóvil de agua e hidrógeno se llena con 45 l de materia prima de metanol en 3 minutos y puede durar 450 kilómetros. La carga rápida del coche eléctrico también toma al menos media hora y el rango de crucero es más corto. La materia prima del automóvil agua-hidrógeno es el agua con metanol, y la generación de energía de metanol es aproximadamente 1 / 2-1 / 3 de la de la gasolina, y el costo también se reduce.

Los vehículos de hidrógeno-hidrógeno no emiten contaminantes [óxidos de azufre (SOX), óxidos de nitrógeno (NOX), materia particulada (PM2.5)], y los productos de emisión son solo agua pura y casi cero CO2. En comparación con las baterías de litio, los vehículos de agua-hidrógeno impulsados por agua-hidrógeno y energía eléctrica realmente logran cero emisiones y alta eficiencia, y se convierten en un caballo negro de vehículos de nueva energía con excelentes características.


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