新エネルギーのコアコンポーネントとしてのパワーバッテリーの充電および放電プロセス

2018年、新エネルギー車業界は煙草を吸い始め、長生はさまざまな自動車会社が国内市場で競争するための重火器になりました。大手自動車会社は、新しい超長距離モデルを使用して、ますます多くのハイエンド消費者を引き付けています。 2月末に、Teng500が正式にデビューしました。 3月末、吉利は正式に新しいEV450モデルを発売しました。 4月初旬、BYDは秦EV450、e5450、ソングEV400の3つの新しいモデルを一気に発売しました。これらはすべて400キロメートル以上持続しました。

しかし、技術的な観点からは、パワーバッテリーがコアであり、超長耐久性の電気自動車を決定するための鍵となります。 AC急速充電とDC急速充電を例にとると、適切で適切な使用方法は、パワーセルの電力を最大化するだけでなく、バッテリーの耐用年数を延ばすことができます。知識普及の観点から、現在のパワーバッテリーのエネルギー密度技術レベルに基づいて、パワーバッテリーの充電および放電プロセス、およびさまざまなバッテリー材料が充電および放電能力に与える影響を消費者に理解させる必要があります。 、正しい使用習慣を養い、パワーバッテリーの寿命を延ばすために。電気自動車が長期間続くことを確認してください。

電子の充電と放電は互いに逃げます

現在、主要な電気自動車会社が使用しているパワーバッテリーには主に2つのタイプがあります。 1つはリン酸鉄リチウム電池で、もう1つは三元リチウム電池です。ただし、バッテリの種類に関係なく、充電プロセスは、大まかに次の4つの段階、つまり、定電流充電段階、定圧充電段階、全段階、および浮動充電段階になります。

定電流充電フェーズでは、充電電流は一定に保たれ、充電電力は急激に増加し、バッテリー電圧も上昇します。定電圧充電段階では、その名のとおり、充電電圧は一定に保たれます。充電量は増え続けますが、バッテリー電圧はゆっくりと上昇し、充電電流は減少します。バッテリ充填段階では、充電電流はフローティング充電変換電流を下回り、充電器の充電電圧はフローティング充電電圧に低下します。充電フェーズ中、充電電圧はフローティングのままになります。

リチウムイオン電池の充電および放電プロセスは、リチウムイオンを挿入および脱挿入するプロセスです。リチウムイオンのインターカレーションおよびデインターカレーションのプロセスにおいて、リチウムイオンとの等価電子の同時挿入およびデインターカレーション（一般に、正極の埋め込みまたはデインターカレーション、および負極の挿入またはデインターカレーションと呼ばれる）。充電プロセス全体を通して、正極の電子は外部回路を通って負極に流れます。正のリチウムイオンLi +は、正極から電解質を通過し、セパレーター材料を通過し、最終的に負極に到達し、そこで「常駐」電子と結合したままになります。一緒に、それは負極の炭素材料にはめ込まれたLiに還元されます。データは、負極としての炭素が層状構造であり、多くの微細孔を有し、負極に到達するリチウムイオンが炭素層の微細孔に埋め込まれ、埋め込まれるリチウムイオンが多いほど、帯電が高くなることを示している。容量。

逆に、バッテリーが放電されると（つまり、バッテリーの使用プロセス）、負の炭素材料に埋め込まれたLiは電子を失い、負の極の電子は外部回路を通って正極に「移動」し、負極からの正のリチウムイオンLi +。電解質の上で、ダイアフラム材料を横切り、正極に到達し、「常駐」の電子電子と結合します。同様に、正極に戻るリチウムイオンが多いほど、放電容量は大きくなります。

効率のための4つの主要な材料

パワーセルの充電および放電プロセスにおけるさまざまな主要材料（正極材料、負極材料、膜、電解質など）の役割は何ですか？

1つ目は正極性の材料です。正極性材料の場合、その活性物質は一般にリチウムマンガン酸またはリチウムコバルト酸、リチウムニッケルコバルトマンガン酸およびその他の材料であり、ほとんどの主流製品はリン酸鉄リチウムを使用します。

2つ目は負極材料です。負極材料は、炭素負極、スズ負極、リチウム遷移金属窒化物負極、合金負極、ナノメートル負極、ナノメートル材料に大別されます。その中で、リチウムイオン電池に実際に使用されている負極材料は、基本的に、人工黒鉛、天然黒鉛、中間相炭素ミクロスフェア、石油コークス、炭素繊維、熱分解樹脂炭素などの炭素材料です。ナノ酸化物材料に関しては、2009年のリチウム電池の新エネルギー産業の最新の動向によると、一部の企業は、従来のグラファイト、酸化スズに追加するためにナノ酸化チタンとナノ酸化ケイ素を使用し始めたと報告されています。とナノカーボンチューブ。リチウム電池の充電時間と放電時間が大幅に改善されました。

3つ目は電解質溶液で、通常は過塩素酸リチウム（LiClO4）、ヘキサフルオロリン酸リチウム（LiPF6）、四フッ化ホウ酸リチウム（LiBF4）などのリチウム塩を使用します。電池の動作電圧は水の分解電圧よりもはるかに高いため、リチウムイオン電池は有機溶剤を使用することが多いですが、有機溶剤は充電時にグラファイト構造を破壊し、剥がれ、固体電解質膜を形成することがよくあります。その表面は電極の不動態化につながります。また、可燃性や爆発性などの安全上の問題を引き起こす可能性があります。

4つ目はダイアフラムです。バッテリーの主要コンポーネントの1つとして、ダイアフラム性能の利点がバッテリーのインターフェース構造と内部抵抗を決定し、それがバッテリーの容量、リサイクル性能、充電および放電電流密度に影響を与えます。その他の重要な特性。一般に、一般的に使用されるダイヤフラムには、単層ダイアフラムや多層ダイアフラムなど、いくつかのタイプがあります。一部の国内企業はわずかに厚いダイアフラムを選択し、一部の企業は最大31層のダイアフラムの厚さを使用することが理解されています。ダイヤフラム製造の技術的限界が高いため、国内のリチウムイオン電池ダイヤフラム技術と海外との間にはまだいくつかのギャップがあります。

データは、ダイヤフラムが微孔性構造を持つ特殊な形状のポリマー薄膜であることを示しています。電解液を吸収した後、それは短絡を防ぐために正極と負極を分離することができます。同時に、リチウムイオン電池は、リチウムイオンの伝導を達成するために、充電および放電の機能および比率の性能を実現する微孔性チャネルを備えている。バッテリーが過充電されたり、温度が大きく変化したりすると、ダイヤフラムは爆発を防ぐために穴を閉じて電流の伝導を遮断します。

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