Pîlên Lithium-ion bi awayê ku pir kes li ser wê difikirin bi rastî hêzê "hilberînin" nakin. Tiştê ku ew dikin ev e ku enerjiya elektrîkê bi reaksiyonên elektrokîmyayî yên veguhêz de hilînin, dûv re dema ku çerxa derveyî niha daxwaz dike wê berdin. Tevliheviya li ser vê yekê di civînên sêwiranê de pir derdikeve, nemaze dema ku kesek ji bo cara yekem hewl dide ku pakêtek pîlê mezin bike.
Di dema derxistinê de du tişt diqewimin. Pêşîn, îyonên lîtiumê ji elektroda neyînî (anodê) bi elektrolît û veqetandinê ber bi elektroda erênî (katod) ve diçin. Ya duyemîn, elektron di çerxa derve de ji anodê berbi katodê diherikin, karekî kêrhatî dikin. Di dema barkirinê de, hûn pêvajoyê berevajî dikin bi sepandina voltaja derve ya ku zorê dide îyon û elektronan ku berevajî rêve bibin.
Voltaja ku hucreyek hildiberîne bi tevahî bi materyalên elektrodê yên ku hûn hildibijêrin û potansiyelên wan ên elektrokîmyayî yên têkildar ve girêdayî ye. Hucreyek nû ya ku li ser refikê bêyî bar rûniştî dê-voltaja xweya dorhêlê ya vekirî-bi gelemperî li dora 3,6 heya 3,7V ji bo piraniya kîmyayên îyonên lîtiumê nîşan bide, her çend ev hejmar li gorî rewşa barkirinê û germahiyê li dora xwe digere. Gava ku hûn barekî girêdin û dest bi kişandina niha dikin, voltaj ji ber berxwedana hundurîn dadikeve. Çiqas dadikeve ji we re gelek tişt li ser tenduristiya hucreyê vedibêje.
Bingehên Chemistry Cell
Hemî şaneyên îyona lîtiumê heman prensîba xebitandinê ya bingehîn parve dikin, lê kîmya pir cûda dibe. Materyalên katodê bi giranî taybetmendiyên performansa şaneyê diyar dike-dûrbûna enerjiyê, kapasîteya hêzê, jiyana çerxê, aramiya germî û lêçûnê.
Katodên oksîdê yên qatkirî yekem kîmya bazirganî bûn. Sony wan di sala 1991-an de bi LiCoO2 (oksîdê kobalt a lîtiumê), ku hîn jî di elektronîkên xerîdar de tê bikar anîn, li cihê ku dendika enerjiyê ji lêçûn an margîneyên ewlehiyê girîngtir e, destnîşan kir. Van şaneyan di asta şaneyê de bi qasî 150-200 Wh/kg pak dikin. Her çend kobalt biha ye, û kîmya ji 150 dereceyê bêîstiqrar dibe. Me dît ku di hucreyên îstîsmarkirî de revya termal di germahiyên bi qasî 130 pileyî de dest pê dike.
Di nîvê-1990-an de ajotina ji bo ewlehiya çêtir û lêçûnek kêmtir bû sedema LiMn2O4 (oksîdê lîtium manganez). Manganese ax erzan e û avahiya spinel bi xweber aramtir e. Ev hucre dê nerevin heya ku hûn bi gelemperî 250 derece derbas bikin. Bazirganî? Tîrêjiya enerjiyê dadikeve 100-120 Wh/kg, û manganese bi demê re, nemaze di germahiyên bilind de, di nav elektrolîtê de dihele. Jiyana dorhêlê diêşe - hûn li belkî 300-700 dewran dinihêrin berî ku kapasîteya dakeve binê 80%.
LiFePO4 (fosfatê hesinê lîtium) li dora 2001 xuya bû û danûstendina ewlehiyê guhezand. Struktura olivînê ji aliyê germî ve kevir-qeht e; reviya germî heya 270 pileyî çê nabe, û tewra wê hingê jî ew kêmtir tund e. Jiyana dorhêlê berbiçav e-2,000+ çerxên heya 80% kapasîteya standard e, û hin şaneyên 5,000 çerxên borî hatine ceribandin. Nerazîbûna voltajê ye: tenê 3.2V binavkirî, û dendika enerjiyê bi 90-120 Wh / kg ve sînorkirî ye. Di heman demê de, rewşa patenta fosfatê bi salan tevlihev bû.
NMC (lîtium nîkel manganese oksîdê kobalt) û NCA (lîtium nîkel kobalt oksîdê aluminiumê) wekî kîmyayên "hevseng" derketin holê. Bi tevlihevkirina nîkel, manganez û kobalt di rêjeyên cihêreng de-yên hevpar NMC 111, 532, 622 û 811 in ku hejmar naveroka metalê ya nisbî destnîşan dikin-hûn dikarin performansê xweş bikin. Naveroka nîkelê ya bilind dendika enerjiyê ber bi 200-250 Wh/kg ve dikişîne lê bi bihayê îstîqrara germî û jiyana çerxê. Hucreyên NMC 811 dikarin 250 Wh / kg bixin lê hewceyê rêveberiya germî ya pir baldartir e.
Li aliyê anode, grafît ji roja yekem ve standard e. Kapasîteya teorîkî 372 mAh / g e, û hucreyên bazirganî bi gelemperî 340-360 mAh / g digihîjin. Di dema barkirinê de lîtium di navbera tebeqeyên grafînê de dikeve navberê, qebareya grafît bi qasî 10% berfireh dike. Ev stresa mekanîkî dibe alîkar ku kapasîteya li ser bisîkletê winda bibe.
Anodên silicon ev nêzî panzdeh sal in "tişta mezin a din" in. Kapasîteya teorîkî ya silicon 4200 mAh/g-ji deh qatê grafît zêdetir e. Pirsgirêk ev e, silicon dema ku lîtiumê diqulipîne %300 berfireh dibe. Ev anodê piştî çend dewreyan ji hev vediqetîne. Nêzîktêdayînên heyî silicon-tevliheviyên grafît bi naveroka siliconê re bi gelemperî di binê %10 de bikar tînin da ku berfirehbûn were rêvebirin. Digel vê yekê, yekem-çerxa windabûna kapasîteya neveger 15-25% di anodên sîlîkonê de li hember 5-10% ji bo grafîta paqij diqewime.
Avakirina Hucreyê û Formatên
Hucreyên cylindrical belkî tiştê ku pir kes wêne dikin dema ku ew "battery" difikirin. Forma 18650 (18 mm dirêj, dirêjahiya 65 mm) piştî ku hilberînerên laptopê di destpêka salên 2000-an de li ser wê standard kirin, li her deverê belav bû. Tesla bi hezaran ji wan di Roadstera orîjînal de bi navûdeng bikar anî. Kapasîteya 18650 ya tîpîk 2,000-3,500 mAh li gorî kîmyayê û gelo hûn ji bo enerjiyê an hêzê xweşbîn dikin, dixebite.
Forma nû ya 21700 (21mm × 70mm) ku Tesla û Panasonic bi hev re pêş xistine, ji her hucreyek-4,000-5,000 mAh bi qasî 50% zêdetir enerjiyê pêşkêşî dike ku nuha hevpar e. Dirêjahiya mezintir rêjeya materyalê çalak bi hêmanên neçalak (berhevkarên heyî, kanî, amûrên ewlehiyê) zêde dike, di asta pakêtê de dendika enerjiyê baştir dike. Pêwîst bû ku xetên hilberînê ji nû ve werin nûve kirin, ev jî beşek e ku çima pejirandin demek dirêj kir.
Hucreyên Prizmatîk ji xwesteka pîşesaziya otomotîvê ya ji bo karanîna cîhê çêtir hat. Li şûna ku hûn qutiyek bi silindir dagirin û wê cîhê vala bihêlin, hûn şaneyên çargoşe yên ku bi bandor li hev kom dibin çêdikin. Hucreyên prizmatîk ên pola otomotîvê ji 20Ah heya 100Ah zêdetir in. Bi germî-rêvebirina wan ji hêla pakkirinê ve hêsantir e, ji ber ku hûn dikarin lewheyên sarkirinê rasterast li hember aliyên daîre deynin. Nebaş ev e ku hûn hemî hêkên xwe di hindik selikan de digirin-eger şaneyek mezin a prîzmatîk têk biçe, hûn ji şaneyek cylindrîkî piçûktir kapasîteya xwe winda dikin.
Hucreyên pouch ramana karbidestiya cîhê bi tevahî ji holê rakirina kaniya metal zêdetir digirin. Hucre di nav poşeyek laminate-alumînyûmê ya maqûl de tê girtin. Ev belkî 10-15% giraniyê li hember kansekek prismatîk hildibijêre, û forma pir maqûl e - hûn dikarin wan her mezinahî an şeklê ku serîlêdanê hewce dike çêbikin. Hilberînerên EV-ê ji wan hez dikin ji ber ku hûn dikarin wan rasterast di lewheyên sarkirinê de bihêlin. Qelsî mekanîkî ye: ew hewce ne bi pêçandina derveyî da ku pêşî li hilweşîna elektrodê di dema bisiklêtê de bigirin, û ew ji zirara qulandinê bêtir xeternak in.
Teknolojiya Separator
Veqetandî zêde balê nagire, lê bê guman ew hêmana ewlehiyê ya herî krîtîk e. Ew parzûnek tenik e (bi gelemperî 16-25 μm) poroz e ku anodê û katodê bi hev re nahêle û di heman demê de dihêle ku îyonên lîtiumê derbas bibin. Veqetanerên destpêkê polîetîlenê yek-tebeqe (PE) an jî polîpropîlen (PP) bûn.
Veqetanerên bi performansa bilind-modern strukturên sêqat bikar tînin, bi gelemperî PP/PE/PP. Tebeqeya PE ji PP (165 derece) xala helandinê (135 pile) kêmtir e. Ger hucre dest bi germbûna zêde bike, PE dihele û poran tije dike, berî ku germahî bigihîje astên xeternak veguheztina îyonî diqede. Ji vê re qutbûna termal tê gotin, û ew xeta weya paşîn a berevaniyê ye berî reviya termal.
Veqetînerên seramîkî yên-lihevkirî marjînaleke din a ewlehiyê zêde dikin. Çêçek zirav (2{4}}4 μm) ji alumina an perçeyên din ên seramîk ên li yek an her du aliyên veqetankerê yekitiya strukturê diparêze heta ku polîmer bihele. Kulîlk ew qas poroz e ku veguheztina îyonî berdewam dike, lê ew rê nade ku elektrodê di germahiyên ji 150 dereceyan de jî kurt-cirvebike. Aliyê xirap ev e ku lêçûn-seramîk- veqetandinên pêçandî 2-3 × bihaya veqetankerên standard-û impedance hinekî bilindtir e.
Porosity bi gelemperî 40-50% dike. Berxwedana pir kêm û ionîkî bilind dibe, kapasîteya hêzê sînordar dike. Hêza pir bilind û mekanîkî diêşe. Dabeşkirina mezinahiya porê jî girîng e; jimareya Gurley (testa derbasbûna hewayê) taybetmendiyek standard e. Piraniya veqetandina pola EV-ê 200-400 çirke/100cc armanc dikin.
Pêkhatina elektrolît û pêvek
Elektrolît di şaneya îyona lîtiumê de ji ya ku hûn difikirin tevlihevtir e. Formulasyona bingehîn bi gelemperî xwêyek lîtiumê ye-LiPF₆ (lithium hexafluorophosphate) di 95%+ şaneyan de-di nav tevliheviya karbonatên organîk de tê helandin. Vexwarinên hevpar di nav de karbonat etilen (EC), karbonat dimethyl (DMC), karbonat diethyl (DEC), û ethyl methyl carbonate (EMC) hene.
Giraniya LiPF6 bi gelemperî li dora 1.0 heta 1.2 M (molar) ye. Kêmbûna bilind heya nuqteyekê guheztina îyonî baştir dike, lê ji 1,3 M an wêdetir hûn di germahiyên nizm de dest bi barîna xwê dikin. Pirsgirêkên LiPF₆ hene-ew şil e-hesas e û li jor 60 dereceyan dest bi hilweşandinê dike -lê alternatîfên mîna LiBOB an LiFSI hîn ji ber lêçûn an danûstendinên din ew ji cih neanîne.
Tevliheviya karbonatê ya helwêst ji bo serîlêdanê tê rêve kirin. EC xwedan domdariya dielektrîkî ya bilind û taybetmendiyên SEI-çêker ên baş e, lê ew di 36 dereceyan de dicemide. Pêdivî ye ku hûn wê bi karbonatên bi -vîskozîteya kêmtir mîna DMC an EMC tevlihev bikin da ku performansa germahiya nizm bidomînin. Formulasyonek tîpîk dibe ku ji hêla volume EC: DMC 1: 1, an EC: EMC 3: 7 be. Rêjeyên rast xwedan xwedan in û ji nêz ve têne parastin.
Zêdeker ew in ku sêrbaziya kîmyayê ya rastîn çêdibe. Elektrolîtên nûjen 2-5% ji hêla giraniyê ve zêdekerên cihêreng hene ku avakirina SEI-yê diguhezîne, pêşî li barkirina zêde digire, hilberîna gazê ditepisîne, an aramiya germahiya bilind- çêtir dike. Vinylene carbonate (VC) li 1-2% ji bo baştirkirina kalîteya SEI li ser anodes grafît hema gerdûnî ye. Fluoroethylene carbonate (FEC) ji bo anodên silicon-ê çêtir dixebite. Van pêkhateyan bi tercîhî di dema çerxên barkirinê yên destpêkê de kêm dibin, li ser anodê qatek parastinê ya ku bi îyonîkî veguhêz e lê ji hêla elektronîkî ve îzolekirî ye ava dikin.
Zêdekarên parastina zêdebarkirinê yên mîna biphenyl an cyclohexylbenzene li dora 4.5V dest bi polîmerîzekirinê dikin, şanteyek hundurîn diafirînin ku rê li ber bilindbûna voltajê digire. Ger BMS têk biçe ev hin parastinê dide we, her çend pêbaweriya wê bê guman ne pratîkek çêtirîn sêwiranê ye.
Damezrandina Navbera Elektrolîta Solid
SEI belkî aliyek herî hindik tê fêm kirin lê ya herî girîng a xebata bateriya lîtium ion e. Di çend çerxên barkirinê yên yekem de, pêkhateyên elektrolîtê bi rûxara anodê re reaksiyon dikin, û qatek pasîfbûnê çêdikin. Ev tebeq krîtîk e: divê ew bi îyonîkî veguhêz be (ku rê bide îyonên lîtiumê) lê ji hêla elektronîkî ve îzolekirî be (ji bo ku pêşî li hilweşandina elektrolîtê bigire). Kompozîsyona SEI-ê bi dehan xwêyên lîtiumê, pêkhateyên organîk û polîmeran tevlihev e.
Damezrandina SEI ya baş ferqa di navbera şaneya ku 500 carî dizivirîne û ya ku 3000 carî dizivirîne de ye. Pirsgirêk ev e ku SEI ne statîk e. Ew di dema guheztinên qebareyê de di anode de diqelişe, rûbera nû ya ku bêtir elektrolît û lîtium vedixwe ji bo tamîrkirina zirarê derdixe holê. Ji ber vê yekê dema ku hûn bi hucreyê re nerm bin jî kapasîteya bisiklêtê winda dibe.
Çêkirina bisiklêtan pêngavek çêkirinê ya krîtîk e. Ji bo ku SEI-ya destpêkê ava bikin, şanek di germahiyên kontrolkirî de di bin yek an çend çerxên barkirina hêdî de-diçin. Protokolên damezrandinê xwedan in, lê rêjeyên şarjê yên yekem-ya tîpîk C/20 heta C/10 in, û pêvajo dikare 24-48 demjimêran bidome. Hilberîner sînorên voltaja damezrandinê, germahî, demên bêhnvedanê, û qalibên bisiklêtê xweştir dikin da ku SEI-ya herî stabîl a gengaz hilberînin. Bidestxistina vê xelet jiyana weya çerxa we dide.
Pîrbûna salnameyê-wendabûna kapasîteyê jî dema ku hucre tenê li wir rûniştî ye jî-bi giranî diyardeyek SEI ye jî. SEI li qada vekirî hêdî hêdî mezin dibe, lîtiumê çîkal dixwe. Hilanîn di rewşa barkirinê û germahiya bilind de vê yekê lez dike. Hucreyek ku di 100% SOC û 60 dereceyê de hatî hilanîn dibe ku di salekê de 20% kapasîteya xwe winda bike, di heman demê de heman şaneya di 50% SOC û 25 dereceyê de dibe ku 3% winda bike.
Protokolên Barkirinê û Rêvebiriya Pîlê
Xaneyên îyonê yên lîtiumê li hember barkirina zêde, zêde-dakêşandinê û di germahiyên neguncav de barkirin hesas in. Ji ber vê yekê ji bo her pakêtek pir-hûleyê BMS (pergala rêveberiya pîlê) hewce dike.
Rêbaza barkirinê ya standard herikîna domdar/voltaja domdar e (CC-CV). Di dema qonaxa CC-ê de, hûn bi rêjeyek sabît tîrêjê dixin nav hucreyê-bi gelemperî ji 0,5C heta 1C ji bo piraniya hucreyan, her çend hin şaneyên bi hêz-bilind dikarin 3C an bêtir hilgirin. Dema ku şaneyê bar dike voltaj bilind dibe. Dema ku voltaj digihîje sînorê jor (4,2V ji bo piraniya kîmyayê, 3,65V ji bo LFP, 4,3V an 4,35V ji bo hin guhertoyên NMC yên enerjiya bilind), hûn diguherin moda CV. Her ku şaneyek berbi tam barkirinê nêzîk dibe, her ku diçe kêm dibe, bi gelemperî dema ku niha ji C/20 an C/50 dakeve qut dibe.
Barkirina bilez tevlihevtir e. Rêjeyên barkirinê yên bilind lêkirina lîtiumê ya li ser anodê bileztir dike, ku ev xeternak e-lîtiumê metalî pir reaktîf e û dikare bibe sedema kurtefîlmên hundurîn an jî çêbûna dendritê ku derbasî veqetandinê dibe. Ji bo leza-şarjkirina bi ewlehî, divê hûn fam bikin ka voltaj, niha û germahî çawa bi şert û mercên destpêkirina lîtiumê re têkildar in.
Pirsgirêk ev e ku hûn nekarin pîvaza lîtium rasterast di hucreyek girtî de bipîvin. Pêdivî ye ku hûn wê ji nîşanên din derxînin. Yek nêzîkatî şopandina potansiyela anodê li hember referansa metala lîtiumê ye. Ger potansiyela anodê li hember Li/Li⁺ li jêr 0V biçe, lêdan çêdibe. Pirsgirêk ev e, piraniya hucreyên bazirganî ne xwedan elektrodên referansê ne.
Zêdebûna germê di dema barkirina bilez de jî girîng e. Hucreyek ku di 2C de bar dike, dibe ku germahiya hundurê wê 15-20 derece li jorê hawîrdorê bilind bibe, tevî sarbûna çalak. Di germahiyên sar de, ev bi rastî arîkar e-hucreyek sar (bibêjin -10 derece) xwedan şiyana hêzê ya pir kêm e, lê heke hûn karibin wê bi barkirina bi rêjeyên nerm (0,5C) germ bikin, performans çêtir dibe. Hin EV bi rastî bi mebest vê yekê dikin: di hewaya sar de, ew ê pêlekek lêzêde ya kurte-hera bilind bimeşînin da ku batterê germ bikin berî ku ajokar ji bo lezkirinê hêzek mezin bixwaze.
Hevsengkirina hucreyê pêdivî ye ji ber ku şaneyên rêzê qet bi tevahî li hev nayên. Toleransên çêkirinê, cûdahiyên piçûk di rêjeyên xwe-derxistinê de, û pileyên germî yên li ser pakêtê dibin sedema ketina voltajê. Ger hûn rêzek rêzek bêyî hevsengiyê bar bikin, hin hucre berî yên din sînorê voltaja jorîn dixin. Hucreyên xurt kêm têne barkirin, şaneyên qels zêde têne barkirin, û performansê diêşe.
Hevsengiya pasîf berxwedêran bikar tîne da ku enerjiyê ji şaneyên voltaja bilind-birijîne. Ew hêsan û erzan e lê enerjiyê wekî germê winda dike. Hevsengiya çalak ji bo veguheztina enerjiyê ji şaneyên bilind ber bi şaneyên nizm ve guhezkerên DC-{3}} an kondensatorên DC bikar tîne. Bikêrtir, tevlihevtir, bihatir. Ji bo pakêtek EV 400V, hevsengiya pasîf dibe ku 50-100W bi domdarî winda bike, ku li gorî hêza ajotinê neguhêz e lê bi demê re zêde dibe.
Fikrên Rêveberiya Termal
Hilberîna germê di şaneyek îyona lîtiumê de ji sê çavkaniyan tê: Germaya neveger (germkirina Joulê ji berxwedana hundurîn), germa vegerê (guherîna entropiya reaksiyona elektrokîmyayî), û germahiya ji reaksiyonên alîgir. Di rêjeyên C- yên nizm û nerm de, germahiya vegerê serdest e. Di rêjeyên bilind ên C-ê de, germa nevegera xwe digire.
Termê germa vegerî balkêş e ji ber ku ew li gorî SOC-ê nîşana diguhezîne. Ji bo piraniya kîmyayên îyonên lîtiumê, barkirin di SOC-ya nizm de germê çêdike lê di SOC-ya bilind de germê vedigire. Daxistin berevajî dike. Xala crossover bi gelemperî li dora 50-60% SOC e. Ji ber vê yekê hûn dikarin bibînin ku germahiya hucreyê bi rastî di qonaxa dawîn a barkirinê de dakeve heke heya niha têra xwe kêm be.
Berxwedana navxweyî bi germahî, SOC, û pîrbûnê diguhere. Di 25 dereceyê de, şaneyek nû ya 18650 dikare 40-60 miliohms berxwedana DC hebe. Di -20 dereceyê de, ew dikare bigihîje 200-300 miliohms. Ji ber vê yekê rêgeza EV-a hewa sar ew qas dramatîk dadikeve. Ne tenê di germahiyên nizm de kîmya hêdîtir e, lê zêdebûna berxwedana hundurîn tê vê wateyê ku bêtir enerjiya pîlê wekî germahiya hundurê hucreyê winda dibe.
Rêjeya dûrbûna termal bi kîmyayê ve girêdayî ye. Ji bo hucreyên NMC, reaksiyonên hilweşîna exotermîk li dora 180-220 dereceyan dest pê dikin. Dema ku dest pê kir, germahî dikare di saniyeyê de 10-50 derece zêde bibe, bigihîje 800 derece an jî zêdetir. LFP pir ewletir e; Destpêka revîna termal 270 derece + ye û germahiya herî zêde ya gihîştî kêmtir e.
Berbelavbûna di navbera hucreyên di pakêtê de xetereya rastîn e. Ger yek şaneyek têkeve nav germê, ew cîranên xwe germ dike. Ma şaneyên cîran jî direvin bi kapasîteya sarkirinê, cihêbûna hucreyê û îzolasyonê ve girêdayî ye. Testkirina belavkirinê ya UL 9540A vê yekê bi darê zorê bi zorê şaneyek berbi germê vedihewîne û çavdêrî dike ka gelo şaneyên cîran li pey xwe dihêlin. Sêwirana pakê ya baş têkçûna yek hucreyê an herî zêde modulek piçûk vedihewîne.
Stratejiyên sarkirinê cûda dibin. Germkirina hewayê ya herî hêsan e-li ser şaneyan an pakêtê bifirîne. Ji bo serîlêdanên dendika hêza kêm ên mîna PHEV an pergalên hilanîna enerjiyê baş dixebite. Ji bo EV-yên bi performansa bilind sarbûna şil pêwîst e. Piraniya sêwiranan bi 50:50 av-tevlihevkirina glycol bi 10-25 lître di hûrdemê de di nav lewheyên sar an kanalên sarkirinê de bikar tînin. Germahiya hundurê bi gelemperî 20-35 derece tê kontrol kirin. Germahiya pakêta bataryayê divê di binê 5 pileya herî zêde heya min de bimîne da ku ji pîrbûna bilez a hucreyên herî germ dûr nekevin.
Hin sêwiranên ceribandinê sarbûna sarincê, sarbûna binavbûyî ya di şilava dîelektrîkê de, an materyalên guheztina qonax- bikar tînin. Sarkirina sarincokê dikare bêtir germê derxe lê pêdivî bi pergalek AC-ya tevlihevtir heye. Kêmkirina xwarbûnê xwedan rêjeyên veguheztina germê ya hêja ye (500-2,000 W/m²K beramberî 50-150 W/m²K ji bo sarbûna şilavê ya nerasterast) lê hevgirtin û lihevhatina şilavê pirsgirêk in. PCM bi pasîf dixebitin lê pêdivî ye ku di dawiyê de germahiya hilanîn red bikin, ji ber vê yekê ew bi giranî di dema barkirina bilez an bilezkirina hişk de alîkariya sarbûna demkî dikin.
Hilweşîna Performansê û Modên Têkçûn
Ketina kapasîteyê û mezinbûna impedansê du mekanîzmayên hilweşandinê yên sereke ne. Ew ji hêla gelek pêvajoyên cûda yên fîzîkî û kîmyewî ve têne çêkirin.
Li aliyê anode, mezinbûna SEI-ê lîtium û elektrolîtê çîkal dixwe, berxwedanê zêde dike. Ger şaneyek di germahiyên nizm de li ser rûbera grafîtê li şûna ku têkevin nav hev, şaneyên lîtiumê li ser rûbera grafîtê bi germahiyên nizm barkirin dibe, û dema ku ew di dawiyê de têkeve nav hev, ew avahiya grafîtê ji hev diqetîne. Ev pir caran nayê vegerandin. Parzûnbûna binder di germahiyên bilind de dibe sedema windabûna têkiliya elektrîkî ya di navbera perçeyan de.
Xerabûna katodê di nav xwe de hilweşandina metala veguhêz (nemaze manganez di LMO an manganez-ku NMC vedihewîne), guhertinên strukturel ên ji ketina lîtiumê/derxistina dubare, û ji nû veavakirina rûxê di katodên nîkelê yên bilind- de vedihewîne. Metalên veguhêz ên hilweşandî koçî anodê dikin ku li wir mezinbûna SEI-yê katalîz dikin, ji ber vê yekê hilweşîna katodê nerasterast hilweşîna anodê lez dike.
Di voltaja bilind û germahiya bilind de hilweşandina elektrolîtê û hilberîna gazê pirsgirêkên mezintir in. Gazên hevpar CO₂, CO, û hîdrokarbonên cihêreng ên ji perçebûna karbonatê hene. Di hucreyên pouchê de, hûn ê kulikê bi eşkere diwerime bibînin. Di hucreyên silindrîk an jî prîzmatîk ên bi rewşên hişk de, zext çêdibe heya ku vekêşana ewlehiyê vedibe (bi gelemperî li 10-15 bar).
Wendakirina envantera lîtium mekanîzmayek mezin a hilweşandinê ye. Her gava ku SEI li ser anodê zêde dibe an jî lewheyên lîtiumê bi rengekî bê veger li ser anodê mezin dibe, hin lîtium ji hewza lîtiumê ya çerxkirî tê derxistin. Di dawiyê de hûn diqedin û kapasîteya we kêm dibe.
Têkçûnên nişkave dikarin ji kurtefîlmên hundurîn çêbibin. Piraniya kurtefîlman biçûk dest pê dikin-parçeyek metal a piçûk veqetandinê diqulipîne, an jî dendritek lîtium tê de mezin dibe. Kurte deverek germ diafirîne, ku hilweşîna herêmî bileztir dike, ku kurtê xirabtir dike, û hûn bendek bertekek erênî distînin. Carinan şaneya xwe-safa dike heke kurt bi xwe vebe. Carinên din ew berbi revya termal pêşve diçe.
Testên têketina nail (bi zorê neynûka pola di nav hucreyek barkirî de) ceribandinek îstismarkirinê ya standard e. Hucreyên LFP bi gelemperî ji ketina neynûkê berbi germahiyê naçin. Hucreyên NMC bi gelemperî dikin, her çend sêwiranên bi veqetankerên çêtir û enerjiya taybetî ya kêmtir carinan carinan dikarin derbas bibin.
Wêneyê 5 ragirtina kapasîteya li hember jimareya çerxê ji bo çend kîmyayan di bin şert û mercên bisiklêtê yên nerm de (1C barkirin / dakêşandin, 25 derece, 100% DOD) nîşan dide.
Rewşa Karûbar û Texmîna Rewşa Tenduristiyê
Hûn nikarin rasterast bipîvin ka çiqas enerjiyê di şaneyek lîtium ion de heye. Pêdivî ye ku hûn wê ji pîvandinên din binirxînin: voltaj, niha û germahî.
Rêbaza texmînkirina SOC ya herî hêsan li ser bingeha voltaja- ye. Her kîmya xwedan taybetmendiyek voltaja dorê ya vekirî-li hember kêşa SOC heye. Piştî ku hucre ji bo demekê rawestiya, voltaja bipîvin (ji bo ku voltaja derbasbûyî ji berxwedana hundurîn hilweşe), wê li keviya OCV binihêrin, û hûn SOC dizanin. Pirsgirêk ev e, hûn kêm caran wextê we heye ku hucre di serîlêdanên rastîn de bisekine.
Jimartina Coulomb nêzîkatiya standard e. Hûn niha bi demê re entegre dikin da ku hûn lêçûnê bişopînin û derxin. Ger hûn li SOCek naskirî dest pê bikin, hûn dikarin her dem SOC-ya nû hesab bikin. Rastbûn bi senzora weya heyî ve girêdayî ye (±0.5% tîpîk e) û zanîna kapasîteya rastîn. Çewtî bi demê re kom dibin, ji ber vê yekê hûn hewce ne ku bi kirina çerxa barkirin an dakêşanê bi periyodîk ji nû ve pîvandin.
Rêbazên bingehîn ên modela- modela çerxa wekhev an modela elektrokîmyayî ya şaneyê bikar tînin. Hûn voltaja termînalê û niha dipîvin, wan bi modela xwe dimeşînin, û dewletên hundurîn tevî SOC derdixin. Parzûnên Kalman ên Berfireh an çavdêrên dewletê yên mîna hev gelemperî ne. Van nêzîkatî dikarin pir rast bin (±2% xeletiya SOC) lê hewceyê modelên baş û çavkaniyên girîng ên hesabkirinê ne.
Texmîna SOH-ê dijwartir e ji ber ku hûn hewl didin ku hilweşandinê, ku hêdî û hêdî ye, bihejmêrin. Qelsbûna kapasîteyê û mezinbûna impedansê ne hewce ye ku bi hevûdu re an jî bi hejmartina çerxê re bi rêgez ve têkildar be. Hucreya ku pir zû-barkirî ye, dibe ku xwedan impedansa bilind be lê tenê kapasîteya nerm kêm dibe. Hucreyek ku di SOC/germahiya bilind de hatî hilanîn dibe ku xwedan kapasîteya girîng biqelişe lê mezinbûna impedansê ya nisbeten kêm be.
Pratîka pîşesaziyê ew e ku SOH li ser bingeha kapasîteyê diyar bike: hucreyek bi 80% ji kapasîteya xwe ya orjînal di 80% SOH de ye, û ev pir caran ji bo sepanên EV-ê dawiya--jiyanê tê hesibandin. Hucre hîn jî dixebite, lê rêje %20 daketiye. Ji bo serîlêdanên hilanîna enerjiyê, hucre dibe ku heya 60-70% SOH were bikar anîn.
Hin BMS kontrolên kapasîteya periyodîk dikin-bataryayê bi rêjeyek kêm tam dadixin û dipîvin ka çiqas enerjiyê derdikeve. Ev rast e lê tevlihev e (batterî di dema ceribandinê de peyda nabe) û bi demjimêran digire. Nêzîktêdayînên din hewl didin ku kapasîteya nerasterast ji keviyên voltaja, pîvandinên impedansê, an karîgeriya kulmîkî binirxînin.
Berxwedana hundurîn dikare bi sepandina pêleka heyî û pîvandina berteka voltaja, an bi derzîlêdana nîşanek piçûk a AC li frekansên cihêreng (spektroskopiya impedansê ya elektrokîmyayî) were pîvandin. EIS pir bêtir agahdarî dide lê pêdivî bi hardware pispor heye ku kêm kêm di BMS-yên bazirganî de heye.
Duyemîn-Serlêdanên Jiyanê û Vezîvirandin
Dema ku pîlê EV digihîje dawiya temenê--(bi gelemperî 70-80% ji kapasîteya orîjînal), ew hîn jî ji bo sepanên kêm daxwazkar bi tevahî fonksiyonel e. Bikaranîna bateriya jiyana duyemîn ji bo hilanîna enerjiyê ya rawestayî balê dikişîne.
Aborî dijwar e. Pêdivî ye ku hûn pakêta teqawîtbûyî biceribînin, potansiyel wê ji nû ve ava bikin (BMS, pergala sarkirinê, an modulên zirardar biguhezînin), wê ji bo serîlêdana nû piştrast bikin, û garantiyek peyda bikin. Hemû ev pere mesrefa. Ji bo ku -jiyana duyemîn watedar be, pêdivî ye ku pakêta nûvekirî ji pakêtek nû ya ku ji bo sepana stasyonî hatî çêkirin pir kêmtir lêçûn be. Lêçûn vediqetin her çend nûvekirin ji% 40-50 ji lêçûna pakêta nû kêmtir be, li gorî analîza ku hûn bawer dikin.
Ceribandina şaneyên teqawîtbûyî ne-tewle ye. Dibe ku modulek bi sedan şaneyên rêze-hevalel hebin. Hûn nekarin bi hêsanî wan yekane ceribandin. Hûn dikarin modulê wekî yekîneyek biceribînin, lê yek hucreyek xirab dikare xwe mask bike. Hin awayên hilweşandinê bêyî ceribandina wêranker dijwar e ku werin tespît kirin. Pirsa berpirsiyariyê jî heye: eger bataryayek duwem-agir biteqe, kî berpirsiyar e?
Vezîvirandin dawiya dawîn a-rêya jiyanê ye. Vezîvirandina pîvana mezin a niha pîrometalurjiyê (helandin) an hîdrometalurjiyê (şûştina kîmyewî) bikar tîne. Pyrometallurgy sadetir e, lê kêmtir bijartî ye-hûn aligirên metal ên tevlihev ên ku hewcedariya wan bi paqijkirinê heye digirin. Hîdrometalurjî dikare metalên takekesî bi paqijiya bilind vegerîne lê bêtir gav hewce dike û bermayiyên kîmyewî çêdike.
Aboriya vezîvirandinê bi giranî bi bihayên metal ve girêdayî ye. Kobalt bi qîmet e (bi qasê 30 $-40 $/kg ji hêla dîrokî ve, her çend biha pir diguhere), ji ber vê yekê vezîvirandina kobalt-kîmyayên dewlemend ji hêla aborî ve bikêr e. Nîkel di pîvanê de hêjayî vezîvirandinê ye. Manganez, hesin û alumînyûm nirxê-metalên kêm in, ji ber vê yekê vezîvirandin bi taybetî ji bo ku wan ji zeviyan dûr bixe maqûl e. Lîtium balkêş e - ew bi taybetî ji bo kîloyê ne bi qîmet e, lê astengiyên peydakirinê başbûnê balkêş dike.
Vezîvirandina rasterast-jihevxistina pîlê û ji nû ve karanîna madeya katod an anodê rasterast bêyî veqetandina wê berbi xwêyên metal-qada lêkolînê ya germ e. Ger we bikariba toza katodê di forma bikarbîne de vegerîne, hûn ê enerjî û lêçûna senteza katodê xilas bikin. Zehf di nav xwe de veqetandina maddeya çalak ji berhevker û girêdanên heyî, û mijûlbûna bi rastiya ku materyalê vezîvirandin tevliheviyek hucreyên ji hilberîner, temen û kîmyayên cihêreng e.
