W mgnieniu oka pogoda znów się pogorszyła. Mimo, że na północy w pomieszczeniu jest ciepło, jest tak ciepło, że mam ochotę codziennie jeść lody, ale kiedy wychodzę, spotykam się z różnicą temperatur około 40 stopni, co i tak jest trochę przerażające.
Jeśli smartfon w Twojej kieszeni jest naprawdę „smartfonem”, to nie chce wyjść i zmarznąć. Dlaczego? Ponieważ „pasek życia” telefonów komórkowych w tym sezonie zawsze spada w zastraszającym tempie.
W tym sezonie jedna rzecz jest mocno przeceniona – żywotność baterii. Zasięg pojazdów elektrycznych w północnej części zimy może być jedynie o mniej niż 30% mniejszy niż w lecie.
W internecie pojawił się barwny opis: Zimą muszę wyjechać w pilnych sprawach. Biorę telefon i widzę, że zostało mi jeszcze 50+ baterii. Wychodzę z ufnością. Kiedy docieram do celu, biorę telefon i nie wiem, kiedy ikona baterii, która przed chwilą była zielona, uległa zmianie. Stał się 20% czerwony. Patrzysz ze zdziwieniem, a wartość przed tobą zmienia się na 1%. Byłaś zszokowana, oddychałaś do telefonu i zacierałaś ręce, ale nadal nie mogłaś powstrzymać ochłodzenia telefonu...
Kilka głównych wyzwań spowodowanych niską temperaturą
Jaki jest problem? Okazało się, że temperatura była zbyt niska i akumulator został „wewnętrznie zużyty”.
Zanim zbadamy przyczyny wewnętrznego zużycia baterii, przyjrzyjmy się najpierw, jak działa bateria.
Bateria składa się głównie z następujących głównych elementów: elektrody ujemnej (głównie grafit jest elektrodą ujemną), elektrody dodatniej (jako przykładu używany jest fosforan litowo-żelazowy), separatora (jony litu mogą przechodzić, ale elektrony nie) i akumulatora obudowa.
Podczas ładowania akumulatora litowo-jonowego jony litu są uwalniane z fosforanu litowo-żelazowego w elektrodzie dodatniej, przemieszczają się w roztworze elektrolitu do elektrody ujemnej i są osadzone w graficie. Grafit w elektrodzie ujemnej będzie absorbował jony litu wypływające z elektrody dodatniej i elektrony przemieszczające się przez drut. Podczas rozładowywania jony litu zmagazynowane w graficie ponownie ulatniają się, przechodzą przez separator przez elektrolit i wracają do elektrody dodatniej. Elektrony nie mogą przejść przez separator i mogą powrócić do elektrody dodatniej jedynie z zewnętrznego przewodu. To działanie generuje prąd w przewodzie, powodując pracę urządzenia elektrycznego.
Jak niskie temperatury wpłyną na pracę akumulatorów litowo-jonowych? Środowisko o niskiej temperaturze będzie miało wpływ na materiały i procesy operacyjne akumulatora. Podobnie jak palce, które zimą są zbyt długo wystawione na działanie czynników atmosferycznych, stają się mniej elastyczne, tak samo mogą stać się materiały, z których wykonana jest bateria. W środowisku o niskiej temperaturze jonom trudniej jest uciec i osadzić się w materiałach, trudniej jest przejść przez membranę, a prędkość ruchu jonów również zostanie zmniejszona.
Podczas wyładowań w niskiej temperaturze zmniejsza się szybkość osadzania jonów litu w materiale elektrody katody. Jony litu z przodu docierają, zanim jony litu z przodu zdążą osadzić się w materiale. Jony litu zaczynają się zacinać, a na powierzchni materiału elektrody gromadzi się duża ilość jonów litu, co przyspieszy wytwarzanie warstwy pasywacyjnej (zwanej w przemyśle folią SEI, folia ta spowolni wprowadzanie jonów litu w elektrodę). W ten sposób osadzanie jest jeszcze trudniejsze. Makroskopowym objawem jest wzrost rezystancji wewnętrznej akumulatora, akumulator zaczyna „zużywać się wewnętrznie”, a moc wyjściowa na zewnątrz staje się mniejsza.
Podczas ładowania w niskiej temperaturze jony litu migrują w kierunku grafitowej elektrody ujemnej, ale prędkość, z jaką jony litu są osadzane w graficie, również spada, podczas gdy elektrony mogą szczęśliwie dotrzeć do elektrody ujemnej przez drut. Kiedy elektrony napotkają jony litu na powierzchni elektrody ujemnej, zostanie wygenerowany metaliczny lit, tworząc dendryty litu. Gdy dendryty litu urosną, przebiją separator, powodując zwarcie i nieprawidłowe działanie akumulatora.
Wewnętrzne podgrzewanie
Ta trasa techniczna nazywa się wewnętrznym podgrzewaniem. Podczas wykonywania akumulatora producent dodaje do konstrukcji akumulatora cienki kawałek folii niklowej i pokrywa go polimerem izolującym elektrycznie (aby cienka folia niklowa nie spowodowała zwarcia akumulatora). Gdy temperatura akumulatora stanie się zbyt niska, sterownik wymusza przepływ prądu przez akumulatorfolia niklowa, generując dużą ilość energii cieplnej w celu szybkiego nagrzania materiału akumulatora. Akumulator powinien zawsze rozładowywać się w stosunkowo dobrym zakresie temperatur roboczych.
Jeśli chcesz ładować w niskich temperaturach, urządzenie ładujące najpierw naładuje akumulator z małą mocą, wykorzysta ciepło wytwarzane przez sam akumulator podczas ładowania do wstępnego rozgrzania akumulatora i poczeka, aż temperatura akumulatora wzrośnie do odpowiedniego zakresu, przed wykonaniem wysokiego ładowania. szybkie ładowanie mocy.
Artykuł 3: Ogrzewanie zewnętrzne. Do akumulatora można dodać urządzenia do wstępnego podgrzewania (takie jak grzejniki i piece elektryczne).
Akumulator najpierw dostarcza energię o małej mocy do urządzenia podgrzewającego. Urządzenie podgrzewające wytwarza ciepło i powoduje wzrost temperatury akumulatora. Po osiągnięciu odpowiedniej temperatury pracy akumulator wchodzi w normalny stan pracy. Niektóre samochody elektryczne są wyposażone w funkcję wstępnego podgrzewania akumulatora. Zimą przed użyciem samochodu należy wstępnie podgrzać akumulator, aby przywrócić samochód do normalnego stanu.
