Az elektromos járművek akkumulátorainak kapacitása és élettartama közötti kapcsolat

Az elektromos járművek akkumulátorainak működési elve
Az elektromos jármű töltővel való töltéséhez ismerni kell az elektromos jármű akkumulátorának működési elvét
Az elektromos járművekhez leggyakrabban használt akkumulátorok az ólom-savas, karbantartásmentes akkumulátorok, beleértve az üvegszálas partíciós adszorpciós technológiát alkalmazó AGM típusú akkumulátorokat és a kolloid elektrolit technológiát alkalmazó GEL típusú kolloid akkumulátorokat.
A savas ólomakkumulátorok működési elve az, hogy az ólomakkumulátorban található anódot (PbO2) és katódot (Pb) az elektrolitba (híg kénsavba) merítjük, és a két pólus között 2V elektromos áram keletkezik. A kisülés során bekövetkező kémiai változás az, hogy a hígított kénsav reakcióba lép a katód- és anódlemezeken lévő hatóanyagokkal, új vegyületet, ólom-szulfátot hozva létre. A kénsav komponens kisüléssel szabadul fel az elektrolitból, és minél hosszabb a kisülés, annál vékonyabb a kénsav koncentrációja. Az elfogyasztott komponensek arányosak a kibocsátott mennyiséggel. Amíg az elektrolitban a kénsav koncentrációját, azaz fajsúlyát mérik, a kisülési mennyiség vagy a maradék mennyiség meghatározható. A kémiai változás a töltés során az, hogy a kisülés során az anód- és katódlemezeken keletkező ólom-szulfát lebomlik, és a töltés során kénsavvá, ólommá és ólom-peroxiddá redukálódik. Ezért az elektrolit koncentrációja az akkumulátorban fokozatosan növekszik, vagyis az elektrolit fajsúlya nő, és fokozatosan visszatér a kisülés előtti koncentrációhoz. Ez a változás azt jelzi, hogy az akkumulátorban lévő hatóanyagot olyan állapotba csökkentették, hogy újra táplálható legyen. Ha az ólom-szulfát mindkét póluson az eredeti hatóanyagra csökken, az egyenértékű a töltés befejezésével, és a katód a lemez hidrogént, míg az anódlemez oxigént termel. A töltés utolsó szakaszában szinte az összes áramot a víz elektrolízisére használják fel, így az elektrolit csökkenni fog. Ekkor a pótlására tiszta vizet kell használni.
Az AGM típusú akkumulátorok híg kénsavval töltött akkumulátorok, amelyek ultrafinom üvegszálas válaszfalakba és lemezekbe szívódnak fel, szinte nincs áramló elektrolit. Jelenleg a piacon értékesített elektromos járművek legtöbb akkumulátora AGM típusú akkumulátor.

A GEL gél akkumulátorban nincs szabad elektrolit az elektrolit gél után, így a savszivárgás valószínűsége sokkal kisebb, mint az előző akkumulátoré; Az infúzió mennyisége 10-15%-kal több, mint a hígított kénsav, és kisebb a vízvesztesége, így a kolloid akkumulátor nem fog meghibásodni a vízveszteség miatt; A kolloidok befecskendezése növeli a szeparátor szilárdságát, védi az elektródalemezt, és kompenzálja a szeparátor savval való érintkezéskor összezsugorodó hibáját, így az összeszerelési nyomás nem csökken jelentősen, ami az egyik oka annak, hogy képes megnyúlni. elem élettartam; A kolloidok kitöltik az elválasztó és az elektróda közötti rést, csökkentve az akkumulátor belső ellenállását és javítva a töltés befogadóképességét. Tehát a kolloid akkumulátorok túlkisülése, Shaanxi helyreállítási kapacitása és alacsony hőmérsékletű töltési és kisütési teljesítménye jobb, mint az AGM típusú akkumulátorok; A kolloid akkumulátorok konzisztenciája sokkal jobb, mint a hasonló AGM típusú akkumulátoroké. A belföldön tömegesen gyártott kolloidoknak négy típusa van: gázfázisú gél, szilikaszol, vegyes szol és szerves szilícium polimer gél.
Az elektromos járművek akkumulátorainak kapacitása és élettartama közötti kapcsolat
Elektromos kerékpárok akkumulátoraként annak élettartama és kapacitása a két legfontosabb mutató. Mindenki az akkumulátor kapacitásának növelésében és a hosszú élettartamban reménykedik, de e két mutató között bizonyos mértékig kibékíthetetlen ellentmondás van, így az egyik mutató javulása elkerülhetetlenül hatással lesz a másikra is.
Felsorolunk néhány módszert a kapacitás növelésére, és bemutatjuk ezek hatását az akkumulátor élettartamára.

1, Az elektromos jármű akkumulátorházának megengedett tartományán belül próbálja meg a lehető legnagyobb mértékben növelni az akkumulátor térfogatát.
Ez egy hatékony módszer. Ha más szempontokat ésszerűen tervezünk, mint például a térfogat növelése, a rácsfelület növelése, az aktív anyagok tömegének növelése, akkor az ezzel a módszerrel előidézett kapacitásnövekedés előnyös az élettartam szempontjából, mivel hatékonyan csökkentheti a kiürítési mélységet és így elérni az élettartam növelésének célját. Életciklus-kísérleteket végeztünk ugyanazon az akkumulátoron két kisütési móddal, 5,5 Ah kisütéssel és 7,5 Ah kisütéssel. Ezek közül a sekélykisülésű akkumulátorok élettartama kétszerese a mélykisülésű akkumulátorokénak, ami azt jelzi, hogy a sekély kisütés hatása az akkumulátor élettartamára meglehetősen jelentős.
2, Kétféleképpen növelhető a kapacitás, ha a külső méretek megegyeznek:
1. Növelje az elektródalemez vastagságát, főleg a pozitív lemez vastagságát. Ezzel a módszerrel növelheti a hatóanyagok mennyiségét, és elérheti a kapacitásnövelés célját.
2. Csökkentse az elektródalemez vastagságát, javítsa a hatóanyagok felhasználási arányát, növelje az elektródalemezek számát, és növelje az elektródalemez területét, ezzel elérve a kapacitás növelésének célját.
Ezzel szemben az elektródalemez vastagságának növelése a műveleti lépések növelése nélkül könnyebben megvalósítható. Az elektródalemez vastagságának csökkentése jobban elősegíti a kapacitás növelését, de a lemezek számának növekedése és a pozitív és negatív elektródák közötti távolság növekedése miatt elkerülhetetlenül a membrán elvékonyodásához vezet, ami növeli a kockázatot. csökkenti a dendrit behatolását a membránba, és növeli az öntés, bevonat és összeszerelés munkaterhelését.
A kapacitás növelésének mindkét módszere megköveteli a sav sűrűségének növelését, hogy biztosítsuk a sav megfelelő részvételét a reakcióban. Jelenleg az ezzel a két módszerrel készült akkumulátorok nyitott áramköri feszültsége 13.7-14V (ami messze meghaladja az általunk megszokott elfogadható értéket) és az 5A-es kisütés több mint 140 percet is elérhet.
A sav sűrűségének növelése a következő hatással van az akkumulátorok élettartamára:
1. Erősítse meg az elektródalemez, különösen a pozitív elektródalemez korrózióját.
2. Gyorsítsa fel a pozitív elektródalemez lágyulását mélykisülési ciklusok alatt.
3. A savsűrűség növekedésével a szulfátok oldhatósága jelentősen csökken, ami ólom-szulfát termelődését eredményezi a kisütés során
A telítettség növekedése könnyen durva és kemény ólom-szulfátot eredményezhet, ami negatív elektród-szulfatációt okoz. Különösen az elektromos járművek normál használata során az akkumulátor általában több mint 8 órán keresztül alacsony állapotban van a reggeli és a délutáni munka között, ami nagyobb valószínűséggel okoz szulfatációt.

3, Változtassa meg az a-PbO2 és a b-PbO2 arányát a pozitív elektródalemezben a képződési feltételek megváltoztatásával.
Az a-PbO2 és a b-PbO2 oxidációs-redukciós képessége nagymértékben változó, elektrokémiai aktivitásaik eltérőek. A B-típus nagyobb kisülési kapacitással rendelkezik, mint az A-típus. Különböző áramsűrűség esetén a b-PbO2 kapacitása meghaladja az a-PbO21 kapacitását.{11}}-szeresére. Vannak, akik úgy vélik, hogy az a-PbO2 csak az elméleti kapacitás 16%-át, míg a b-PbO2 az elméleti kapacitás 80%-át -90%-át képes leadni. Ebből látható, hogy a b-PbO2 arányának növelése a képződési folyamatban hatékonyan növelheti a kapacitást. A legegyszerűbb módja az áramerősség növelése az akkumulátor képződése során, az elektrolit pH-értékének csökkentése, majd hatékony hűtési intézkedésekkel az akkumulátor hőmérséklet-emelkedésének visszaszorítása. Ennek eredményeként a b-PbO2 aránya a kialakított akkumulátorban ennek megfelelően nő.
Az a-PbO2 azonban nagyobb méretű és keményebb részecskékkel rendelkezik, amelyek hálózatot vagy vázat alkothatnak a pozitív elektród aktív anyagában. Ennek eredményeként a pozitív elektróda aktív anyagának szerkezete teljessé válik, így az elektróda élettartama hosszabb. Ezért a b-PbO2 túlzott termelése a képződési folyamat során káros hatással lesz az élettartamra.
4, Adalékanyagok használata
A közelmúltban egyre több jelentés érkezett olyan adalékanyagokról, amelyek növelhetik az akkumulátor kapacitását, de ezek túlnyomó többsége olyan akkumulátorok indítását célozza, amelyek alacsony töltési kisütési ciklusigényűek. Egyes egységek azt is állítják, hogy adalékaik nemcsak a kapacitás szempontjából előnyösek, hanem a mélytöltési kisülési ciklus élettartamát is javíthatják. Több ilyen egységgel való kapcsolatfelvétel után azonban nem világos, hogy ez műszaki titoktartási okokból következik-e, és soha nem tudták elmagyarázni, hogy adalékanyagaik növelik a kapacitást, miközben javítják az élettartamot.
A fentiek a különböző elektromos jármű akkumulátorgyártók által általánosan használt módszerek a kapacitás növelésére, de a külső méretek megváltoztatásán kívül (ami a nemzeti szabványok és előírások után nem lesz megvalósítható) úgy tűnik, nincs mód a kapacitás és az élettartam egyensúlyára. Ebben az esetben meg kell találni az egyensúlyi pontot a kapacitás és az élettartam között. Vizsgálatunk során az elektromos kerékpárt használók többnyire napi 10-30 km távolságot tesznek meg, és ha távolabb vannak, fontolóra veszik más közlekedési módok választását. Ezért az elektromos járművek akkumulátorainak tervezésénél az az elvünk, hogy biztosítsuk, hogy azok a felhasználók, akik naponta 10-30 km-t tesznek meg, a leghosszabb akkumulátor-élettartammal rendelkezzenek, majd fontolja meg az ezen az elven alapuló kapacitástervezést. Jelenleg kétféle elektromos kerékpár létezik: 36 V és 24 V. Általában a kisülési áram 4-5,5 A között van. Ezért az élettartam-kísérletek során két kisütési módszert alkalmaztunk: 5A-es kisülést 1,5 órán keresztül és 5,5 A-es kisülést 1 órán át. Kísérletekkel úgy gondoljuk, hogy a 151 ′ 94 ′ 98-as akkumulátor 3.85-3.95 kg, 115 perc és 125 perc közötti 5A-es kisülési idő és 151 151 méretű akkumulátor a maximális élettartam eléréséhez e két feltétel mellett. ′ 99 ′ 99-es akkumulátor, 4.15-4.25 kg tömeg és 125 perc és 135 perc közötti 5A kisütési idő megfelelő. Ezen a kapacitáson az akkumulátor szakadási feszültségét 13.2-13.4V között tudjuk szabályozni. Nem számít, milyen alacsony a kapacitás, a kisülési mélység növekedése befolyásolja az élettartamot,