Viss, ko vēlaties uzzināt par elektrisko transportlīdzekļu akumulatoriem

Elektromobiļa ātrums, nobraukums, griezes moments un visi šādi svarīgie parametri ir atkarīgi tikai no motora specifikācijas un automašīnā izmantotā akumulatora komplekta. Lai gan jaudīga motora izmantošana nav nekas liels, problēma ir tāda akumulatora izstrāde, kas ilgu laiku varētu nodrošināt pietiekamu strāvu motoram, nepasliktinot tā kalpošanas laiku. Lai tiktu galā ar sprieguma un strāvas pieprasījumu, EV ražotājiem ir jāapvieno simtiem, ja ne tūkstošiem šūnu, lai izveidotu akumulatoru vienai automašīnai. Lai radītu ideju, Tesla modelim S ir aptuveni 7104 šūnas un Nissan lapai ir aptuveni 600 šūnas. Šis lielais skaits kopā ar litija elementu nestabilo raksturu apgrūtina akumulatora komplekta projektēšanu elektriskajai automašīnai. Šajā rakstā ļaujiet mums izpētīt, kā elektriskā transportlīdzekļa akumulatoru komplekts ir paredzēts EVun kādi ir svarīgi parametri, kas saistīti ar baterijām, par kurām ir jārūpējas.

Kas atrodas elektriskā transportlīdzekļa akumulatora komplektā?

Ja esat izlasījis rakstu Ievads elektriskajam transportlīdzeklim, jūs jau būtu atbildējis uz jautājumu. Ļaujiet man ātri nosaukt jaunus cilvēkus. Zemāk redzamajā attēlā redzams, kā Nissan Leaf akumulatoru komplekts tiek nošķirts līdz šūnu līmenim no tā iepakojuma.

Mūsdienu elektriskās automašīnas savu automašīnu darbināšanai izmanto litija akumulatorus dažu acīmredzamu iemeslu dēļ, par kuriem mēs runāsim vēlāk šajā rakstā. Bet šie litija baterijas ir tikai aptuveni 3,7 uz vienu šūnu bet EV Auto prasa kaut kur pie 300V. Lai sasniegtu tik augstu spriegumu un Ah reitingu, litija elementi tiek kombinēti virknē un paralēli, veidojot moduļus, un šie moduļi kopā ar dažām aizsardzības ķēdēm (BMS) un dzesēšanas sistēmu ir izvietoti mehāniskā apvalkā, ko kopā sauc par akumulatoru, kā parādīts iepriekš.

Bateriju veidi

Lai gan lielākajā daļā automašīnu tiek izmantotas litija baterijas, mēs ar to aprobežojamies. Ir pieejami dažādi akumulatoru ķīmijas veidi. Baterijas var iedalīt trīs tipos.

Primārās baterijas: tās ir neuzlādējamas baterijas. Tas nozīmē, ka tas var pārveidot ķīmisko enerģiju par elektrisko enerģiju, nevis pretēji. Kā piemēru var minēt sārma baterijas (AA, AAA) rotaļlietām un tālvadības pultīm.

Sekundārās baterijas: šīs ir baterijas, kuras mūs interesē elektriskajiem transportlīdzekļiem. Tas var pārveidot ķīmisko enerģiju par elektrisko enerģiju, lai darbinātu EV, kā arī var atkal pārveidot elektrisko enerģiju par ķīmisko enerģiju uzlādes procesā. Šīs baterijas parasti izmanto mobilajos tālruņos, EV un lielākajā daļā citu pārnēsājamo elektroniku.

Rezerves akumulatori: Tie ir īpaša veida akumulatori, kurus izmanto ļoti unikālā pielietojumā. Kā norāda nosaukums, baterijas tiek turētas kā rezerves (gaidīšanas režīmā) lielāko tā kalpošanas laiku, un tāpēc tām ir ļoti zems pašizlādes ātrums. Piemērs būtu glābšanas veste.

Baterijas pamatķīmija

Kā teicām iepriekš, baterijām ir pieejamas dažādas ķīmijas. Katrai ķīmijai ir savi plusi un mīnusi. Bet neatkarīgi no ķīmijas veida ir dažas lietas, kas ir kopīgas visām baterijām, ļaujiet mums tās apskatīt, daudz neiedziļinoties tās ķīmijā.

Baterijā ir trīs galvenie slāņi: tie ir katodi, anodi un atdalītāji. Katods ir pozitīvs akumulatora slānis, bet anods - akumulatora negatīvais slānis. Kad akumulatora spailēm ir pievienota slodze, strāva (elektroni) plūst no anoda uz katodu. Līdzīgi, ja lādētājs ir pievienots akumulatora spailēm, elektronu plūsma tiek mainīta, tas ir, no katoda uz anodu, kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā.

Lai jebkurš akumulators darbotos, jānotiek ķīmiskai reakcijai, ko sauc par oksidēšanās-reducēšanas reakciju. Dažreiz to sauc arī par Redox Reaction. Šī reakcija notiek starp akumulatora anodu un katodu caur elektrolītu (separatoru). Akumulatora anoda puse būs gatava iegūt elektronus, līdz ar to notiks oksidēšanās reakcija, un akumulatora katoda puse būs gatava atbrīvoties no elektroniem, un līdz ar to notiks reducēšanās reakcija. Šīs reakcijas dēļ caur separatoru joni tiek pārnesti no katoda uz akumulatora anoda pusi. Rezultātā anodā būs uzkrāts vairāk jonu. Lai neitralizētu šo anodu, elektronus jānogrūž no sāniem uz katodu.

Bet atdalītājs pieļauj tikai jonu plūsmu caur to un bloķē jebkuru elektronu kustību no anoda līdz katodam. Tātad vienīgais veids, kā akumulators var pārnest elektronus, ir caur tā ārējiem spailēm, tāpēc, savienojot slodzi ar akumulatora spailēm, mēs saņemam strāvu (elektronus).

Litija akumulatoru ķīmijas pamati

Tā kā mēs apspriedīsim litija akumulatorus, jo tie ir visizdevīgākie EV akumulatori, ļauj nedaudz vairāk izpētīt tā ķīmiju. Atkal litija baterijās ir daudz veidu, visvairāk ir litija niķeļa kobalta alumīnijs (NCA), litija niķeļa mangāna kobalts (NMC), litija mangāna spinelis (LMO), litija titanāts (LTO), litija dzelzs fosfāts (LFP). parastie. Katrai ķīmijai atkal ir savas īpatnības, kas glīti ilustrē zemāk redzamo Bostonas konsultāciju grupas attēlu.

No tiem litija niķeļa kobalta alumīnijs ir visizplatītākais tā zemo izmaksu dēļ. Tālāk šajā rakstā mēs iekļausim vairāk šo parametru. Bet viena izplatīta lieta, ko jūs šeit varat pamanīt, ir tas, ka litijs ir visās baterijās. Tas galvenokārt ir saistīts ar litija elektronu konfigurāciju. Zemāk parādīts neitrāls litija metāla atoms.

Tam ir trīs atomu skaits, kas nozīmē, ka trīs elektroni atradīsies ap tā nukleāzi, un visilgākajā apvalkā ir tikai viens valences elektrons. Reakcijas laikā šis valences elektrons tiek izvilkts, tādējādi dodot mums vienu elektronu un litija jonu ar diviem elektroniem, kas veido litija jonu. Kā tika apspriests iepriekš, elektrons kā strāva plūst caur akumulatora ārējiem spailēm, un litija jons plūst elektrolīta (separatora) laikā redoksreakcijas laikā.

Transportlīdzekļu elektrisko akumulatoru pamati

Tagad mēs zinām, kā akumulators darbojas un kā to izmanto elektriskajā transportlīdzeklī, taču, lai turpinātu darbu, mums ir jāsaprot dažas pamata terminoloģijas, kuras parasti lieto, izstrādājot akumulatoru. Ļaujiet mums tos apspriest…

Sprieguma vērtējums: divi ļoti izplatīti vērtējumi, kurus var atzīmēt uz akumulatora, ir tā spriegums un Ah vērtējums. Svina skābes baterijas parasti ir 12 V un litija baterijas - 3,7 V. To sauc par akumulatora nominālo spriegumu. Tas nenozīmē, ka akumulators visu laiku nodrošina 3,7 V spailes. Sprieguma vērtība mainīsies atkarībā no akumulatora jaudas. Mēs apspriedīsimies