Baytariyada lithium ion run ahaantii ma "abuuraan" awood sida dadka intooda badan ay uga fikiraan. Waxa ay sameeyaan waa kaydinta tamarta korantada iyada oo loo marayo falcelinta korantada ee la beddeli karo, ka dibna la sii daayo marka wareegga dibadda uu dalbado hadda. Jahwareerka arrintan ku saabsan ayaa wax badan ka soo baxa shirarka naqshadeynta, gaar ahaan marka qof uu isku dayayo inuu cabbiro baakidhka batteriga markii ugu horreysay.
Laba shay ayaa dhaca xilliga dheecaanka. Marka hore, ion lithium waxay ka guuraan korantada taban (anode) iyada oo loo marayo elektrolytka iyo kala-soocida ilaa korantada togan (cathode). Marka labaad, electrons waxay ku qulqulayaan wareegga dibadda ee anode ilaa cathode, iyagoo samaynaya shaqo waxtar leh. Inta lagu jiro dallacaadda, waxaad dib u rogi doontaa habka adoo isticmaalaya danab dibadda ah oo ku qasbaya ions iyo electrons inay u dhaqaaqaan jihada ka soo horjeeda.
Korontada unuggu soo saaro waxay gebi ahaanba ku xidhan yihiin walxaha korantada ee aad soo qaadatid iyo awoodahooda korantada. Unug cusub oo ku fadhiya shelfiska oo aan lahayn wax rar ah ayaa muujin doona furnaantiisa{1}}voltka wareegga-sida caadiga ah ilaa 3.6 ilaa 3.7V kimistariga lithium ion intooda badan, in kasta oo lambarkani uu wareego iyada oo ku xidhan heerka kharashka iyo heerkulka. Marka aad xidhid rarka oo aad bilowdo sawirida hadda, danabku hoos buu u dhacayaa sababtoo ah iska caabin gudaha ah. Inta ay ku dhacayso waxay wax badan kaaga sheegaysaa caafimaadka unugga.
Aasaaska Kiimikada Unugyada
Dhammaan unugyada lithium ion waxay wadaagaan isla mabda'a hawlgalka aasaasiga ah, laakiin kimistariyadu aad bay u kala duwan yihiin. Maaddada cathode waxay si weyn u go'aamisaa sifooyinka waxqabadka unugga{1} cufnaanta tamarta, awoodda awoodda, nolosha meertada, xasilloonida kulaylka, iyo qiimaha.
Cathodes oksaydhka lakabka leh ayaa ahaa kiimiko ganacsi ee ugu horreeyay. Sony waxay dib ugu soo bandhigtay 1991 LiCoO₂ (lithium cobalt oxide), kaas oo wali lagu isticmaalo qalabka elektiroonigga ah ee macaamiisha halkaas oo cufnaanta tamarta ay ka muhiimsan tahay qiimaha ama xuduudaha badbaadada. Unugyadan waxay xirxiran yihiin qiyaastii 150-200 Wh/kg heerka unugga. Cobalt waa qaali in kastoo, kimistariguna aanu degganayn in ka badan 150 digrii. Waxaan aragnay ka cararka kulaylka oo ka bilaabmaya heerkul aan ka yarayn 130 digrii unugyada la xadgudbay.
Wadista badbaadada wanaagsan iyo qiimaha jaban ayaa horseeday LiMn₂O₄ (lithium manganese oxide) badhtamihii -1990naadkii. Manganese waa wasakh jaban oo qaab dhismeedka laf dhabarta ayaa si dabiici ah u deggan. Unugyadan ma carari doonaan ilaa aad ka dhaafto 250 digrii caadi ahaan. Is-dhaafsiga? Cufnaanta tamarta waxay hoos ugu dhacdaa 100-120 Wh/kg, iyo manganese waxay ku milmaysaa korantada waqti ka dib, gaar ahaan heerkul sarreeya. Nolosha meertadu way dhibtoonaysaa - waxaad eegaysaa laga yaabaa 300-700 wareeg ka hor inta aanay awooddu hoos uga dhicin 80%.
LiFePO₄ (lithium iron fosfooraska) ayaa soo shaac baxay qiyaastii 2001 waxayna beddeshay wadahadalka badbaadada. Qaab dhismeedka olivine waa dhagax -kuleyl adag; Heerarka kulaylku ma dhaco ilaa ka sarreeya 270 darajo , iyo xitaa markaa way ka yar tahay rabshadaha. Nolosha meeshu waa heer sare-2,{6}} wareegyada ilaa 80% awooda waa heer, unugyada qaarna waxa la tijaabiyay 5,000 ee wareeg ee la soo dhaafay. Hoos-u-dhacu waa danab: kaliya 3.2V magac ahaan, iyo cufnaanta tamarta waxay ku kooban tahay 90-120 Wh / kg. Sidoo kale, xaaladda patent-ka fosfattu waxay ahayd mid qasan sannado badan.
NMC (lithium nickel manganese cobalt oxide) iyo NCA (lithium nickel cobalt aluminium oxide) ayaa u soo baxay sidii kimistariyada "dheeman". Marka la isku qaso nikkel, manganese, iyo cobalt ee saamiyo kala duwan{1}}kuwa caadiga ah waa NMC 111, 532, 622, iyo 811 halkaas oo tirooyinka ay muujinayaan nuxurka birta - waxaad hagaajin kartaa waxqabadka. Maadada nikkelka sare waxay u riixdaa cufnaanta tamarta ilaa 200-250 Wh/kg laakiin kharashka xasiloonida kulaylka iyo nolosha meertada. Unugyada NMC 811 waxay ku dhufan karaan 250 Wh/kg laakiin waxay u baahan yihiin maarayn kulayl oo taxaddar leh.
Dhinaca anode-ka, graphite wuxuu ahaa heerka ilaa maalintii koowaad. Awoodda aragtida waa 372 mAh/g, iyo unugyada ganacsigu caadi ahaan waxay gaadhaan 340-360 mAh/g. Lithium-ku wuxuu u dhexeeyaa lakabyada graphene inta lagu jiro dallacaadda, isaga oo ballaarinaya mugga garaafka qiyaastii 10%. Cadaadiskan makaanikku waxa uu wax ka taraa in awoodda baskiilada ay ka lunto.
Silicon anodes waxay ahaayeen "wax weyn oo soo socda" ilaa shan iyo toban sano hadda. Awoodda aragtiyeed ee Silikon waa 4,200 mAh/g- in ka badan toban jeer garaaf. Dhibaatadu waxay tahay, silikoonku wuxuu ku fidaa 300% marka uu nuugo lithium. Tani waxay kala jebisaa anode-ka ka dib dhowr wareegyo. Dariiqooyinka hadda waxay isticmaalaan silikoon - graphite isku darka silikoon ka kooban sida caadiga ah 10% si ay u ilaaliso balaadhinta la maarayn karo. Si kastaba ha ahaatee, marka hore{11} wareegga awoodda lumin ee aan dib loo celin karin waxa uu socdaa 15 -25% anodes-ka silikoon ka kooban marka loo eego 5-10% garaafka saafiga ah.
Dhismaha Unugyada iyo Qaababka
Unugyada cylindrical waxa laga yaabaa inay yihiin waxa dadka badankiisu sawiraan markay u malaynayaan "battery." Qaabka 18650 (dhexroor 18mm, dhererka 65mm) wuxuu noqday meel walba ka dib markii ay soosaarayaasha laptop-yada ay ku qiyaaseen horraantii 2000-meeyadii. Tesla waxay caan ku ahayd kumanaan iyaga ka mid ah Roadster-kii asalka ahaa. Awoodda caadiga ah ee 18650 waxay ku socotaa 2,000-3,500 mAh iyadoo ku xiran kimistari iyo haddii aad u fiicnaato tamarta ama tamarta.
Qaabka cusub ee 21700 (21mm × 70mm) ee Tesla iyo Panasonic ay si wada jir ah u soo saareen ayaa bixiya 50% tamar dheeraad ah unuggiiba-4,000-5,000 mAh waa caadi hadda. Dhexroorka weyni wuxuu kordhiyaa saamiga walxaha firfircoon iyo qaybaha aan firfircoonayn (uruuriyeyaasha hadda jira, karaan, qalabka badbaadada), hagaajinta cufnaanta tamarta heerka xirmada. Xadhkaha wax-soo-saarka waxay ahayd in dib loo hagaajiyo, taas oo qayb ka ah sababta korsashada ay qaadatay muddo.
Unugyada prismatic waxay ka yimaadeen rabitaanka warshadaha baabuurta ee ka faa'iidaysiga meel wanaagsan. Halkii aad sanduuq ka buuxin lahayd dhululubo oo aad kaga tagi lahayd dhammaan boosas madhan, waxaad samaysaa unugyo leydi ah oo si hufan u urursan. Gawaarida{2}}unugyada heerka koowaad waxay u dhexeeyaan 20Ah ilaa in ka badan 100Ah. Way u fududahay kulaylka{6}}maaraynta dhinaca baakadaha maadaama aad saxaradaha qaboojinta toos ugu dhejin karto dhinacyada fidsan. Dhinaca hoose waa inaad dhammaan ukumahaaga ku dhex heshay dambiilo yar -haddii hal unug weyn oo prismatic ah fashilmo, waxaad lumisay awood ka badan haddii hal unug yar oo cylindrical ah uu guuldareysto.
Unugyada shandaduhu waxay sii qaataan fikradda hufnaanta booska iyagoo meesha ka saaraya gabi ahaanba biraha. Unugga waxa lagu shaabadeeyey aluminium dabacsan{1} Tani waxay badbaadinaysaa laga yaabaa 10 -15% miisaanka marka loo eego kan prismatic, qaabkana waa mid aad u dabacsan-waxaad samayn kartaa cabbir kasta ama qaab kasta oo codsigu u baahan yahay. Soosaarayaasha EV way jecel yihiin sababtoo ah waxaad si toos ah ugu dhejin kartaa taarikada qaboojinta. Daciifnimadu waa farsamo: waxay u baahan yihiin cadaadis dibadda ah si ay uga hortagaan delamination electrode inta lagu jiro baaskiil wadida, waxayna aad ugu nugul yihiin burburka dalool.
Tignoolajiyada kala soocida
Kala-soocida ma hesho fiiro gaar ah, laakiin waxa la odhan karaa waa qaybta ugu muhiimsan ee badbaadada. Waa dhuuban (16-25 μm caadi ahaan) xuubka daloolsan kaas oo ka ilaalinaya anode-ka iyo cathode inay taabtaan iyadoo u oggolaanaysa ion lithium inay dhex maraan. Kala soocida hore waxay ahaayeen polyetylen hal lakab ah (PE) ama polypropylene (PP).
Casrigan sare - Kalasaarayaasha hawl qabadku waxay isticmaalaan qaab-dhismeedka trilayer, sida caadiga ah PP/PE/PP. Lakabka PE waxa uu leeyahay bar dhalaaleed hoose (135 darajo) marka loo eego PP (165 darajo). Haddii unuggu bilaabo kulayl badan, PE-gu wuu dhalaali oo buuxiyaa daloolada, isagoo xiraya gaadiidka ionic ka hor inta uusan heerkulku gaarin heerar khatar ah. Tan waxaa loo yaqaan xirida kulaylka, waana difaacii ugu dambeeyay ee aad ka baxsato kulaylka ka hor.
Kala soocayaasha dhoobada dahaarka leh waxay ku daraan xad badbaado kale. Dahaarka khafiifka ah (2-4 μm) ee alumina ama walxaha kale ee dhoobada ah ee ku yaal hal ama labada dhinac ee kala soocida waxay ilaalisaa sharafta qaabdhismeedka xitaa haddii polymerku dhalaaliyo. Daahanku waa dalool ku filan in gaadiidka ionic uu sii socdo, laakiin waxa ay ka hortagtaa korantada in uu gaaban yahay{7}}ku wareego xitaa heerkul ka sarreeya 150 digrii . Dhankeeda hoose waa qiimaha - dhoobada{10}} Kalasoocida dahaarka leh waxay ku shaqeeyaan 2-3× qiimaha kala-soocida caadiga ah-iyo waxyar ka sareeya caqabada
Porosity caadi ahaan waxa ay socotaa 40-50%. Iska caabin aad u hooseeya iyo ionic ayaa kor u kacaysa, xaddidaya awoodda awoodda. Xoog aad u sarreeya iyo xoogga makaanikada ayaa dhibaya. Xajmiga qaybinta daloolka ayaa iyana muhiim ah; nambarka Gurley (imtixaanka xajinta hawada) waa qeexid caadi ah. Inta badan kala-soocida heerka EV waxay beegsadaan 200-400 ilbiriqsi/100cc.
Halabuurka Electrolytka iyo waxyaabaha lagu daro
Electrolyt-ka ku jira unugga lithium ion waa ka adag yahay sidaad u malaynayso. Samaynta saldhiga sida caadiga ah waa milix lithium{1}LiPF₆ (lithium hexafluorophosphate) ee 95%+ unugyada{4}}oo lagu milmo isku dhafka karbonatooyinka organic. Xalka caadiga ah waxaa ka mid ah ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), iyo ethyl methyl carbonate (EMC).
U fiirsashada LiPF₆ badanaa waxay ku dhowdahay 1.0 ilaa 1.2 M (molar). Fiirinta sare waxay wanaajisaa dhaqdhaqaaqa ionic ilaa hal dhibic, laakiin wixii ka dambeeya 1.3 M ama wax ka badan waxaad bilaabaysaa inaad hesho roobab milix ah heerkul hoose. LiPF₆ waxay leedahay arimo{5}}waa qoyaan{{6}xasaasiyad waxayna bilaabataa inay ka qudhunto 60 darajo {{8}laakin doorashadi sida LiBOB ama LiFSI wali uma barakicin kharash ama ganacsiyo kale dartood.
Isku darka dareeraha karboonaytiga ayaa loo habeeyey codsiga. EC waxay leedahay koronto joogto ah oo sare oo SEI ah oo wanaagsan{1} Waxaad u baahan tahay inaad ku dhex darsato karbonhaysyo hoose - viscosity carbonates sida DMC ama EMC si aad u ilaaliso waxqabadka heerkulka hooseeya - Qaabka caadiga ah wuxuu noqon karaa EC:DMC 1:1 mug ahaan, ama EC:EMC 3:7. Saamiyada saxda ah waa kuwa iska leh oo si dhow loo ilaaliyo.
Waxyaabaha lagu daro waa halka ay ka dhacdo sixirka dhabta ah ee kimisteriga. Electrolytes-ka casriga ahi waxa ay ka kooban yihiin 2{2}}5% miisaan ahaan waxyaabo lagu daro oo kala duwan kuwaas oo wax ka bedela samaynta SEI, ka hortaga kharashaadka xad dhaafka ah, xakamaynaya soo saarista gaasta, ama hagaajiya xasiloonida heerkulka sare-. Vinylene carbonate (VC) at 1-2% waa ku dhawaad caalami ah si loo hagaajiyo tayada SEI on graphite anodes. Fluoroethylene carbonate (FEC) waxay si fiican ugu shaqeysaa anodes-ka silikoon ku jira. Iskudhisyadani waxay si gaar ah u yareeyaan inta lagu jiro wareegyada dallacaadda bilowga ah, iyaga oo samaynaaya lakab ilaalin ah anode-ka kaas oo ah mid ionically conductive ah laakiin si elektaroonik ah u ilaaliya.
Waxyaabaha lagu daro ilaalinta xad-dhaafka ah sida biphenyl ama cyclohexylbenzene waxay bilaabaan polymerization agagaarka 4.5V, abuurista shunt gudaha ah oo ka hortagaysa korantada inay kor u kacdo. Tani waxay ku siinaysaa xoogaa ilaalin ah haddii BMS-du fashilanto, in kasta oo ku tiirsanaanta ay iska caddahay inaysan ahayn habka ugu wanaagsan ee naqshadeynta.
Sameynta Interface Interface Adag
SEI waxay u badan tahay inay tahay tan ugu yar ee la fahmi karo laakiin qaybta ugu muhiimsan ee hawlgalka baytariyada lithium ion. Inta lagu jiro dhowrka wareeg ee ugu horreeya ee dallacaadda, qaybaha elektrolytka waxay la falgalaan dusha anode, samaynta lakabka passivation. Lakabkani waa mid muhiim ah: waa inuu noqdaa mid ionically conductive ah (si loogu ogolaado ion lithium) laakiin si elektaroonik ah u dahaaran (si looga hortago burburka elektrolytka). Halabuurka SEI waa qas - daraasiin milix ah oo lithium ah, xeryahooda organic, iyo polymers dhamaantood waa la isku daray lakabka 10-100 nm qaro weyn.
Samaynta SEI ee wanaagsan waa farqiga u dhexeeya unugga wareegta 500 jeer iyo midka wareegtada 3,000 jeer. Dhibaatadu waxay tahay in SEI aanu ahayn mid taagan. Waxay dillaacdaa inta lagu jiro isbeddelka mugga ee anode-ka, oo soo bandhigaya dusha cusub ee cunaya koronto iyo lithium badan si loo hagaajiyo dhaawaca. Tani waa sababta awooddu ay uga lunto baaskiil wadida xitaa marka aad u jilicsan tahay unugga.
Baaskiilada samaynta waa tallaabo wax soo saar oo muhiim ah. Unugyadu waxa ay maraan hal ama in ka badan oo kharash ah oo gaabis ah - wareegyo dareere ah oo heerkulka la xakameeyey si loo dhiso SEI-ga hore. Hab-maamuuska samaynta waa kuwo iska leh, laakiin caadiga ah marka hore - sicirka dallaca wareegga waa C/20 ilaa C/10, hanadkuna waxa uu qaadan karaa 24-48 saacadood. Wax-soo-saarayaashu waxay hagaajiyaan xaddidaadda korantada samaynta, heerkulka, waqtiyada nasashada, iyo qaababka baaskiilka si ay u soo saaraan SEI ugu xasilloon ee suurtogalka ah. Helitaanka tan khaladka ah waxay kugu kici doontaa meertada nolosha.
Jadwalka gabowga{0}}awood luminta xitaa marka unuggu halkaas uun fadhiyo{1}}waa dhacdo SEI ah sidoo kale. SEI ayaa si tartiib tartiib ah ugu kordheysa wareegga furan, isaga oo cunaya lithium wareeggu karo. Kaydinta heerka sare ee kharashka iyo heerkulka sare ayaa soo dedejiya tan. Unug lagu kaydiyay 100% SOC iyo 60 digrii waxa laga yaabaa inay lumin karaan 20% awoodda sannadkii, halka isla unugga 50% SOC iyo 25 digrii uu lumin karo 3%.
Shuruudaha Dallacaadda iyo Maareynta Batteriga
Unugyada lithium ion waxay u nugul yihiin kharash dheeraad ah, ka badan - shubid, iyo ku dallaca heerkulka aan habboonayn. Tani waa sababta baakidh kasta oo badan{2}} xidhmo batteriga unuggu u baahan yahay BMS (nidaamka maaraynta baytariyada).
Habka dallacaadda caadiga ah waa danab joogto ah/ joogto ah (CC-CV). Inta lagu jiro marxaladda CC, waxaad hadda gelisaa unugga qiime go'an-sida caadiga ah 0.5C ilaa 1C unugyada badidood, inkasta oo qaar ka mid ah unugyada tamarta sare - ay xamili karaan 3C ama ka badan. Voltage-ka ayaa kor u kaca marka unuggu uu dallaco. Marka danabku gaadho xadka sare (4.2V ee kimistariga badankooda, 3.65V ee LFP, 4.3V ama 4.35V qaar ka mid ah noocyada sare{13}}tamar NMC), waxaad u beddeshaa qaabka CV. Duubista hadda jirtaa way damaysaa marka unuggu u soo dhawaado dallacaadda buuxda, caadi ahaan gooya marka uu hadda hoos uga dhaco C/20 ama C/50.
Dallacaadda degdega ah waa ka sii dhib badan tahay. Heerarka khidmadda sare waxay dardar gelisaa ku dajinta lithium-ka anode-ka, kaas oo khatar ah{1}lithium bir ah aad buu u falcelinayaa wuxuuna keeni karaa surwaal gaaban oo gudaha ah ama samayska dendrite kaas oo dhex gala kala-soocida. Si aad u degdegto- si badbaado leh, waxaad u baahan tahay inaad fahanto sida danab, hadda, iyo heerkulku ula falgalaan xaaladaha bilawga ah ee lithium plating.
Arrintu waxay tahay inaadan si toos ah u cabbiri karin dheesha lithium unug xiran. Waa inaad ka fahantaa calaamadaha kale. Mid ka mid ah habka waa in la raad raaco anode iman kara iyo tixraaca birta lithium. Haddii awoodda anode-ku ay ka hooseyso 0V marka loo eego Li/Li⁺, dhejinta ayaa dhacaya. Dhibaatadu waxay tahay, inta badan unugyada ganacsiga ma laha koronto tixraac ah.
Heerkulka sare u kaca inta lagu jiro dallaca degdega ah sidoo kale waa arrimo. Ku dallaca unugga 2C waxa laga yaabaa inuu arko heerkulka gudaha ee kor u kaca 15{4}}20 darajo ka sarraysa jawiga xitaa qaboojin firfircoon. Heerkulka qaboobaha, tani dhab ahaantii waa mid waxtar leh{8} unug qabow (say -10 degree) ayaa leh awood aad u liidata, laakiin haddii aad ku kululayn karto adigoo ku dallacaaya heerar dhexdhexaad ah (0.5C), waxqabadka ayaa soo hagaagaya. Qaar ka mid ah EV-yada ayaa tan si ulakac ah u sameeya: cimilada qabow, waxay ku ordi doonaan garaaca garaaca garaaca sare ee hadda socda si ay u kululeeyaan ka hor inta uusan darawalku dalban awood sare oo dardargelin ah.
Isku dheelitirka unuggu waa lama huraan sababtoo ah unugyada taxanaha ah weligood si fiican uma ekaan. Dulqaadyada wax-soo-saarka, kala duwanaanshiyaha yaryar ee is-- heerarka daadinta, iyo kulaylka kulaylka ee xirmada oo dhan waxay sababtaa korontadu. Haddii aad ku dalacdo xadhig taxane ah adigoon dheellitirnayn, unugyada qaarkood waxay ku dhufteen xadka sare ee tamarta ka hor kuwa kale. Unugyada xoogga leh waa kuwo aan la dalacsiin, unugyada daciifka ah ayaa la kordhiyaa, waxqabadkuna wuu dhibaa.
Isku dheellitirnaanta dadban waxay isticmaashaa iska caabiyeyaasha si ay uga dhiigbaxdo tamarta unugyada sare - Waa sahlan tahay oo raqiis ah laakiin tamarta waxay u lumisaa kulayl ahaan. Isku dheellitirnaanta firfircooni waxay isticmaashaa DC{3}Beddelayaasha DC ama capacitors si ay tamarta uga wareejiyaan unugyo hooseeya. Waxtarka badan, ka adag, ka qaalisan. Xirmada 400V EV, dheellitirnaanta dadban waxay lumin kartaa 50-100W si joogto ah, taas oo aan dayacnayn marka la barbardhigo awoodda wadista laakiin waxay kordhisaa waqti ka dib.
Tixgelinta Maareynta Kulaylka
Jiilka kulaylka ee unugga lithium ion wuxuu ka yimaadaa saddex ilood: kulayl aan dib loo rogi karin (kuleylka Joule ee iska caabbinta gudaha), kulaylka dib loo celin karo (isbeddelka entropy falcelinta elektiroonigga ah), iyo kulaylka falcelinta dhinaca. Heerarka hoose ama dhexdhexaadka C{1}, kulaylka la beddeli karo ayaa xukuma. Heer sare C -, kulaylka aan laga noqon karin ayaa la wareegaya.
Erayga kulaylka la rogi karo waa mid xiiso leh sababtoo ah waxay beddeshaa calaamad iyadoo ku xiran SOC. Inta badan kiimikooyinka lithium ion, ku dallacadu waxay dhalisaa kulayl hooseeya SOC laakiin waxay nuugtaa kulaylka SOC sare. Soo dayntu waxay qabataa lidkeeda. Barta isdhaafka ahi waa qiyaastii 50-60% SOC sida caadiga ah. Tani waa sababta aad u arki karto heerkulka unuggu dhab ahaantii hoos u dhacaya inta lagu jiro wejiga ugu dambeeya ee dallacaadda haddii hadda uu yar yahay oo ku filan.
Iska caabbinta guduhu waxay ku kala duwan tahay heerkulka, SOC, iyo gabowga. Marka la joogo 25 digrii, unug cusub oo 18650 ah ayaa laga yaabaa inuu lahaado 40{8}60 milliohms DC. At -20 digrii , kaas oo boodi kara 200-300 milliohms. Tani waa sababta heerkulka cimilada qabow ee EV si weyn hoos ugu dhacay. Kiimisku ma aha oo kaliya inuu hoos u dhaco heerkulka hooseeya, laakiin kororka iska caabbinta gudaha waxay ka dhigan tahay in badan oo tamarta batteriga ah ayaa luminaya kulaylka gudaha unugyada.
Heerarka laga cararo kulaylka waxay ku xiran tahay kimistariga. Unugyada NMC, falcelinta kala-baxa ka-baxsan waxay ka bilaabmaan qiyaastii 180-220 darajo. Marka la bilaabo, heerkulku wuxuu kor u qaadi karaa 10-50 digrii ilbiriqsikii, isagoo gaaraya 800 darajo ama ka sareeya. LFP aad bay uga ammaan badan tahay; Bilawga orodka kulaylku waa 270 darajo + heerkulka ugu badan ee la gaadhona wuu hooseeyaa.
Faafinta u dhaxaysa unugyada baakidhku waa khatarta dhabta ah. Haddii hal unug uu galo meel ka baxsan kulaylka, wuxuu kululeeyaa deriskiisa. Haddii unugyada deriska ahi ay sidoo kale cararaan waxay ku xiran tahay awoodda qaboojinta, kala dheereynta unugyada, iyo dahaarka. Tijaabada faafinta UL 9540A ayaa tan u ekaysiisay iyada oo ku qasbaysa hal unug ka cararka kulaylka iyo la socodka in unugyada ku xiga ay raacaan. Naqshad xirmo wanaagsan ayaa ka kooban guuldarada hal unug ama ugu badnaan module yar.
Xeeladaha qaboojinta way kala duwan yihiin. Qaboojinta hawada ayaa ugu fudud{1}}ku afuufi unugyada ama xidhmada. Waxay u shaqeysaa OK codsiyada cufnaanta tamarta hoose sida PHEVs ama nidaamyada kaydinta tamarta. Qaboojin dareere ah ayaa lagama maarmaan u ah waxqabadka sare - EVs Nashqadaha badankoodu waxay isticmaalaan 50:50 biyo{8} glycol isku darka ah 10-25 litir daqiiqadii dhex mara saxannada qabow ama kanaalada qaboojinta. Heerkulka galitaanka waxaa sida caadiga ah la xakameeyaa ilaa 20-35 digrii. Heerkulka baakidhyada baakidhyadu waa inay ka hooseeyaan 5 digrii ilaa ugu badnaan si looga fogaado da'da degdegga ah ee unugyada ugu kulul.
Qaar ka mid ah nashqadaha tijaabada ayaa isticmaala qaboojiyaha qaboojiyaha, ku qaboojinta dareeraha dielectric, ama wajiga{0}} beddelka alaabta. Qaboojinta qaboojiyaha waxay soo saari kartaa kulayl badan laakiin waxay u baahan tahay nidaam AC oo kakan. Qaboojinta immersion waxay leedahay isku xidhka wareejinta kulaylka heersare ah (500-2,000 W/m²K iyo 50-150 W/m²K ee qaboojinta dareeraha aan tooska ahayn) laakiin xidhidhiyaha iyo ku habboonaanta dareeraha waa caqabado. PCM-yadu waxay u shaqeeyaan si aan qarsoodi ahayn laakiin waxay u baahan yihiin inay diidaan kulaylka kaydsan ugu dambeyntii, markaa waxay inta badan caawiyaan qaboojinta ku-meel-gaarka ah inta lagu jiro dallacaadda degdegga ah ama dardargelinta adag.
Waxqabadka Xubinta iyo Hababka Fashilka
Awooda baaba'aysa iyo korriinka wax-ka-qabashada ayaa ah labada hab ee ugu waaweyn ee hoos u dhaca. Waxa sababa dhowr habab oo kala duwan oo jidheed iyo kiimiko oo isku mar dhaca.
Dhinaca anode-ka, kobaca SEI wuxuu cunaa lithium iyo electrolyte wareeg ah, oo sii kordhaya caabbinta. Soo saarista garaafka waxa ay iman kartaa haddii unugga lagu dalaco heerkul hoose{1}}taarikada lithium ee dusha garaafka halkii ay is dhex geli lahaayeen, iyo marka uu aakhirka isdhexgalo, waxa uu kala jejebiyaa qaabka garaafka. Tani inta badan waa mid aan laga noqon karin. Burburka binderka ee heerkulka sare wuxuu keenaa luminta xiriirka korantada ee u dhexeeya qaybaha.
Burburinta Cathode waxaa ka mid ah kala dirida birta kala-guurka ah (gaar ahaan manganese ee LMO ama manganese{0}}ka kooban NMC), isbeddellada qaab dhismeedka ee gelinta/saaridda lithium ee soo noqnoqda, iyo dib-u-dhiska dusha sare ee -cathodes nikkel. Biraha kala-guurka ah ee kala-guurka ah waxay u guuraan anode-ka halkaasoo ay ku kiciyaan kobaca SEI, sidaas darteed nabaad-guurka cathode wuxuu si aan toos ahayn u dedejiyaa xaalufka anode.
Demminta korantada iyo soo saarista gaaska ayaa ah dhibaatooyin ka weyn xaga tamarta sare iyo heerkulka sare. Gaasaska caadiga ah waxaa ka mid ah CO₂, CO, iyo hydrocarbons kala duwan oo ka yimaada burburka karboonaytka. Unugyada boorsada, waxaad ku arki doontaa boorsada oo si muuqata u bararay. Unugyada cylindrical ama prismatic ee leh kiisas adag, cadaadis ayaa kor u kaca ilaa uu ka furmo marinka badbaadada (sida caadiga ah 10-15 bar).
Luminta alaabada lithium-ka ayaa ah hab-dhalan weyn. Mar kasta oo SEI-gu uu koro ama taarikada lithium-ka si aan loo rogin anode-ka, xoogaa lithium ah ayaa laga soo saaraa barkada lithium-wareega. Ugu dambayntii waad dhammaatay oo awooddu hoos bay u dhacaysaa.
Guuldarrooyinka lama filaanka ah ayaa ka iman kara surwaalka gaaban ee gudaha. Inta badan surwaalka gaaban waxay ku bilowdaan yaryar{1}}Qayb yar oo bir ah ayaa dalooliya kala soocida,ama lithium dendrite ayaa ka soo baxa. Midka gaaban wuxuu abuuraa meel kulul, taas oo soo dedejisa hoos u dhaca gudaha, taas oo ka dhigaysa gaaban ka sii daraya, waxaadna heleysaa jawaab celin togan. Mararka qaarkood unugga laftiisa - wuu bogsadaa haddii gaabni dhalaalayo laftiisa oo furan. Waqtiyada kale waxay u gudubtaa ka cararka kulaylka.
Tijaabada ciddida cidiyaha (ku qasbi cidiyaha birta iyada oo loo marayo unug la dallacay) waa imtixaan xad-gudub caadi ah. Unugyada LFP caadi ahaan ma galaan kulaylka ka baxsanaya ciddiyaha. Unugyada NMC waxay inta badan sameeyaan, inkastoo naqshado leh kala-saarayaal wanaagsan iyo tamar gaar ah oo hooseeya ay mararka qaarkood dhaafi karaan.
Jaantuska 5 waxa uu dhigayaa haynta awoodda iyo lambarka wareegga dhowr kiimiko oo hoos yimaada xaaladaha baaskiilka dhexdhexaadka ah (1C lacag/bixin, 25 darajo, 100% DOD).
Xaaladda Xukunka iyo Qiyaasta Xaaladda Caafimaadka
Si toos ah uma qiyaasi kartid inta tamarta ku jirta unugga lithium ion unug. Waa inaad ka qiyaastaa cabbirada kale: danab, hadda, iyo heerkulka.
Habka ugu fudud ee lagu qiyaaso SOC waa danab - ku salaysan Kiimiko kastaa waxa uu leeyahay sifo furan -volt wareeg ah oo ka soo horjeeda qalooca SOC. Cabbir danabka ka dib marka unugu nasto in muddo ah (si ay korantada ku meel gaadhka ahi uga soo daadato qudhunka caabbinta gudaha), ka eeg qalooca OCV, oo waad garanaysaa SOC. Dhibaatadu waxay tahay, marar dhif ah ayaad waqti u haysataa unuggu inuu ku nasto codsiyada dhabta ah.
Tirinta Coulomb waa habka caadiga ah. Waxaad ku dari kartaa wakhtigan si aad ula socoto kharashka gudaha iyo dibaddaba. Haddii aad ka bilowdo SOC la yaqaan, waxaad xisaabin kartaa SOC cusub wakhti kasta. Saxnimadu waxay ku xidhan tahay dareemahaaga hadda (± 0.5% waa mid caadi ah) iyo ogaanshaha awoodda runta ah. Khaladaadku waxay soo ururaan waqti ka dib, markaa waxaad u baahan tahay inaad dib u habeyn ku sameyso adiga oo samaynaya wareeg buuxa ama lacag bixin.
Qaabka -Habab ku salaysan waxay isticmaalaan qaab wareeg ah oo u dhigma ama qaabka korantada ee unugga. Waxaad cabbiraysaa danab ka baxa terminalka iyo hadda, ku socodsii moodelkaaga, oo waxaad soo saartaa dawladaha gudaha oo ay ku jirto SOC. filtarrada Kalman ee la dheereeyey ama goobjoogayaasha gobolka ee la midka ah waa wax caadi ah. Hababkani waxay noqon karaan kuwo sax ah (± 2% qalad SOC) laakiin waxay u baahan yihiin moodallo wanaagsan iyo ilo xisaabeed oo muhiim ah.
Qiyaasta SOH way adag tahay sababtoo ah waxaad isku dayaysaa inaad qiyaasto hoos u dhaca, kaas oo ah mid tartiib ah oo tartiib tartiib ah. Awooddu way baaba'aysaa iyo kobaca carqaladayntu qasab maaha inay si toos ah midba midka kale u xidhiidho ama tirinta wareegga. Unug aad u degdega - in badan ayaa laga yaabaa inay lahaato caqabad sare laakiin kaliya awoodda dhexdhexaadka ah ayaa luminaysa. Unug lagu kaydiyay SOC/heerkulka sare waxa laga yaabaa inuu lahaado awood weyn oo libdhaysa laakiin kobaca caqabada ah ee yaraa.
Dhaqanka warshaduhu waa in lagu qeexo SOH iyadoo lagu salaynayo awoodda: unugga 80% awoodiisa asalka ah waa 80% SOH, tanna waxaa badanaa loo arkaa dhamaadka{2}} nolosha{3}} ee codsiyada EV. Unuggu wali wuu shaqeeyaa, laakiin tirada ayaa hoos u dhacday 20%. Codsiyada kaydinta tamarta, unugyada waxaa loo isticmaali karaa ilaa 60-70% SOH.
Qaar ka mid ah BMS-yada waxay sameeyaan hubinta awoodda xilliyeed{0}} si buuxda baytarigu u soo daayaan qiime hoose oo waxay cabbiraan inta tamarta soo baxaysa. Tani waa sax laakiin faragelin leh (bateriga lama heli karo inta lagu jiro baaritaanka) waxayna qaadataa saacado. Hababka kale waxay isku dayaan in ay si dadban u qiyaasaan kartida qalooca korantada, cabbirada impedance, ama waxtarka coulombic.
Iska caabbinta gudaha waxa lagu qiyaasi karaa iyadoo la marsiinayo garaaca wadnaha hadda jira iyo cabirida jawaabta danab, ama in la isku duro calaamad yar oo AC ah oo kala duwan (electrochemical impedance spectroscopy). EIS waxay bixisaa macluumaad badan laakiin waxay u baahan tahay qalab gaar ah oo naadir ku ah BMS-yada ganacsiga.
Labaad- Codsiyada Nolosha iyo Dib u warshadaynta
Marka batteriga EV uu gaaro dhamaadka- nolosha{1}}(sida caadiga ah 70{4}}80% ee awooda asalka ah), wali waxa uu si fiican ugu shaqeeyaa codsiyada aan dalbanayn. Isticmaalka batteriga nolosha labaad ayaa soo jiidanaya kaydinta tamarta taagan.
Dhaqaaluhu waa khiyaamo. Waa inaad tijaabisaa xidhmada hawlgabka ah, oo ay suurtogal tahay in aad dib u habayn ku samayso (badali BMS, nidaamka qaboojinta, ama qaybo burburay), caddayso codsiga cusub, oo bixi dammaanad. Waxaas oo dhami waa lacag. Marka labaad-nolosha si macno loo sameeyo, xidhmada dib loo habeeyey waxa ay u baahantahay in ay qiimaheedu aad uga yar yahay xidhmo cusub oo loogu talagalay arjiga taagan. Qarashku wuu jabaa xitaa haddii dib u habayntu ka socoto wax ka yar 40-50% kharashka xidhmo cusub, iyadoo ku xidhan falanqaynta aad aaminsan tahay.
Tijaabinta unugyada hawlgabku maaha wax fudud{{0}. Module-ku waxa uu ka koobnaan karaa boqolaal unug oo taxane ah -is barbar socda Si fudud uma tijaabin kartid shakhsi ahaan. Waxaad tijaabin kartaa moduleka unug ahaan, laakiin hal unug oo xun ayaa is qarin kara. Qaar ka mid ah hababka hoos u dhaca way adag tahay in la ogaado iyada oo aan la helin baaritaan wax duminaya. Waxa kale oo jirta su'aasha masuuliyadeed: haddii ilbidhiqsi{7}} baytariga nolosha uu dab qabsado, yaa ka masuul ah?
Dib u warshadayntu waa dhamaadka ugu danbeysa-- tubta nolosha - Dib u warshadaynta miisaanka ee hadda jirta waxay isticmaashaa pyrometallurgy (dhalaalid) ama hydrometallurgy (leaching kiimikaad). Pyrometallurgy wuu ka fudud yahay laakiin xulashada yar -waxa aad helaysaa alaabo bir ah oo isku dhafan oo u baahan sifeyn dheeraad ah. Hydrometallurgy waxay ka soo kaban kartaa biraha gaarka ah marka ay nadiif sare tahay laakiin waxay u baahan tahay tillaabooyin badan waxayna abuurtaa qashinka kiimikada.
Dhaqaalaha dib-u-warshadaynta waxay aad ugu tiirsan tahay qiimaha birta. Cobalt waa mid qiimo leh (qiyaastii $30-40/kg taariikh ahaan, in kasta oo qiimuhu si xawli ah u socdo), markaa dib-u-warshadaynta cobalt{5}} kimistari qani ah waa mid dhaqaale ahaan wax ku ool ah. Nickel waxa uu mudan yahay in dib loo warshadeeyo miisaan ahaan. Manganese, birta, iyo aluminiumku way hooseeyaan - Biraha qiimaha leh, markaa dib u warshadaynta ayaa macno samaynaysa inta badan si looga ilaaliyo qashinka qashinka. Lithium waa mid xiiso leh-ma ahan mid si gaar ah qiimo u leh kiilo kasta, laakiin caqabadaha saadka ayaa soo kabanaya soo jiidasho leh.
Dib u warshadaynta tooska ah{0}}kala furfurida batteriga iyo dib u isticmaalida cathode ama walxaha anode si toos ah iyada oo aan la jebin milixyada birta ah{1}}waa goob cilmi baaris oo kulul. Haddii aad ka soo kaban karto budada cathode qaab la isticmaali karo, waxaad badbaadin lahayd tamarta iyo qiimaha isku-dhafka cathode. Caqabadaha waxaa ka mid ah kala soocida walxaha firfircoon ee ururiyaha iyo xirayaasha hadda jira, iyo wax ka qabashada xaqiiqda ah in walxaha dib loo warshadeeyay ay yihiin isku dhafka unugyo ka kala yimid soosaarayaal kala duwan, da'o, iyo kimistariyaal kala duwan.
