Наряду с опасениями по поводу дальности полета и отсутствием инфраструктуры для зарядки, деградация аккумулятора также является одним из основных препятствий на пути к тому, чтобы электромобили стали доступными для масс. Различные типы литиевых батарей имеют разные жизненные циклы в зависимости от их химического состава, обычно от нескольких сотен до нескольких тысяч. В течение этого цикла зарядки из-за старения батареи теряют свой первоначальный вид, а это означает, что автомобиль не будет обеспечивать такой большой запас хода по сравнению с его первоначальной производительностью при одной зарядке. Эта мера потери емкости батареи называется деградацией батареи. Если мы хотим обеспечить оптимальную производительность аккумуляторов на протяжении их жизненного цикла, нам необходимо принять надлежащие меры при эксплуатации и хранении аккумуляторов. В этой статье давайте обсудим, какие причиныдеградация батареи электромобилей и способы ее предотвращения. Вы также можете прочитать эту статью «Аккумуляторы для электромобилей», если хотите узнать больше о батареях для электромобилей и о том, как они используются в электромобилях.
Каковы причины деградации аккумулятора?
Трудно указать одну конкретную причину деградации батареи, она может быть вызвана множеством факторов. Условия эксплуатации и хранения, такие как перезарядка, глубокая разрядка, зарядка с высокой скоростью заряда, хранение с полным SOC, работа и хранение при высоких температурах, являются основными причинами, которые влияют на состояние аккумулятора и приводят к деградации аккумулятора. Внутренние химические реакции, такие как повреждение кристаллической структуры анода, образование слоя SEI и коррозия, также вызывают деградацию батареи.
Влияние перезарядки и глубокой разрядки аккумуляторов электромобилей:
Зарядка аккумулятора до максимального уровня и его глубокая разрядка могут привести к увеличению дальности действия, но при этом нагружают аккумулятор. Во время зарядки и разрядки, когда материал анода поглощает и высвобождает литиевый материал, его объем будет изменяться. Во время цикла эти изменения объема ослабляют анод с кристаллической структурой. Во время глубокого разряда аккумуляторов изменение объема будет больше, что приведет к появлению микротрещин на аноде. Это подвергает новые части анодных частиц воздействию электролитов, что приводит к образованию SEI, в свою очередь, SEI увеличивает внутреннее сопротивление батареи и потребляет некоторое количество лития для его образования, что приводит к необратимой потере емкости батареи.
Перезаряд литиевых батарей повлияет на отрицательный электрод батареи. Избыточный заряд вызывает образование дендритов на аноде, а также вызывает внезапное увеличение напряжения, которое связано с увеличением внутреннего сопротивления батареи. Избыточная зарядка также вызывает повышение внутренней температуры, что может привести к тепловому разгоне и возгоранию аккумулятора.
Влияние температуры на аккумулятор электромобиля:
В основном для литий-ионных аккумуляторов оптимальный диапазон температур составляет 15–35 ° C. Работа вне этого комфортного диапазона ускоряет разрушение аккумулятора. При низкой температуре ионная проводимость электролита и коэффициент диффузии ионов лития на электродах будут уменьшаться. Зарядка аккумуляторов при низких температурах занимает больше времени из-за замедления внедрения литий-ионных ионов в аноды. Это приведет к отложению ионов лития на поверхности электрода и вызовет деградацию батареи.
Работа при высоких температурах сокращает срок службы литий-ионных батарей. Высокая температура усиливает разложение проводящей соли (гексафторфосфата лития) в электролитах. А также увеличивает содержание неорганических соединений в слоях SEI. Это увеличивает внутреннее сопротивление батарей, что еще больше увеличивает внутреннюю температуру батарей. Если такое нагревание остается неконтролируемым, оно не только вызывает деградацию батареи, но и вызывает тепловой разгон.
Еще одна причина деградации аккумулятора - коррозия. Наличие любых следов воды при изготовлении аккумулятора приводит к коррозии. LiPF6, наиболее часто используемая соль лития в электролите, реагирует с водой и образует фтористоводородную кислоту. Эта фтористоводородная кислота вызывает коррозию металлического коллектора, вызывая разрушение батареи.
Как увеличить срок службы аккумулятора электромобиля?
Эксплуатация аккумуляторов вне зоны их безопасной эксплуатации приводит к их разрушению. Несмотря на то, что батареи оснащены системой управления батареями (BMS), мы должны должным образом заботиться о батареях, чтобы обеспечить долгий срок службы и оптимальную производительность электромобиля.
Избегайте полной зарядки и глубокой разрядки: для длительного срока службы и оптимальной производительности заряда и разряда аккумулятора от 80% до 20% SOC. В аккумуляторном блоке BMS не позволит зарядить аккумулятор до 100% и не разрядит его до 0%. всегда будет 10% буфер.
Избегайте частой быстрой зарядки: быстрая зарядка приводит к увеличению температуры аккумулятора, что в дальнейшем приводит к его ухудшению. Чтобы продлить срок службы батареи, избегайте быстрой зарядки, когда в ней нет необходимости.
Не храните батареи в состоянии 100% SOC или в глубоко разряженном состоянии: всегда предпочтительно хранить батареи в частично заряженном состоянии. оставив автомобиль на долгое время, зарядите его до 50% или разрядите до 50%.
Поддерживайте оптимальную температуру аккумулятора: никогда не оставляйте электромобиль под прямыми солнечными лучами в течение длительного времени при высокой температуре. Это всегда предпочтительнее оставить батареи в тени, когда температура выше 30 0 C