Aké sú tajomstvá lítiových batérií?

V súčasnosti sú známe dva typy batérií do elektrických vozidiel, ktoré sa podľa rozdielu materiálu pozitívnych elektród delia na ternárne lítiové batérie a lítium-železité fosfáty. Iba zlá aktivita lítium-železo-fosfátovej batérie je nízka, čo má za následok nízku hustotu energie a neschopnosť zabezpečiť dlhšiu výdrž batérie, takže sa postupne stráca z dohľadu.

Súčasná ternárna lítiová batéria má výhody vysokej aktivity batérií a vyššej hustoty energie, takže nové energetické modely v podstate používajú ternárne lítiové batérie ako mechanizmy ukladania energie.

Bez ohľadu na to, aký typ lítiovej batérie je jej základná štruktúra rovnaká. Pozostávajú z pozitívnej elektródy, zápornej elektródy, separátora a elektrolytu. Nabíjanie lítiovej batérie má generovať nabité lítiové ióny (ekvivalentné) od kladnej elektródy a odpojiť od kladnej elektródy, „plávať“ elektrolyt a separátor, aby sa dostali k zápornej elektróde, a vložiť ho do materiálu zápornej elektródy. Proces vybíjania je presne opačný, pričom lítiové ióny „pretekajú“ z negatívnej elektródy na pozitívnu elektródu. Zjednodušene povedané, proces nabíjania a vybíjania lítiovej batérie sa dosahuje lítiovými iónmi „plávajúcimi“ medzi kladnými a zápornými elektródami.

Je to elektrický prúd, ktorý tlačí lítiové ióny na „plávanie“ tam a späť. Takže môžeme jednoducho chápať rýchle nabíjanie ako vysoko výkonnú vrtuľu za lítiovými iónmi, ktorá rýchlo a násilne tlačí lítiové ióny, aby „plávali“ z pozitívnej elektródy na negatívnu elektródu, zatiaľ čo pomalé nabíjanie je nízkoenergetická vrtuľa s lítiovými iónmi pomaly „plávať“ z pozitívneho na negatívny.

Prečo teda rýchle nabíjanie ovplyvňuje batériu? Zjednodušene povedané, mnoho lítiových iónov s vysokovýkonnými tryskačmi „šialene pláva“ z kladnej elektródy na zápornú elektródu. Predtým, ako negatívna elektróda dopadla (vložená do negatívnej elektródy), sa rozbehol ďalší lítny ión a dva lítiové ióny zasiahli Spoločne „zabitý na smrť“ inaktivovaný. Výsledkom je strata jedného lítiového iónu. V priebehu času sa „mŕtve“ ióny lítia akumulujú a vytvárajú lítiové dendrity. Vyskytuje sa veľa deflagrácií batérie a väčšina z nich je spôsobená lítiovými dendritmi, ktoré prepichujú separátor a spôsobujú skrat vo vnútri batérie.

Okrem toho ho znova rozšírime. Prečo životnosť batérií elektrických vozidiel dramaticky klesá pri nízkej teplote v zime? Ako už bolo spomenuté vyššie, proces vybíjania batérie spočíva v tom, že lítiové ióny sa interkalujú od zápornej elektródy a potom sa pomocou elektrolýzy „spätne“ vracajú do kladnej elektródy. Pri nízkych teplotách sa elektrolyt môže stať „lepkavým“ alebo dokonca „zamrznutým“. To znamená, že proces lítiových iónov, „spätné kúpanie“ zo zápornej elektródy, je ťažší a na vytlačenie lítiových iónov sú potrebné silnejšie poháňače, čo znamená, že sa zvyšuje vnútorný odpor batérie.

Preto samotná batéria potrebuje pri nízkej teplote spotrebovať viac energie, čo vedie k zníženiu energie potrebnej na riadenie vozidla. Z tohto dôvodu sa v zime životnosť batérií elektrických vozidiel výrazne znížila.