В мгновение ока погода снова стала холодной. Хотя на севере в помещении есть отопление, там настолько тепло, что хочется есть мороженое каждый день, но когда я выхожу на улицу, то сталкиваюсь с разницей температур около 40 градусов, что все равно немного пугает.
Если смартфон в кармане действительно «смартфон», то выходить на улицу и мерзнуть ему не хочется. почему? Потому что в это время года «шкала жизни» мобильных телефонов всегда падает с угрожающей скоростью.
В этом сезоне большая скидка на одну вещь — время автономной работы. Запас хода электромобилей зимой на севере может быть менее чем на 30% меньше, чем летом.
В Интернете есть яркое описание: Мне зимой приходится выходить по неотложным делам. Я беру телефон и вижу, что у меня еще осталось 50+ батарей. Я выхожу с уверенностью. Добравшись до пункта назначения, я беру телефон и не знаю, когда изменился значок батареи, который только что был зеленым. Стало 20% красного. Вы смотрите с удивлением, и оно меняется на 1% перед вами. Вы были в шоке, дышали в телефон и потирали руки, но все равно не могли остановить охлаждение телефона...
Несколько серьезных проблем, вызванных низкой температурой
В чем проблема? Оказалось, что температура была слишком низкой и батарея «сгорела изнутри».
Прежде чем исследовать причины внутреннего расхода аккумулятора, давайте сначала разберемся, как работает аккумулятор.
Батарея в основном состоит из следующих основных компонентов: отрицательный электрод (в качестве отрицательного электрода в основном используется графит), положительный электрод (в качестве примера используется литий-железо-фосфат), сепаратор (ионы лития могут проходить, но электроны не могут) и батарея. корпус.
Когда литий-ионный аккумулятор заряжается, ионы лития высвобождаются из литий-железо-фосфата положительного электрода, перемещаются в растворе электролита к отрицательному электроду и внедряются в графит. Графит отрицательного электрода поглощает ионы лития, исходящие от положительного электрода, и электроны, движущиеся по проводу. Во время разряда ионы лития, накопленные в графите, снова уходят, проходят через сепаратор через электролит и возвращаются к положительному электроду. Электроны не могут пройти через сепаратор и могут вернуться к положительному электроду только из внешнего провода. В результате этого действия в проводе генерируется ток, вызывающий работу электроприбора.
Как низкие температуры повлияют на работу литий-ионных аккумуляторов? Низкотемпературная среда будет влиять на материалы и рабочие процессы батареи. Точно так же, как пальцы, которые слишком долго подвергаются воздействию непогоды зимой, становятся менее гибкими, материалы, из которых изготовлена батарея, теряют гибкость. В низкотемпературной среде ионам становится труднее выходить и внедряться в материалы, становится сложнее проходить через мембрану, а также будет снижаться скорость движения ионов.
Во время низкотемпературного разряда скорость внедрения ионов лития в материал катодного электрода замедляется. Ионы лития спереди прибывают раньше, чем ионы лития спереди успеют внедриться в материал. Ионы лития начинают застревать, и большое количество ионов лития скапливается на поверхности материала электрода, что ускоряет образование пассивационного слоя (в промышленности называемого SEI-пленкой, эта пленка замедляет внедрение ионов лития). в электрод). Таким образом, встраивание становится еще более сложным. Макроскопическое проявление заключается в том, что внутреннее сопротивление батареи увеличивается, батарея начинает «внутренне потреблять», а выходная мощность наружу становится меньше.
Во время низкотемпературной зарядки ионы лития мигрируют к графитовому отрицательному электроду, но скорость, с которой ионы лития внедряются в графит, также замедляется, в то время как электроны могут спокойно достигать отрицательного электрода через провод. Когда электроны сталкиваются с ионами лития на поверхности отрицательного электрода, образуется металлический литий с образованием литиевых дендритов. Когда литиевые дендриты вырастут, они проткнут сепаратор, что приведет к короткому замыканию аккумулятора и его неисправности.
Внутренний предварительный нагрев
Этот технический путь называется внутренним предварительным нагревом. При изготовлении аккумулятора производитель добавляет в конструкцию аккумулятора тонкий кусок никелевой фольги и покрывает его электроизоляционным полимером (чтобы тонкая никелевая фольга не закоротила аккумулятор). Как только температура батареи становится слишком низкой, контроллер пропускает ток черезникелевая фольга, генерируя большое количество тепловой энергии для быстрого нагрева материала батареи. Разряжайте аккумулятор всегда в относительно хорошем диапазоне рабочих температур.
Если вы хотите заряжать при низких температурах, зарядное оборудование сначала будет заряжать батарею с низкой мощностью, использовать тепло, выделяемое самой батареей во время зарядки, для предварительного нагрева батареи и ждать, пока температура батареи не поднимется до подходящего диапазона, прежде чем выполнять зарядку при низкой температуре. мощность быстрой зарядки.
Статья 3: Внешнее отопление. К батарее можно добавить оборудование предварительного подогрева (например, обогреватели и электропечи).
Сначала аккумулятор подает маломощную мощность на устройство предварительного нагрева. Устройство предварительного нагрева генерирует тепло и вызывает повышение температуры аккумулятора. После достижения соответствующей рабочей температуры аккумулятор переходит в нормальное рабочее состояние. Некоторые электромобили оснащены функцией предварительного подогрева аккумулятора. Зимой аккумулятор перед эксплуатацией автомобиля необходимо предварительно прогреть, чтобы привести автомобиль в нормальное рабочее состояние.
