Za tren oka, vrijeme je ponovo postalo hladno. Iako je na sjeveru grijanje u zatvorenom prostoru, toliko je toplo da želim da jedem sladoled svaki dan, ali kada izađem, suočim se s temperaturnom razlikom od oko 40 stepeni, što je ipak pomalo zastrašujuće.
Ako je pametni telefon u vašem džepu zaista "pametni telefon", onda ne želi da izađe i da se ohladi. zašto? Zato što snaga mobilnih telefona u "life bar" uvijek opada alarmantnom brzinom tokom ove sezone.
Ove sezone, jedna stvar je jako snižena – trajanje baterije. Domet krstarenja električnih vozila zimi na sjeveru može biti manji od 30% u odnosu na ljeto.
Na internetu postoji živopisan opis: zimi moram izaći po hitnim poslovima. Uzimam telefon i vidim da imam još 50+ baterija. Izlazim sa samopouzdanjem. Kada stignem na odredište, uzimam telefon i ne znam kada se promijenila ikona baterije, koja je upravo bila zelena. Postao 20% crveni. Iznenađeno buljite, a ono se pred vama mijenja na 1%. Bili ste šokirani, disali ste u telefon i trljali ruke, ali i dalje niste mogli spriječiti da se telefon ohladi...
Nekoliko velikih izazova uzrokovanih niskom temperaturom
Šta je problem? Ispostavilo se da je temperatura bila preniska i da je baterija "interno potrošena".
Prije nego što istražimo uzroke unutrašnje potrošnje baterije, hajde da prvo shvatimo kako baterija radi.
Baterija uglavnom ima ove glavne komponente: negativnu elektrodu (uglavnom grafit se koristi kao negativna elektroda), pozitivnu elektrodu (kao primjer se koristi litijum željezo fosfat), separator (litijum joni mogu proći, ali elektroni ne mogu) i baterija kućište.
Kada se litijum-jonska baterija napuni, litijum-joni se oslobađaju iz litij-gvozdenog fosfata u pozitivnoj elektrodi, kreću se u rastvoru elektrolita do negativne elektrode i ugrađuju se u grafit. Grafit u negativnoj elektrodi će apsorbirati litijeve ione koji izlaze iz pozitivne elektrode i elektrone koji se kreću kroz žicu. Tokom pražnjenja, joni litijuma pohranjeni u grafitu ponovo izlaze, prolaze kroz separator kroz elektrolit i vraćaju se na pozitivnu elektrodu. Elektroni ne mogu proći kroz separator i mogu se vratiti na pozitivnu elektrodu samo iz vanjske žice. Ova akcija stvara struju u žici, uzrokujući rad električnog uređaja.
Kako će niske temperature uticati na rad litijum-jonskih baterija? Niskotemperaturno okruženje će uticati na materijale i radne procese baterije. Kao što prsti koji su predugo izloženi elementima zimi postaju manje fleksibilni, tako mogu i materijali u bateriji. U okruženju s niskom temperaturom, jonima postaje teže da pobjegnu i ugrade se u materijale, te postaje teže proći kroz membranu, a brzina kretanja jona će također biti smanjena.
Tokom niskotemperaturnog pražnjenja, brzina kojom se litijum ioni ugrađuju u materijal katodne elektrode usporava se. Litijum joni sa prednje strane stižu pre nego što litijum ioni sa prednje strane imaju vremena da se ugrade u materijal. Litijum joni počinju da se zaglavljuju, a na površini materijala elektrode akumulira se velika količina litijum iona, što će ubrzati proizvodnju pasivacionog sloja (koji se u industriji naziva SEI film, ovaj film će usporiti ubacivanje litijum iona u elektrodu). Na ovaj način ugrađivanje je još teže. Makroskopska manifestacija je da se unutrašnji otpor baterije povećava, baterija počinje da se "troši iznutra", a izlazna snaga prema van postaje manja.
Tokom niskotemperaturnog punjenja, litijum joni migriraju prema grafitnoj negativnoj elektrodi, ali se brzina kojom se litijum ioni ugrađuju u grafit takođe usporava, dok elektroni mogu sretno doći do negativne elektrode kroz žicu. Kada elektroni naiđu na litijumove jone na površini negativne elektrode, metalni litijum će se generisati i formirati litijum dendrite. Kada litijumski dendriti porastu, oni će probiti separator, uzrokujući kratki spoj i kvar baterije.
Unutrašnje predgrevanje
Ovaj tehnički put se zove unutrašnje predgrijavanje. Prilikom izrade baterije, proizvođač dodaje tanak komad niklovane folije u strukturu baterije i prekriva je elektroizolacijskim polimerom (kako bi spriječio da tanka folija od nikla dođe do kratkog spoja baterije). Kada temperatura baterije postane preniska, kontroler propušta struju kroz baterijuniklovana folija, stvara veliku količinu toplotne energije za brzo zagrijavanje materijala baterije. Neka se baterija uvijek prazni u relativno dobrom rasponu radne temperature.
Ako želite da punite na niskim temperaturama, oprema za punjenje će prvo napuniti bateriju malom snagom, iskoristiti toplinu koju sama baterija proizvodi tijekom punjenja da zagrije bateriju i pričekajte dok temperatura baterije ne poraste do odgovarajućeg raspona prije nego što izvrši visoko- napajanje brzo punjenje.
Član 3: Eksterno grijanje. Možete dodati opremu za predgrijavanje u bateriju (kao što su grijači i električne peći).
Baterija najprije opskrbljuje uređajem za predgrijavanje energijom male snage. Uređaj za predgrijavanje stvara toplinu i uzrokuje porast temperature baterije. Nakon dostizanja odgovarajuće radne temperature, baterija ulazi u normalno radno stanje. Neki električni automobili opremljeni su funkcijom predgrijavanja baterije. Zimi se akumulator mora prethodno zagrijati prije korištenja automobila kako bi se automobil doveo u normalno radno stanje.
