Spolu s úzkosťou z dojazdu a nedostatkom nabíjacej infraštruktúry je degradácia batérie tiež jednou z hlavných prekážok, vďaka ktorým sú elektrické vozidlá uskutočniteľné pre masy. Rôzne typy lítiových batérií majú rôzny životný cyklus v závislosti od ich chemického zloženia, zvyčajne by to bolo niekde medzi niekoľkými stovkami až niekoľkými tisíckami. V priebehu tohto nabíjacieho cyklu v dôsledku starnutia batérie strácajú svoj pôvodný charakter, čo znamená, že vozidlo na jedno nabitie nedá toľko dojazdu v porovnaní s pôvodným výkonom. Toto opatrenie straty kapacity batérie sa nazýva Degradácia batérie. Ak chceme mať optimálny výkon batérií po celú dobu ich životnosti, musíme prijať náležité opatrenia pri prevádzke a skladovaní batérií. V tomto článku poďme diskutovať o tom, čo spôsobujedegradácia batérie v EV a ako tomu zabrániť. Môžete si tiež prečítať tento článok o batériách elektrických vozidiel, ak sa chcete dozvedieť viac o batériách EV a o tom, ako sa používajú v vozidlách EV.
Aké sú dôvody zhoršenia stavu batérie?
Je ťažké poukázať na jeden konkrétny dôvod zhoršenia stavu batérie, môže to byť spôsobené viacerými faktormi. Prevádzkové a skladovacie podmienky, ako sú prebíjanie, hlboké vybíjanie, nabíjanie vysokou rýchlosťou C, skladovanie s plnou SOC, prevádzka a skladovanie pri vysokej teplote, sú hlavnými príčinami, ktoré ovplyvňujú zdravie batérie a vedú k degradácii batérie. Interné chemické reakcie ako Poškodenie kryštalickej štruktúry anódy, tvorba SEI vrstvy a korózia tiež spôsobujú degradáciu batérie.
Účinok prebíjania a hlbokého vybíjania batérií EV:
Nabíjanie batérie na maximálnu úroveň a jej hlboké vybitie môže viesť k dlhému dosahu, ale to batériu stresuje. Počas nabíjania a vybíjania, keď anódový materiál absorbuje a uvoľňuje lítiový materiál, sa jeho objem bude meniť. V priebehu cyklovania tieto objemové variácie oslabujú kryštalickú štruktúrovanú anódu. Počas hlbokého vybitia batérií bude kolísanie objemu väčšie, čo spôsobí mikrotrhliny na anóde. Toto vystavuje nové časti anódových častíc elektrolytom, čo vedie k tvorbe SEI. Na druhej strane zvyšuje SEI vnútorný odpor batérie a na jej tvorbu spotrebuje určité množstvo lítia, čo má za následok nenávratný pokles kapacity batérie.
Prebíjanie lítiových batérií ovplyvní zápornú elektródu batérie. Prebíjanie spôsobuje tvorbu dendritu na anóde a tiež spôsobuje náhle zvýšenie napätia, ktoré je spojené so zvýšením vnútorného odporu batérie. Prebíjanie tiež spôsobuje zvýšenie vnútornej teploty, čo môže spôsobiť únik tepla a požiar batérie.
Vplyv teploty na batériu elektrického vozidla:
Optimálny teplotný rozsah pre lítium-iónové batérie je v zásade medzi 15 ° C - 35 ° C. Prevádzka mimo tohto pohodlného rozsahu urýchli degradáciu batérie. Pri nízkej teplote klesá iónová vodivosť elektrolytu a lítium-iónová difúznosť na elektródach. Nabíjanie batérií pri nízkych teplotách trvá dlhšie, pretože sa spomalí interkalácia lítium-iónov do anód. To povedie k usadzovaniu lítiových iónov na povrchu elektródy a k degradácii batérie.
Prevádzka pri vysokej teplote skracuje životnosť lítium-iónových batérií. Vysoká teplota zvyšuje rozklad vodivej soli (hexafluórfosforečnan lítny) v elektrolytoch. A tiež zvyšuje anorganické zlúčeniny vo vrstvách SEI. To zvyšuje vnútornú impedanciu batérií, čo ďalej zvyšuje vnútornú teplotu batérií. Ak takéto teplo nie je kontrolované, spôsobuje to nielen degradáciu batérie, ale aj tepelný únik.
Ďalším dôvodom degradácie batérie je korózia. Prítomnosť zvyškov vody pri výrobe batérie vedie k korózii. LiPF6, najbežnejšie používaná lítna soľ v elektrolyte, je reaktívna s vodou a vytvára kyselinu fluorovodíkovú. Táto kyselina fluorovodíková je korozívna pre kovový kolektor a spôsobuje degradáciu batérie.
Ako predĺžiť životnosť EV batérie?
Prevádzka batérií mimo bezpečného prevádzkového priestoru vedie k ich degradácii. Aj napriek tomu, že sú batérie vybavené systémom správy batérií (BMS), musíme sa o batérie starať správne, aby bola zaistená dlhá životnosť a optimálny výkon elektrického vozidla.
Zabráňte úplnému nabitiu a hlbokému vybitiu: Pre dlhú životnosť a optimálny výkon nabitia a vybitia batérie medzi 80% až 20% SOC. V batérii BMS nedovolí nabiť batériu na 100% a nevybije ju na 0%. vždy bude 10% buffer.
Vyvarujte sa častého rýchleho nabíjania: Rýchle nabíjanie vedie k zvýšeniu teploty batérie, čo ďalej vedie k degradácii batérie. Kvôli predĺženej výdrži batérie sa vyhnite rýchlemu nabíjaniu, keď to nie je potrebné.
Neskladujte batérie v stave 100% SOC alebo v hlboko vybitom stave: Vždy je lepšie skladovať batérie v čiastočne nabitom stave. zatiaľ čo necháte vozidlo na dlhšiu dobu nabité na 50% alebo vybité na 50%.
Udržujte batériu na optimálnej teplote: Nikdy nezaparkujte elektrické vozidlo na dlhšom mieste na priamom slnku, keď je vysoká teplota. Ak je teplota vyššia ako 30 ° C, je vždy lepšie odstaviť batérie v tieni