電池


電池是一種可以從外部來源接收電能然后將其回饋的裝置。將電能傳送到電池的過程稱為 給電池充電。電池向外部電路提供電能的過程稱為對電池放電。在放電過程中,由于充電過程中形成的活性物質的化學能而獲得電能,在放電過程中,發生反向化學過程。在充電過程中,電池極板的化學成分發生變化,化學能在其中積累。當電能釋放時(在放電過程中),化學過程以相反的方向發生,放電電池的極板獲得其原始狀態(充電前),即相同的化學成分。電池不會破壞電池中包含的材料,會發生可逆的化學反應。這就是電池將化學能轉化為電能的方式。電池由陽極 (+) 和陰極 (-) 組成。電池的特征是其容量,即電池從完全充電狀態放電到最大允許放電時可以提供的電能。電池的容量以安培小時為單位,取決于其設計、極板數量、厚度、極板隔板的材料和其他因素。在運行中,電池的容量取決于放電電流、電解液的溫度、放電模式(間歇或連續)、充電狀態和電池的磨損。因此,隨著放電電流的增加和電解液溫度的降低,電池的容量會降低。電池 C 的容量取決于電極 S 的表面積、電極 d 之間的距離以及電解質的電導率。電極 S 的表面積越大,電池的容量就越大。
C ~ S,
電極 d 之間的距離越小,電池的容量就越大。
C ~ 1 / d,
電解質的導電性越大,電池的容量就越大。
C ~ ε,
電池容量的一般公式。
C = εε0 S / d,
鋰電池能量密度和電壓高,使用壽命長,自放電低,可在市場上買到并得到廣泛應用。該車使用鋰離子電池,該電池電阻低,能夠在幾秒鐘內提供數百安培的電流。該電池由高效、高能量的圓柱形電池組成,具有 NMC(鎳錳鈷)型鋰離子 (Li-ion) 化學成分,具有石墨陽極和鋰鈷陰極。

電池由 16 個模塊組成,每個模塊的標稱電壓為 25 V。16 個電池模塊串聯,形成標稱電壓為 400 V 的電池。每個電池模塊由 360 節 18650 電池組成,外觀與簡單的手指電池非常相似(一節電池的重量為 45 克),按照 6s60p 方案連接:6 個元件串聯,60 個這樣的組并聯。此類元件的每個電池模塊的能量容量為 5.3 kW h。電池總共有 5760 個這樣的電池。為了便于使用,電池的電壓為 400 V。這是通過以混合方式連接電池來實現的。電池的并聯用于在相同電壓下獲得更高的電流。電池的串聯在電池中交替連接 - 一個電池的正值與另一個電池的負值用于在恒定電流下獲得更高的電壓。在這種情況下,總電流將等于每個元件允許的最大值。通過混合連接,元件并聯成組,然后串聯。將元件連接到電池時,必須記住,只有當其中包含的所有元件具有相同的容量和電壓時,電池才能正常工作。單個元件的參數不匹配,尤其是在并聯時,會導致整個電池過早失效并降低其效率。電池由碳纖維外殼保護,不受環境影響。在碳纖維蓋的內側有薄膜形式的墊子。蓋子用帶橡膠墊圈的螺釘固定,這些墊圈還用硅酮密封劑密封。電池塊分為 16 個隔間,每個隔間包含一個電池模塊。16 個電池模塊中的每一個都有一個內置的 BMU 單元,該單元連接到通用的 BMS 系統,該系統控制運行、監控參數,并為整個電池提供保護。電池有兩個端子:正極和負極。公共輸出端子位于電池塊的后部。電池用螺絲固定在硬殼式車身和汽車的后框架上。它為汽車的所有設備和電機提供動力。電池具有較小的內阻,能夠在幾秒鐘內提供數百安培的電流,立即為電動機提供動力。電動勢 (emf) 的值 - 空載時其端子上的電壓 - 不取決于極板的尺寸和形狀,而只取決于電池的設計。端子上的電壓取決于負載電阻的值和電池的內阻。電池的內阻值越大,負載電阻越低,其端子上的電壓就越低。內阻由電解質和電極的電阻組成,以歐姆為單位。容量是電池在一定時間內發出一定量電力的能力,以安培小時 (Ah) 為單位。容量值取決于放電電流的大小、電解液的密度和環境溫度。因此,它可以波動很大。效率是電池在放電過程中發出的能量與在放電過程中提供給它的能量之比充電時,效率永遠不能等于 1(充電過程中的部分能量浪費在極板和電解液的無用加熱上,因為它們有一定的電阻)。電池的特點是允許的充電和放電電流值。超過這些電流會導致電池過早失效。電池充電速率降低。這是由于電子密度的增加而發生的。電池由恒流充電器充電。充電電流不超過電池容量的一半。電池充電不均勻。起初,電池充電很快,然后充電速度變慢。這是由于電池中電荷密度的增加而發生的。在充電過程中,陽極上帶正電的 LIC6 分子的數量增加,它們的密度變得更高。電池中的電阻和電壓增加。要為電池充滿電,需要更多的能量來形成新分子。電池充電與時間的關系圖具有函數 y = x ^ 1 / 2 的形式。

電池陰極由鋁集流體制成,并涂有 LiNiMnCoO2 涂有。鋁用作陰極集流體,因為與其他材料相比,鋁具有高導電性、重量輕和成本低。陰極懸浮液由 LiNiMnCoO2、粘合劑、導電添加劑和溶劑組成。電池陽極由 100 μm 厚的石墨箔制成。隔膜位于陰極和陽極之間。使用具有高離子滲透性和機械強度的絕緣薄膜作為隔膜。分離器的孔徑為 0.05 μm,厚度為 10 μm。無紡聚丙烯用作隔板。通過增加陰極和陽極的表面積來增加電池容量。為了在板面積不變的情況下增加電池容量,通過在板的表面開槽以及填充晶格板來增加電池的面積。因此,電池比光滑的極板具有更大的容量。由石墨箔制成的陽極表面積的增加是通過熱化學反應進行的。鋁板制成的陰極表面積的增加以類似的方式進行。

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