Em um piscar de olhos, o tempo esfriou novamente. Embora haja aquecimento dentro de casa no norte, faz tanto calor que tenho vontade de tomar sorvete todos os dias, mas quando saio enfrento uma diferença de temperatura de cerca de 40 graus, o que ainda é um pouco assustador.
Se o smartphone no seu bolso é realmente um “smartphone”, então ele não quer sair e pegar frio. por que? Porque o poder da “barra de vida” dos telefones celulares sempre cai a um ritmo alarmante durante esta temporada.
Nesta temporada, uma coisa está com grande desconto – a duração da bateria. A autonomia de cruzeiro dos veículos elétricos no inverno do norte pode ser apenas inferior a 30% em relação ao verão.
Há uma descrição vívida na Internet: tenho que sair para tratar de assuntos urgentes no inverno. Pego meu telefone e vejo que ainda tenho 50+ baterias restantes. Saio com confiança. Quando chego ao meu destino, pego meu telefone e não sei quando o ícone da bateria, que estava verde agora, mudou. Tornou-se 20% vermelho. Você olha surpreso e isso muda para 1% na sua frente. Você ficou chocado, respirando no telefone e esfregando as mãos, mas ainda assim não conseguiu evitar que o telefone esfriasse...
Vários desafios importantes causados pela baixa temperatura
Qual é o problema? Descobriu-se que a temperatura estava muito baixa e a bateria estava “consumida internamente”.
Antes de explorar as causas do consumo da bateria interna, vamos primeiro entender como funciona a bateria.
A bateria tem principalmente estes componentes principais: eletrodo negativo (principalmente grafite é usado como eletrodo negativo), eletrodo positivo (fosfato de ferro-lítio é usado como exemplo), separador (íons de lítio podem passar, mas elétrons não) e a bateria invólucro.
Quando uma bateria de íons de lítio é carregada, os íons de lítio são liberados do fosfato de ferro-lítio no eletrodo positivo, movem-se na solução eletrolítica para o eletrodo negativo e são incorporados no grafite. A grafite no eletrodo negativo absorverá os íons de lítio que saem do eletrodo positivo e os elétrons que se movem através do fio. Durante a descarga, os íons de lítio armazenados no grafite escapam novamente, passam pelo separador através do eletrólito e retornam ao eletrodo positivo. Os elétrons não podem passar pelo separador e só podem retornar ao eletrodo positivo a partir do fio externo. Essa ação gera corrente no fio, fazendo com que o aparelho elétrico funcione.
Como as baixas temperaturas afetarão o funcionamento das baterias de íons de lítio? Os materiais e processos operacionais da bateria serão afetados pelo ambiente de baixa temperatura. Assim como os dedos que ficam expostos aos elementos por muito tempo no inverno tornam-se menos flexíveis, o mesmo acontece com os materiais da bateria. Em um ambiente de baixa temperatura, torna-se mais difícil para os íons escaparem e se incorporarem aos materiais, e torna-se mais difícil passar através da membrana, e a velocidade de movimento dos íons também será reduzida.
Durante a descarga de baixa temperatura, a taxa na qual os íons de lítio são incorporados no material do eletrodo catódico diminui. Os íons de lítio na frente chegam antes que os íons de lítio na frente tenham tempo de serem incorporados ao material. Os íons de lítio começam a emperrar e uma grande quantidade de íons de lítio se acumula na superfície do material do eletrodo, o que acelerará a produção da camada de passivação (chamada de filme SEI na indústria, este filme retardará a inserção de íons de lítio no eletrodo). Desta forma a incorporação é ainda mais difícil. A manifestação macroscópica é que a resistência interna da bateria aumenta, a bateria começa a “consumir internamente” e a saída de energia para o exterior torna-se menor.
Durante o carregamento em baixa temperatura, os íons de lítio migram em direção ao eletrodo negativo de grafite, mas a velocidade com que os íons de lítio são incorporados no grafite também diminui, enquanto os elétrons podem facilmente alcançar o eletrodo negativo através do fio. Quando os elétrons encontram íons de lítio na superfície do eletrodo negativo, o lítio metálico será gerado para formar dendritos de lítio. Assim que os dendritos de lítio crescerem, eles perfurarão o separador, causando curto-circuito e mau funcionamento da bateria.
Pré-aquecimento interno
Esta rota técnica é chamada de pré-aquecimento interno. Ao fabricar uma bateria, o fabricante adiciona um pedaço fino de folha de níquel à estrutura da bateria e a cobre com um polímero eletricamente isolante (para evitar que a fina folha de níquel cause curto-circuito na bateria). Quando a temperatura da bateria fica muito baixa, o controlador força a corrente através dofolha de níquel, gerando uma grande quantidade de energia térmica para aquecer rapidamente o material da bateria. Deixe a bateria sempre descarregar dentro de uma faixa de temperatura operacional relativamente boa.
Se você quiser carregar em baixas temperaturas, o equipamento de carregamento primeiro carregará a bateria com baixa potência, usará o calor gerado pela própria bateria durante o carregamento para pré-aquecer a bateria e esperará até que a temperatura da bateria suba para uma faixa adequada antes de realizar altas temperaturas. carregamento rápido de energia.
Artigo 3: Aquecimento externo. Você pode adicionar equipamento de pré-aquecimento à bateria (como aquecedores e fornos elétricos).
A bateria primeiro fornece energia de baixa potência ao dispositivo de pré-aquecimento. O dispositivo de pré-aquecimento gera calor e faz com que a temperatura da bateria aumente. Depois de atingir a temperatura operacional apropriada, a bateria entra no estado normal de funcionamento. Alguns carros elétricos estão equipados com uma função de pré-aquecimento da bateria. No inverno, a bateria deve ser pré-aquecida antes de usar o carro para colocá-lo em condições normais de funcionamento.
