ما هي المشكلة الرئيسية في الشحن السريع للغاية لبطارية باور 2s ليبو؟

قراءة موجهة

تستعرض هذه الورقة بشكل شامل العوامل التي تؤثر على الشحن السريع لـ بطارية 2s ليبو، والمشاكل الرئيسية والحلول للشحن السريع من مستوى المواد إلى مستوى النظام.

مقدمة خلفية عن الشحن السريع لبطارية 2s ليبو

في السنوات الأخيرة، من أجل الحد من تأثير تغير المناخ وتلوث الهواء، يتسارع الاستخدام الواسع لبطاريات 2s ليبو في المركبات الكهربائية النقية. ومع ذلك، مقارنة بالمركبات التي تعمل بالوقود التقليدي، أصبحت قلق مدى بطارية 2s ليبو ووقت الشحن الطويل من المشاكل الرئيسية التي تعيق تطوير المركبات الكهربائية. لذلك، أصبح تحسين قدرة الشحن السريع هدف تطوير مشترك لمصنعي بطاريات 2s ليبو والشركات المصنعة للمعدات الأصلية.

بالإشارة إلى الشحن السريع لبطارية الليبو 2s، تقدم المقالة التالية مقدمة عن مبدأ الشحن والتفريغ لبطارية الليبو 2s، ويمكن للشركاء المهتمين النقر للعرض:
مبدأ شحن وتفريغ بطارية الليبو 4s، تأكد من تخزينها جيدًا!
ومع ذلك، أظهرت الدراسات أن الشحن بمعدل مرتفع ودرجات حرارة منخفضة يسبب تدهورًا متسارعًا في سعة البطارية وقوة الإخراج؛ وهو أمر مثير للقلق. تركز هذه الورقة على مراجعة وتلخيص الأدبيات الموجودة، وتحليل القيود التقنية الرئيسية على كل مستوى.

تصنيف شحن بطارية الليبو 2s للمركبات الكهربائية

تصنيف شحن بطارية الليبو 2s للمركبات الكهربائية يشمل التيار المتردد (AC) والتيار المستمر (DC)، حيث يكون الشحن بالتيار المستمر أسرع. كانت تسلا أول شركة تستخدم شحنًا سريعًا بقوة 120 كيلوواط؛ وأطلقت بوش خطة شحن سريع بقوة 350 كيلوواط في 2017، والتي تم تنفيذها في "تايكان" عام 2019. نظرًا لأن جهد حزمة بطارية الليبو 2s للمركبات الحالي حوالي 400 فولت، يتطلب الشحن عالي القوة بقوة 350 كيلوواط جهدًا أعلى لحزمة بطارية الليبو 2s لتجنب مشاكل التيار الزائد وتوليد الحرارة المفرطة. كل من بوش "تايكان" وسيارة أودي e-tron GT الاختبارية (الشحن حتى 350 كيلوواط) مزودتان بحزمة بطارية 2s ليثيوم بوليمر بجهد 800 فولت. في ديسمبر 2018، حققت مجموعة بحث مشتركة من BMW وبوش وسيمنز شحنًا سريعًا في وضع CCS بقوة 450 كيلوواط على سيارتين اختبار في ألمانيا.

عامل تحديد سرعة الشحن السريع لبطارية الليبو 2s

على الرغم من التقدم الكبير في الأبحاث لتحسين قوة شحن بطارية الليبو 2s للمركبات الكهربائية، إلا أن تقنيات الشحن السريع هذه ليست مناسبة لجميع الحالات. وفقًا لظروف العمل المحددة وبيئة الشحن للمركبة الكهربائية، ستتدهور قوة الشحن تدريجيًا خلال عملية الشحن المستمرة لبطارية الليبو 2s. بالإضافة إلى ذلك، في وضع الشحن السريع، بسبب عوامل السلامة وغيرها، يمكن عادةً شحن بطارية الليبو 2s حتى 80% فقط من الطاقة؛ وعند قوة أعلى، ستنخفض سرعة الشحن تدريجيًا لتجنب الشحن الزائد.

بالإضافة إلى ذلك، تتأثر قوة الشحن أيضًا بنظام إدارة بطارية الليبو 2s (BMS).(نظام إدارة بطارية الليبو 3s وأهميته). يزداد اهتمام الصناعة بمجال الشحن السريع للبطاريات، ومن الضروري فهم خطوات تحديد السرعة لطرق الشحن المختلفة وتأثيرها على عمر بطارية الليبو 2s. تهدف هذه الورقة إلى إقامة الصلة بين العمليات المجهرية، وخصائص المواد، وتصميم بطارية الليبو 2s والحزمة، وتحسين استراتيجية الشحن من الطبيعة متعددة المقاييس والتخصصات للشحن السريع.

مبدأ الشحن السريع لبطارية 2s lipo

يجب أن تظهر بطارية 2s lipo المثالية عمرًا طويلًا، وكثافة طاقة عالية، وكثافة طاقة عالية، بحيث يمكن شحنها وإعادة شحنها بسرعة في أي مكان وأي درجة حرارة لتلبية متطلبات القيادة لمسافات طويلة للسيارات الكهربائية. ومع ذلك، هناك علاقة مقايضة بين هذه الخصائص الفيزيائية، ويحدد تأثير درجة حرارة المواد والمعدات عتبة استخدام بطارية 2s lipo.

مع انخفاض درجة الحرارة، يجب تقليل كل من معدل الشحن والجهد الأقصى للسلامة، مما يجعل درجة الحرارة عاملًا محدودًا رئيسيًا للشحن السريع. من بين ذلك، مع انخفاض درجة الحرارة، يزداد خطر ترسيب الليثيوم في بطارية 2s lipo بشكل كبير. على الرغم من أن العديد من الباحثين أشاروا إلى أن ترسيب الليثيوم في بطارية 2s lipo غالبًا ما يحدث عند درجة حرارة أقل من 25 ℃، إلا أنه عند درجات الحرارة العالية، وخاصة عند معدل الشحن العالي وكثافة الطاقة العالية (يمكن للشركاء الذين لا يفهمون كثافة طاقة بطارية 2s lipo الرجوع إلى هذا المقال: تحسين كثافة طاقة بطارية 1200mah lipo - تحسين كثافة الخلايا) يكون من السهل أيضًا حدوثه عند ارتفاعها. بالإضافة إلى ذلك، فإن العلاقة بين كفاءة الشحن السريع ودرجة الحرارة وثيقة جدًا. كفاءة الشحن عند كومة شحن 50kW عند 25°C هي 93%، لكن كفاءة الشحن عند -25°C تنخفض إلى 39% فقط. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن نظام إدارة بطارية 2s lipo يحد من القدرة المقدرة عند درجات الحرارة المنخفضة.

تتكون بطارية الليثيوم أيون الشائعة بشكل رئيسي من قطب سلبي من الجرافيت، وقطب موجب من أكسيد معدن الليثيوم، وإلكتروليت، وجامع تيار، وفاصل مسامي. عند شحن بطارية 2s lipo، يتم نقل Li+ من القطب الموجب إلى القطب السالب عبر الإلكتروليت. المسارات الرئيسية للنقل هي:
1) بعد الأقطاب الصلبة؛
2) عبر واجهة القطب/الإلكتروليت للأقطاب الموجبة والسالبة؛
3) بعد الإلكتروليت، بما في ذلك التذويب وإزالة التذويب لأيونات Li+.
ومع ذلك، فإن ظروف الاستخدام غير السليمة لبطارية 2s lipo غالبًا ما تسبب سلسلة من التفاعلات الجانبية التي تؤثر على الأداء والعمر. بالإضافة إلى ذلك، فإن معدل الشحن والتفريغ، والمقاومة الداخلية لبطارية 2s lipo واستقطاب البطارية كلها تؤثر على الخصائص الحرارية للبطارية، مثل زيادة توليد الحرارة، وتقليل كفاءة الشحن والسلامة، وما إلى ذلك.

العوامل الرئيسية لشحن بطارية الليبو 2s السريع

1) القطب السالب لبطارية الليبو 2s

أظهرت العديد من الدراسات أن تدهور القطب الموجب ونمو فيلم CEI على القطب الموجب في بطارية الليبو 2s ليس له تأثير على سرعة الشحن السريع في نظام الليثيوم أيون التقليدي، لذا أصبح القطب السالب هو الشاغل الرئيسي أثناء عملية الشحن.
في ظروف معينة، قد يستمر معدن الليثيوم في الترسيب على شكل أشواك ليثيوم، وحتى يخترق الفاصل مما يسبب دائرة قصيرة في بطارية الليبو 2s. العوامل التي تؤثر على ترسيب الليثيوم وبنية الترسيب تشمل معدل انتشار أيونات الليثيوم في الأنود، تدرج تركيز الإلكتروليت عند واجهة الأنود، ترسيب أملاح المعادن على جامع التيار، والتفاعلات الجانبية عند واجهة القطب/الإلكتروليت.

تُظهر الأبحاث أن أداء القطب السالب أثناء ترسيب الليثيوم في بطارية الليبو 2s يمكن عزوه إلى تأثير التيار في بداية ترسيب الليثيوم على كثافة السطح والمقاومة الداخلية للقطب السالب. تقليل المقاومة الداخلية السالبة B من خلال تصميم بطارية الليبو 2s أمر مهم جدًا لتحسين قدرة الشحن السريع لبطارية الليبو 2s.

2) درجة حرارة الشحن السريع لبطارية الليبو 2s

بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير درجة الحرارة مهم جدًا أيضًا. درجة الحرارة المنخفضة جدًا أو العالية جدًا تعتبر غير ملائمة للبطارية، لكن ارتفاع درجة حرارة بطارية الليبو 2s أثناء الشحن السريع سيساعد على توازنها الذاتي، خاصة لبطارية الليبو 2s ذات الطاقة النوعية العالية.

3) سمك قطب بطارية الليبو 2s

تأثير سمك القطب على أداء الشحن يحتاج أيضًا إلى الانتباه. غالبًا ما يُعتبر الأقطاب الرقيقة مثالية لنقل أيونات الليثيوم، ومع زيادة سمك القطب، يصبح من المهم ضمان تركيز كافٍ لأيونات الليثيوم عند واجهة القطب/الإلكتروليت للحفاظ على استقرار الجهد الزائد وتقليل احتمال ترسيب الليثيوم. أثناء الشحن السريع للبطاريات ذات الأقطاب السميكة، قد تترسب أملاح الليثيوم عند جامع التيار، مما يؤدي إلى عدم توازن في استخدام الأقطاب وزيادة كثافة التيار في الأنود الفاصل.

حسنًا، ما سبق هو المحتوى الكامل للقضايا الرئيسية لشحن بطارية الليبو 2s السريع للغاية التي تقدمها لكم شركة تصنيع بطاريات الليبو 2s CNHL اليوم. افهم، إذا كنت تريد الحصول على مزيد من المعلومات عن بطارية الليبو 2s، يمكنك التحقق من التالي:
شرح مفصل لمادة الكاثود في بطارية 6s ليبو