Análisis de los factores que limitan la velocidad de carga de las baterías de litio de potencia
¿Cuál es el límite de la rapidez con la que se puede cargar la batería?
Cuando se habla de la velocidad de carga, la resistencia de la batería en sí es definitivamente el factor más ineludible. No importa cuán potente sea el equipo de carga periférico, qué tan poderosa sea la potencia y qué tan fuerte sea la capacidad de carga, si la batería en sí tiene deficiencias en la capacidad de carga aceptable, la velocidad de carga definitivamente no será más rápida. Si la capacidad de la batería es relativamente grande, el tiempo de carga natural será más largo.
Si ha estudiado electroquímica en la escuela secundaria, comprenderá el proceso de carga y descarga de la batería. La esencia es que se llevan a cabo una serie de reacciones redox dentro de la batería para realizar la transferencia direccional de electrones entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. Tomando como ejemplo la batería de litio convencional actual, aunque hay varios tipos, la estructura general no es más que un material de electrodo positivo, un material de electrodo negativo, un diafragma, un electrolito, etc. El proceso de carga consiste básicamente en que los iones de litio se extraen del electrodo negativo, pasando por el diafragma y la batería. Electrolito, el proceso de difusión al electrodo positivo: la velocidad de difusión se convierte naturalmente en la clave de la velocidad de carga.
En teoría, de hecho, es posible aumentar la velocidad de carga aumentando la corriente. Sin embargo, si la corriente es demasiado grande, la tasa de difusión de los iones de litio en la batería no puede mantenerse al día con la velocidad de difusión de los electrones, lo que conducirá a una desconexión del transporte de electrones e iones, lo que afectará el rendimiento de la batería, y la capacidad de carga alcanzable se reducirá correspondientemente. , incluso existe el riesgo de incendio y explosión.
Por lo tanto, en general, recomendamos usar la carga lenta tanto como sea posible cuando no tiene prisa, lo que es beneficioso para prolongar la vida útil de la batería.
La velocidad de difusión de los iones de litio está estrechamente relacionada con la temperatura, el material y la estructura del cátodo.
La primera es la temperatura. En términos generales, cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la velocidad de difusión. Sin embargo, si la temperatura es demasiado alta, también dará lugar a problemas como la reducción de la duración de la batería y la reducción de la seguridad de carga. Si la temperatura es demasiado baja, lo mismo no funcionará. Cuando la temperatura es demasiado baja, el litio metálico en la batería se depositará, lo que resultará en un cortocircuito interno de la batería, especialmente la batería de fosfato de hierro y litio. En general, la capacidad de la batería de fosfato de hierro y litio es solo de aproximadamente 60-70% a 0 ° C, y solo el 20-40% se deja a -20 ° C. Por lo tanto, en el frío invierno del norte, los vehículos eléctricos deben tener la función de calentar el módulo de batería, por lo que el consumo de energía es naturalmente más rápido.
El segundo es el material. La difusividad de los diferentes materiales es muy diferente. El cobaltato de litio, el manganato de litio, el fosfato de hierro y litio, NCM, NCA, etc. son todos materiales catódicos con muy buen rendimiento. Los dos materiales son relativamente altos. Esta es también una razón importante por la que las baterías de litio de hoy en día llevan el nombre de materiales catódicos.
En el campo de la industria de las baterías, la tasa de carga-descarga se utiliza generalmente para describir la relación entre la velocidad de carga y la corriente. Por ejemplo, la tasa cuando la batería está completamente cargada en 1 hora se llama 1C, y la tasa cuando solo toma 30 minutos se llama 2C, y así sucesivamente. 1C se puede llamar carga rápida. Hoy en día, la tasa de carga de las baterías de iones de litio generalmente puede ser de 1C-3C, y la más alta puede ir a 5C, pero es naturalmente mucho peor que la tasa de descarga de 10C al arrancar.
Curva característica típica de carga de baterías de iones de litio
Además del cuello de botella de la tasa de carga máxima, la tasa de carga que la batería puede soportar bajo diferentes SOC (Estado de carga, es decir, el estado de carga, es decir, la potencia restante) también es diferente. En términos generales, las características de la batería durante el proceso de carga son aproximadamente similares a la imagen anterior, y la velocidad de carga seguirá un ritmo lento-rápido-lento. Generalmente, cuando el SOC alcanza más del 90%, la resistencia interna de la batería aumentará significativamente, lo que ralentizará la tasa de carga. Si presta atención a la mayoría de los vehículos eléctricos actualmente a la venta, encontrará que anunciarán que pueden cargar completamente una batería grande en un período de tiempo relativamente corto, como 1 hora o incluso 30 minutos en un cierto estado de carga rápida. La proporción de electricidad es generalmente de alrededor del 80% -90%, que es lo que significa.
Así que si eres usuario de vehículo eléctrico y quieres ahorrar el mayor tiempo posible para la carga, intenta no utilizar la potencia por debajo del 10% a cada paso, y no tienes que estar completamente cargado al cargar, llegando a más del 90%, o puede satisfacer tus necesidades El kilometraje requerido para un viaje es suficiente.
¿Cuáles son las limitaciones en la velocidad de carga del dispositivo de carga?
Además del cuello de botella de la batería en sí, los dispositivos de carga periféricos también tienen sus propias limitaciones. En pocas palabras, cuanto mayor sea la potencia de salida de la pila de carga, menor será el tiempo de carga. Pero la pila de carga no puede aumentar la potencia de carga indefinidamente. Primero, hablemos sobre el proceso de carga de un vehículo eléctrico.
Cuando se trata de la carga del automóvil, lo primero en lo que todos piensan es en la pila de carga. En términos simples, cuanto mayor sea la potencia de salida de la pila de carga, menor será la capacidad de la batería y menor será el tiempo de carga. Esto es lo mismo que llenar una piscina con agua. Cuanto más grande es la tubería de agua, más pequeña es la piscina, más corto es el tiempo. Sin embargo, como usuario de vehículos eléctricos, por supuesto, espero que la capacidad de mi batería sea lo suficientemente grande, por lo que, naturalmente, es más necesario aumentar la potencia de la pila de carga. Las pilas de carga de vehículos generalmente se dividen en dos tipos: pilas de carga de CA y pilas de carga de CC. Separemos los dos casos.
Hablemos primero de las pilas de carga de CA más universales. Utiliza principalmente carga de CA de 220V con el mismo voltaje que el voltaje doméstico. La corriente general es de solo 16A o 32A, y la velocidad de carga es relativamente lenta. Cuando la capacidad de la batería es de aproximadamente 20 kwh, se tarda entre 6 y 8 horas en cargarse por completo.
