Počas mihnutia oka sa počasie opäť ochladilo. Na severe je síce v interiéri kúrenie, je tam tak teplo, že chcem jesť zmrzlinu každý deň, no keď idem von, čelím teplotnému rozdielu asi 40 stupňov, čo je stále trochu strašidelné.
Ak je smartfón vo vrecku skutočne „smartfón“, tak nechce ísť von a prechladnúť. prečo? Pretože sila mobilných telefónov počas tejto sezóny vždy klesá alarmujúcim tempom.
V tejto sezóne je jedna vec výrazne zľavnená - výdrž batérie. Dojazd elektrických vozidiel v severnej zime môže byť len o menej ako 30 % nižší ako v lete.
Na internete je názorný popis: V zime musím ísť von pre neodkladné záležitosti. Zdvihnem telefón a vidím, že mám ešte 50+ batérií. Vychádzam s dôverou. Keď dorazím do cieľa, zdvihnem telefón a neviem, kedy sa zmenila ikona batérie, ktorá bola práve zelená. Stal sa 20% červeným. Prekvapene hľadíš a pred tebou sa to zmení na 1%. Boli ste v šoku, dýchali ste do telefónu a šúchali ste si ruky, no stále ste nedokázali zabrániť tomu, aby telefón vychladol...
Niekoľko veľkých problémov spôsobených nízkou teplotou
Aký je problém? Ukázalo sa, že teplota bola príliš nízka a batéria bola „vnútorne spotrebovaná“.
Pred skúmaním príčin spotreby vnútornej batérie najprv pochopme, ako batéria funguje.
Batéria má hlavne tieto hlavné komponenty: zápornú elektródu (ako negatívna elektróda sa používa väčšinou grafit), kladnú elektródu (ako príklad sa používa fosforečnan lítno-železitý), separátor (lítiové ióny môžu prechádzať, ale elektróny nie) a batériu. puzdro.
Keď sa lítium-iónová batéria nabíja, lítiové ióny sa uvoľňujú z fosforečnanu lítno-železitého v kladnej elektróde, presúvajú sa v roztoku elektrolytu k zápornej elektróde a sú zapustené v grafite. Grafit v zápornej elektróde bude absorbovať lítiové ióny prúdiace z kladnej elektródy a elektróny pohybujúce sa cez drôt. Počas vybíjania lítiové ióny uložené v grafite opäť unikajú, prechádzajú cez separátor cez elektrolyt a vracajú sa ku kladnej elektróde. Elektróny nemôžu prejsť cez separátor a môžu sa vrátiť na kladnú elektródu iba z vonkajšieho drôtu. Táto akcia generuje prúd v drôte, čo spôsobuje, že elektrický spotrebič funguje.
Ako nízke teploty ovplyvnia prácu lítium-iónových batérií? Materiály a prevádzkové procesy batérie budú ovplyvnené prostredím s nízkou teplotou. Rovnako ako prsty, ktoré sú v zime príliš dlho vystavené poveternostným vplyvom, sa stávajú menej flexibilné, rovnako tak môžu byť aj materiály v batérii. V prostredí s nízkou teplotou je pre ióny ťažšie uniknúť a zabudovať sa do materiálov a bude ťažšie prejsť cez membránu a zníži sa aj rýchlosť pohybu iónov.
Počas nízkoteplotného výboja sa rýchlosť, ktorou sú lítiové ióny zabudované do materiálu katódovej elektródy, spomaľuje. Lítiové ióny v prednej časti sa dostanú skôr, ako sa lítiové ióny v prednej časti stihnú vložiť do materiálu. Lítiové ióny sa začnú zasekávať a na povrchu materiálu elektródy sa hromadí veľké množstvo lítiových iónov, čo urýchli tvorbu pasivačnej vrstvy (v priemysle nazývanej SEI film, tento film spomalí vkladanie lítiových iónov do elektródy). Týmto spôsobom je vkladanie ešte ťažšie. Makroskopickým prejavom je, že vnútorný odpor batérie sa zvýši, batéria začne „vnútorne spotrebovávať“ a výstupný výkon smerom von sa zmenšuje.
Počas nízkoteplotného nabíjania lítiové ióny migrujú smerom k grafitovej negatívnej elektróde, ale rýchlosť, ktorou sú lítiové ióny vložené do grafitu, sa tiež spomaľuje, zatiaľ čo elektróny môžu šťastne dosiahnuť zápornú elektródu cez drôt. Keď sa elektróny stretnú s iónmi lítia na povrchu zápornej elektródy, vytvorí sa kovové lítium za vzniku lítiových dendritov. Keď lítiové dendrity narastú, prepichnú separátor, čo spôsobí skrat a poruchu batérie.
Vnútorné predhrievanie
Táto technická cesta sa nazýva vnútorný predohrev. Pri výrobe batérie výrobca pridá do konštrukcie batérie tenký kúsok niklovej fólie a prekryje ju elektricky izolujúcim polymérom (aby tenká niklová fólia neskratovala batériu). Keď sa teplota batérie príliš zníži, ovládač pretlačí prúd cezniklová fóliageneruje veľké množstvo tepelnej energie na rýchle zahriatie materiálu batérie. Nechajte batériu vždy vybiť v relatívne dobrom rozsahu prevádzkových teplôt.
Ak chcete nabíjať pri nízkych teplotách, nabíjacie zariadenie najskôr nabije batériu s nízkym výkonom, použije teplo generované samotnou batériou počas nabíjania na predhriatie batérie a počká, kým sa teplota batérie nezvýši na vhodný rozsah, až potom vykoná vysoké napájanie rýchle nabíjanie.
Článok 3: Vonkajšie vykurovanie. K batérii môžete pridať zariadenie na predhrievanie (napríklad zabezpečenie ohrievačov a elektrických pecí).
Batéria najskôr dodáva nízkoenergetický výkon do predhrievacieho zariadenia. Predhrievacie zariadenie vytvára teplo a spôsobuje zvýšenie teploty batérie. Po dosiahnutí vhodnej prevádzkovej teploty sa batéria dostane do normálneho pracovného stavu. Niektoré elektromobily sú vybavené funkciou predhrievania batérie. V zime je potrebné pred použitím auta predhriať batériu, aby sa auto dostalo do normálneho prevádzkového stavu.
