华宇_锂离子电池的工作原理是什么?快充对电池有什么影响?

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锂离子电池的工作原理

要讨论直流充电对电池的影响,首先要了解电动汽车电池。

目前市面上电动汽车大多数是锂离子电池,电池有两极:正极是锂化合物,负极为石墨。

在充电时,电池的正极上有锂离子(Li+)生成,生成的锂离子(Li+)经过电解液从正极运动到负极,而负极的石墨是有微孔的层状结构,到达负极的锂离子(Li+)嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子(Li+)越多,充电容量越高;在放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子(Li+)脱出,又运动回正极,回到正极的锂离子(Li+)越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。因此,理想状态下,锂离子电池的充放电过程中,实际是锂离子(Li+)从正极→负极→正极的运动状态,只要正负极材料的化学结构基本不发生变化,电池充放电的可逆性很好,锂离子(Li+)电池就能保证长时间循环。

快速充电重要是保证锂离子(Li+)快速地从正极嵌出并快速的嵌入负极,不能造成锂离子(Li+)的沉积。但是在电流增大时,电极负极(石墨)表面的一层半透膜(SEI膜)会有一定程度的破裂,使电极材料和电解液相互反应。另外温度升高会伴随着一些副反应,如电解液分解、电极上出现沉积物,导致可逆性降低,电池容量也就会慢慢的减少。

快充对电池的影响

电动汽车充电时,电动汽车上电池管理系统BMS会估测动力锂电池组的荷电状态(StateofCharge,即电池剩余电量),根据电池包的状况自动调节充电电流的大小,保证SOC维持在合理的范围内,防止由于过充电或过放电对电池的损伤,因此不需过度担心快充对电池的损伤。

其实,电池中锂离子就像正在摇摆的秋千,当不存在摩擦力、重力等外界因素,因为能量守恒,秋千将一直左右摇摆下去。但是只要有一个外界因素影响,也许锂离子这把秋千,不会摆的像之前那样高,这个因素一直存在,秋千也许某天会停下来。

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