I en handvändning har vädret blivit kallt igen. Även om det är värme inomhus i norr är det så varmt att jag vill äta glass varje dag, men när jag går ut möter jag en temperaturskillnad på ca 40 grader, vilket ändå är lite läskigt.
Om smarttelefonen i fickan verkligen är en "smartphone", så vill den inte gå ut och bli kall. Varför? Eftersom "life bar"-kraften hos mobiltelefoner alltid sjunker i en alarmerande takt under den här säsongen.
Den här säsongen är en sak kraftigt rabatterad – batteritiden. Räckvidden för elfordon i norra vintern kanske bara är mindre än 30 % mindre än på sommaren.
Det finns en levande beskrivning på Internet: Jag måste gå ut för akuta ärenden på vintern. Jag tar upp min telefon och ser att jag fortfarande har 50+ batterier kvar. Jag går ut med självförtroende. När jag når min destination tar jag upp min telefon och jag vet inte när batteriikonen, som var grön nyss, har ändrats. Blev 20% röd. Du stirrar förvånad och det ändras till 1 % framför dig. Du blev chockad, andades in i telefonen och gnuggade händerna, men du kunde fortfarande inte hindra telefonen från att bli kallare...
Flera stora utmaningar orsakade av låg temperatur
Vad är problemet? Det visade sig att temperaturen var för låg och batteriet var "internt förbrukat".
Innan vi utforskar orsakerna till intern batteriförbrukning, låt oss först förstå hur batteriet fungerar.
Batteriet har huvudsakligen dessa huvudkomponenter: negativ elektrod (mestadels grafit används som negativ elektrod), positiv elektrod (litiumjärnfosfat används som ett exempel), separator (litiumjoner kan passera, men elektroner kan inte), och batteriet hölje.
När ett litiumjonbatteri laddas frigörs litiumjoner från litiumjärnfosfatet i den positiva elektroden, rör sig i elektrolytlösningen till den negativa elektroden och bäddas in i grafiten. Grafiten i den negativa elektroden kommer att absorbera litiumjonerna som rinner från den positiva elektroden och elektronerna som rör sig genom tråden. Under urladdningen försvinner litiumjonerna som är lagrade i grafiten igen, passerar genom separatorn genom elektrolyten och går tillbaka till den positiva elektroden. Elektronerna kan inte passera genom separatorn och kan bara återgå till den positiva elektroden från den externa ledningen. Denna åtgärd genererar ström i tråden, vilket gör att den elektriska apparaten fungerar.
Hur kommer låga temperaturer att påverka arbetet med litiumjonbatterier? Batteriets material och driftsprocesser kommer att påverkas av lågtemperaturmiljön. Precis som att fingrar som utsätts för väder och vind för länge på vintern blir mindre flexibla, så kan också materialen i batteriet. I en miljö med låg temperatur blir det svårare för joner att fly och bäddas in i material, och det blir svårare att passera genom membranet, och jonernas rörelsehastighet kommer också att minska.
Under lågtemperatururladdning saktar hastigheten med vilken litiumjoner är inbäddade i katodelektrodmaterialet ner. Litiumjonerna i fronten kommer innan litiumjonerna i fronten hinner bäddas in i materialet. Litiumjoner börjar fastna och en stor mängd litiumjoner ackumuleras på ytan av elektrodmaterialet, vilket kommer att påskynda produktionen av passiveringsskiktet (kallas en SEI-film i industrin, denna film kommer att sakta ner införandet av litiumjoner in i elektroden). På detta sätt är inbäddning ännu svårare. Den makroskopiska manifestationen är att batteriets inre motstånd ökar, batteriet börjar "internt förbruka", och strömuttaget till utsidan blir mindre.
Under lågtemperaturladdning vandrar litiumjoner mot grafitenegativa elektroden, men hastigheten med vilken litiumjoner bäddas in i grafiten saktar också ner, medan elektroner gärna kan nå den negativa elektroden genom tråden. När elektroner möter litiumjoner på ytan av den negativa elektroden, kommer metalliskt litium att alstras för att bilda litiumdendriter. När litiumdendriterna väl växer, kommer de att tränga igenom separatorn, vilket gör att batteriet kortsluts och inte fungerar.
Intern förvärmning
Denna tekniska väg kallas intern förvärmning. När man tillverkar ett batteri lägger tillverkaren till en tunn bit nickelfolie till batteristrukturen och täcker den med en elektriskt isolerande polymer (för att förhindra att den tunna nickelfolien kortsluter batteriet). När batteritemperaturen blir för låg tvingar styrenheten ström genomnickelfolie, genererar en stor mängd värmeenergi för att snabbt värma batterimaterialet. Låt batteriet alltid laddas ur inom ett relativt bra temperaturområde.
Om du vill ladda vid låga temperaturer kommer laddningsutrustningen först att ladda batteriet med låg effekt, använda värmen som genereras av själva batteriet under laddningen för att förvärma batteriet och vänta tills batteritemperaturen stiger till ett lämpligt område innan du utför hög- ström snabbladdning.
Artikel 3: Extern uppvärmning. Du kan lägga till förvärmningsutrustning till batteriet (som att tillhandahålla värmare och elektriska ugnar).
Batteriet förser först med låg effekt till förvärmningsenheten. Förvärmningsanordningen genererar värme och får batteritemperaturen att stiga. Efter att ha uppnått lämplig driftstemperatur går batteriet in i normal arbetsstatus. Vissa elbilar är utrustade med batteriförvärmningsfunktion. På vintern måste batteriet förvärmas innan du använder bilen för att få bilen i normalt skick.
