Kādi ir noslēpumi par litija baterijām?

Pašlaik ir zināmi divu veidu elektrisko transportlīdzekļu akumulatori, kas tiek sadalīti trīskāršās litija baterijās un litija dzelzs fosfāta baterijās atbilstoši pozitīvā elektrodu materiāla atšķirībai. Vienkārši litija dzelzs fosfāta akumulatora darbība ir vāja, kā rezultātā zems enerģijas blīvums un nespēj nodrošināt ilgāku akumulatora darbības laiku, tāpēc tas pakāpeniski izgaist no redzesloka.

Pašreizējā trīskāršā litija litija akumulatora priekšrocībām ir augsta akumulatora aktivitāte un lielāks enerģijas blīvums, tāpēc jaunie enerģijas modeļi galvenokārt izmanto trīskāršās litija baterijas kā enerģijas uzkrāšanas mehānismus.

Neatkarīgi no litija akumulatora veida tā pamatbūve ir vienāda. Tos veido pozitīvs elektrods, negatīvs elektrods, atdalītājs un elektrolīts. Litija akumulatora uzlāde ir tāda, lai no pozitīvā elektroda ģenerētu uzlādētus litija jonus (ekvivalentus) un atdalītos no pozitīvā elektrodu, "peldētu" elektrolītu un separatoru, lai sasniegtu negatīvo elektrodu, un iegultu negatīvā elektrodu materiālā. Izlādes process ir tieši pretējs - litija joni "pārvietojas" no negatīvā elektrodu uz pozitīvo elektrodu. Vienkārši izsakoties, litija akumulatora uzlādes un izlādes process tiek panākts, litija joniem "peldoties" starp pozitīvo un negatīvo elektrodi.

Tā ir elektriskā strāva, kas spiež litija jonus "peldēt" uz priekšu un atpakaļ. Tātad ātru lādēšanu mēs varam vienkārši saprast kā lieljaudas dzenskrūvi aiz litija joniem, kas ātri un piespiedu kārtā liek litija joniem “peldēt” no pozitīvā elektroda uz negatīvo elektrodu, savukārt lēna lādēšana ir mazjaudas dzenskrūve ar litija jonu lēnām "peldiet" no pozitīvā uz negatīvo.

Tātad, kāpēc ātra uzlāde ietekmē akumulatoru? Gluži vienkārši, daudzi litija joni ar lieljaudas virzuļiem “traki peld” no pozitīvā elektrodu uz negatīvo elektrodu. Pirms negatīvā elektroda nolaišanās (iestrādāts negatīvajā elektrodā) vēl viens litija jons pārskrēja virsū, un divi litija joni trāpījās kopā "nogalināti līdz nāvei". Tā rezultātā akumulators zaudē vienu litija jonu. Laika gaitā "mirušie" litija joni uzkrājas un veidos litija dendrītus. Notiek daudzu akumulatora deflāciju, un lielāko daļu no tiem izraisa litija dendrīti, kas caurdurt separatoru un izraisa īssavienojumus akumulatora iekšpusē.

Turklāt pagarināsim to vēlreiz. Kāpēc ziemā zemā temperatūrā elektrisko transportlīdzekļu akumulatora darbības laiks dramatiski sarūk? Kā minēts iepriekš, akumulatora izlādes process ir tāds, ka litija joni tiek dekalcēti no negatīvā elektrodu un pēc tam "šķidruma atpakaļ" uz pozitīvo elektrodu elektrolīzes laikā. Zemā temperatūrā elektrolīts var kļūt "lipīgs" vai pat "sasalst". Tas nozīmē, ka litija jonu "peldēšana atpakaļ" no negatīvā elektrodu process kļūst grūtāks, un litija jonu stumšanai ir nepieciešami jaudīgāki virzuļi, kas nozīmē, ka palielinās akumulatora iekšējā pretestība.

Tāpēc pašam akumulatoram zemākā temperatūrā ir jāpatērē vairāk enerģijas, kas samazina transportlīdzekļa vadīšanai nepieciešamo jaudu. Tāpēc ziemā elektrisko transportlīdzekļu akumulatora darbības laiks ir strauji samazinājies.