หลักการพื้นฐานของเคมีไฟฟ้าแบตเตอรี่คืออะไร?

พื้นฐาน ของ ธาตุไฟฟ้าเคมี คือ อะไร?

1ปริมาตรพื้นฐานหลัก การกําหนดขอบเขตการทํางานของแบตเตอรี่

ปริมาตรสี่ประเภทนี้เป็น "บัตรประจําตัว" ของแบตเตอรี่ โดยถูกกําหนดโดยระบบไฟฟ้าเคมีและการออกแบบโครงสร้างกําหนดโดยตรงความสามารถในการเก็บพลังงานและการจัดส่งพลังงานของแบตเตอรี่.

1) กระแสไฟฟ้า: คุณสมบัติของระบบไฟฟ้าเคมี

ความดันของแบตเตอรี่โดยพื้นฐานแล้วสะท้อนความแตกต่างของอิเล็กทรอนด์ พลังงานระหว่างวัสดุแคโทดและแอนโดดซึ่งอธิบายความแตกต่างพื้นฐานของความแรงดันเฉพาะในระหว่างสารเคมีของแบตเตอรี่ต่าง ๆ.

ในการใช้งานเชิงปฏิบัติการ การนิยามความกระชับกําลังสี่ประการสําคัญ:

ความดันชื่อ (ความดันชื่อ):

ความดันการทํางานแบบปกติในสภาพมาตรฐาน และค่ามาตรฐานที่ใช้กันทั่วไป

ตัวอย่าง:

• ลิทธิียมเหล็กฟอสเฟต (LFP): 3.2V
• ไลธิอุตสาหกรรม (NMC/NCA)
• โลหะ-กรด (เซลล์เดียว): 2V
• NiMH: 1.2V

ความดันนามินาลทั้งหมดของแบตเตอรี่แพ็ค เท่ากับความดันนามินาลของเซลล์เดียว คูณจํานวนเซลล์ที่เชื่อมต่อเป็นชุด

ความดันในวงจรเปิด (OCV):

ความตึงเครียดระหว่างอิเล็กทรอดเมื่อแบตเตอรี่พัก (ไม่มีการชาร์จ/การปล่อย) โดยทั่วไปใช้ในการประเมินภาวะการชาร์จ (SOC)

ความดันการทํางาน (ระดับการปล่อย):

ความตึงเครียดจริงภายใต้ภาระในการชาร์จหรือการปล่อยชาร์จ. มันได้รับผลกระทบจากอัตราการปล่อยชาร์จ, อุณหภูมิ, และการแก่ตัว.

ความดันตัด:

ขอบเขตความปลอดภัยสําหรับการชาร์จและการชาร์จ ยกเว้นขอบเขตเหล่านี้ อาจทําให้เกิดความเสียหายที่ไม่สามารถแก้ไขได้ต่อวัสดุที่ใช้ได้ และอาจนําไปสู่การหลบหนีจากอุณหภูมิ

2) ความจุ: ความจุรวมของแบตเตอรี่

ความจุหมายถึงจํานวนของชาร์จทั้งหมดที่แบตเตอรี่สามารถจัดส่งได้ภายใต้สภาพที่กําหนดไว้ โดยทั่วไปจะวัดในแอมเปอร์ชั่วโมง (Ah) หรือมิลลิแอมเปอร์ชั่วโมง (mAh)

ความจุทางทฤษฎีถูกกําหนดโดยปริมาณทั้งหมดของวัสดุที่มีกิจกรรมทางเคมีไฟฟ้าความจุ (นามinale) เป็นความจุที่รับประกันขั้นต่ําในเงื่อนไขมาตรฐาน (ปกติ 25 °C และอัตราการปล่อยที่กําหนด).

ข้อสังเกตสําคัญ:

ความจุจริงถูกส่งผลกระทบจากอัตราการปล่อยน้ํา, อุณหภูมิ, และการแก่ตัว

ความจุทั้งหมดของแบตเตอรี่พั๊กถูกกําหนดโดยการเชื่อมต่อในระยะ paralel เท่านั้น; การเชื่อมต่อแบบชุดไม่เปลี่ยนแปลงความจุ

3) พลังงานและความหนาแน่นของพลังงาน

พลังงานรวม (Wh หรือ kWh):

แสดงพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่

สูตร:

พลังงานรวม = ความดันชื่อ × ความจุ

นี่คือปัจจัยสําคัญในการกําหนด ระยะทางขับรถ EV และระยะเวลาการเก็บพลังงาน

ความหนาแน่นของพลังงาน:

มาตรฐานสําคัญในการเปรียบเทียบผลงานของแบตเตอรี่:

• ความหนาแน่นของพลังงานทางแรงโน้มถ่วง (Wh/kg):

*พลังงานต่อหน่วยน้ําหนัก, กําหนดผลงานของน้ําหนักเบา

*ลิตยูมสามประการที่มีนิกเกิลสูง: 220~300 Wh/kg

*LFP: 140-180 Wh/kg

• ความหนาแน่นของพลังงานขนาดปริมาณ (Wh/L):

* พลังงานต่อหน่วยปริมาณ พลังงานสําคัญสําหรับการใช้พื้นที่ โดยเฉพาะในอุปกรณ์รถยนต์

4) พลังงานและความหนาแน่นของพลังงาน: หลักของผลิตผลประกอบการ

พลังงาน (W หรือ kW):

อัตราที่แบตเตอรี่สามารถส่งพลังงาน โดยกําหนดความสามารถในการปล่อยไฟฟ้าในระดับสูง, ความเร่งของ EV, และการชาร์จเร็ว

ความหนาแน่นของพลังงาน (W/kg):

พลังงานออกสูงสุดต่อหน่วยมวล

การเปรียบเทียบง่ายๆ

พลังงาน = ขนาดถังน้ํามัน (คุณสามารถไปไกลแค่ไหน)

พลังงาน = พลังงานของเครื่องยนต์ (คุณขับได้เร็วแค่ไหน)

การใช้งานแตกต่างกัน

รถยนต์ไฮบริดและแบตเตอรี่ Start-Stop ต้องการความหนาแน่นของพลังงานสูง

ระบบเก็บพลังงานให้ความสําคัญกับความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าความหนาแน่นของพลังงาน

2ปริมาตรการทํางานหลัก: ประสบการณ์ผู้ใช้และอายุการใช้งาน

ปริมาตรเหล่านี้มีผลกระทบตรงต่อผลงานของแบตเตอรี่ ความน่าเชื่อถือ และรอบชีวิต

1) ความสามารถในการเรท (C-rate): ความสามารถในการชาร์จ/ปล่อยไว

อัตรา C-rate แสดงถึงกระแสการชาร์จ/การปล่อยเทียบกับความจุหมาย

ตัวอย่าง:

สําหรับแบตเตอรี่ 100Ah:

1C = 100A

5C = 500A

อัตรา C-rate ที่สูงขึ้นแสดงให้เห็นถึงการชาร์จเร็วขึ้น และความสามารถในการปล่อยของไฟที่แข็งแกร่งขึ้น

สถานการณ์ทั่วไป:

การชาร์จเร็วของรถยนต์โดยสาร: ≥4C

รถยนต์ไฮบริด: การปล่อย ≥30C

การเก็บพลังงาน: ปกติ 0.5C มากกว่า 1C

2) ความต้านทานภายใน: แหล่งที่สูญเสียพลังงาน

ความต้านทานภายในรวมถึง:

ความต้านทานทางออมมิก: จากเครื่องเก็บกระแสไฟฟ้า, แท็บ, เอเลคโทรลิต และวัสดุ

ความต้านทานต่อการขั้วโลก: จากข้อจํากัดของการขนย้ายไอออน

ผล:

ความต้านทานสูงกว่า → การผลิตความร้อนมากขึ้น → ประสิทธิภาพต่ํากว่า

อัตราการตอบแทนที่ไม่ดี

สําคัญสําหรับความสม่ําเสมอในแพ็คแบตเตอรี่

การแก่ตัวทําให้ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น

3) ชีวิตของวงจรและชีวิตของปฏิทิน

ระยะเวลาการใช้งาน:

จํานวนวงจรการชาร์จ/ชาร์จ จนกว่าความจุจะลดลงถึง 80% ของมูลค่าปริมาณ

ค่าเฉพาะ:

LFP: 3000~10,000 จังหวะ

ไลธิอุตสาหกรรมไทยมะเร็ง: 1500~2500 วงจร

โลหะ-กรด: 300 500 วงจร

ปัจจัยที่ส่งผล:

ความลึกของการปล่อย

อัตราค่าธรรมเนียม/อัตราการปล่อย

อุณหภูมิ

จักรยานระดับระดับไม่สูง ช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างสําคัญ

ระยะเวลาการใช้งานของปฏิทิน

อายุการใช้งานทั้งสิ้น ไม่ว่าจะใช้งานอย่างไร แม้กระทั่งตอนที่ทํางานเฉยๆ ผลกระทบข้างเคียงจะทําให้เกิดการเสื่อมเสื่อม

4) อัตราการปล่อยของตัวเอง: ความสามารถในการเก็บชาร์จ

การปล่อยของตัวเองหมายถึงการสูญเสียความจุระหว่างการเก็บรักษา

อัตราค่าธรรมเนียมประจําเดือน

ลิทธิียมไอออน: 2% 5%

ไส้กรดหมู: 3% 5%

น้ํา NiMH ที่ปล่อยเองต่ํา ≤ 5%

การปล่อยตัวเองที่ต่ํากว่านั้น เป็นสิ่งจําเป็นสําหรับ

ระบบ UPS

การใช้งานพลังงานสํารอง

3ปริมาตรสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย: ขอบเขตการใช้งาน

1) ผลงานในอุณหภูมิสูงและต่ํา

อ้างอิงถึงความสามารถในการเก็บรักษาความจุ และความสามารถในการชาร์จ/ปล่อยในอุณหภูมิสุดขั้ว

ตัวอย่าง:

ในอุณหภูมิ -20 °C:

ไลธิอุตสาหกรรม: ≥ 80% ความสามารถในการเก็บรักษา

LFP: 50% 60%

นี่คือเหตุผลที่แบตเตอรี่สามประเภทเป็นที่นิยมในภูมิอากาศเย็น

2) ความอดทนในการชาร์จเกินและการปล่อยเกิน

แสดงถึงความมั่นคงทางโครงสร้างและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ภายใต้สภาพผิดปกติ

อุณหภูมิการละลายของ LFP: > 500°C

ไตรเนอรี่ที่มีไนเคิลสูง: 180 ∼ 220 °C

นั่นอธิบายถึงความปลอดภัยสูงของแบตเตอรี่ LFP

4สรุป

ปริมาตรการทํางานของแบตเตอรี่ทั้งหมดคือการแสดงลักษณะภายนอกของลักษณะไฟฟ้าเคมีภายใน

ไม่มีแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์แบบ มีเพียงความสมดุลที่ดีที่สุดสําหรับการใช้งานเฉพาะเจาะจง

การเก็บพลังงาน → ระยะเวลาใช้งานยาว ราคาถูก

รถยนต์ประหยัด → ความหนาแน่นของพลังงานสูง ความสามารถในอัตราการใช้งานที่สูง

สภาพภูมิอากาศหนาว → ผลงานที่ดีในอุณหภูมิต่ํา

พลังงานสํารอง → อัตราการปล่อยตัวเองต่ํา

การเข้าใจปริมาตรเหล่านี้ เป็นขั้นตอนแรก ในการเรียนรู้เรื่องไฟฟ้าเคมีของแบตเตอรี่

ในบทความต่อไป เราจะศึกษากลไกทางไฟฟ้าเคมี ที่อยู่เบื้องหลังปริมาตรเหล่านี้ และแยกแยกปฏิกิริยาพื้นฐานระหว่างการชาร์จและการปล่อยแบตเตอรี่

 
แรงงานใหม่ Aceyเป็นผู้ผลิตอุปกรณ์แบตเตอรี่ลิทธิียมไอออนที่มีความทันสมัยจากปี 2009 ที่นําเสนอคําตอบจากการวิจัยห้องปฏิบัติการไปยังการประกอบแบตเตอรี่ครบวงจรด้วยโครงการที่กําหนดเองกว่า 300 โครงการที่จัดส่งไปทั่ว 40 + ประเทศ, Acey เป็นพันธมิตรระดับโลกที่น่าเชื่อถือ ที่มุ่งมั่นในนวัตกรรม ความละเอียด และบริการที่เน้นลูกค้าเรายินดีต้อนรับลูกค้าจากทั่วโลกอย่างซื่อสัตย์ และหวังที่จะเป็นคู่มือมือมืออาชีพและน่าเชื่อถือของคุณ เพื่อสร้างอนาคตที่ดีขึ้นร่วมกัน.