¿Qué tipos de baterías se utilizan comúnmente en los vehículos eléctricos?

Baterías de plomo ácido y baterías de litio.

Entre ellas, las baterías de plomo-ácido son las más baratas, pero son de gran tamaño, pesadas y de corta duración.

Las baterías de litio también se pueden dividir en dos tipos. El voltaje del monómero es de 3,7 V y 3,2 V, respectivamente, de los cuales se dice que las baterías de polímero de 3,2 V son más seguras que las otras.

La desventaja de las baterías de litio es que son caras, pero son livianas, de tamaño pequeño y tienen una larga vida útil (según tengo entendido, la vida útil de las baterías de plomo-ácido no debe ser menor que la del litio).

También hay condensadores de investigación. Su vida es relativamente ilimitada, pero incluso con una gran capacidad de supercondensadores, su volumen y peso son varias veces mayores que los de las baterías de plomo-ácido, y las personas sienten que es básicamente imposible.

Las baterías de vehículos eléctricos se dividen en dos categorías, baterías y pilas de combustible. La batería es adecuada para vehículos eléctricos puros, incluidas baterías de plomo-ácido, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de sodio-azufre, baterías secundarias de litio y baterías de aire.

Las pilas de combustible están dedicadas a los coches eléctricos de pila de combustible, incluidas las pilas de combustible alcalinas (AFC), las pilas de combustible de fosfato (PAFC), las pilas de combustible de carbonato fundido (MCFC), las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), pilas de combustible de metanol directo (DMFC).

Según el tipo de coche eléctrico. En los vehículos eléctricos puros equipados solo con baterías, la función de la batería es la única fuente de energía para el sistema de conducción del automóvil. En los vehículos híbridos equipados con motores tradicionales (o pilas de combustible) y baterías, las baterías pueden desempeñar tanto el papel de fuente de energía principal del sistema de propulsión del automóvil como el papel de fuente de energía auxiliar. Se puede ver que a baja velocidad y en el arranque, la batería desempeña el papel de fuente de energía principal del sistema de conducción del automóvil; Cuando se acelera la carga completa, actúa como una fuente de energía auxiliar; Es el papel de almacenar energía al conducir o desacelerar o frenar normalmente.

La pila de combustible es oxidada por el combustible en el ánodo y el oxidante se reduce en el cátodo. Si se suministra continuamente combustible gaseoso (hidrógeno) en el ánodo (es decir, el electrodo negativo del circuito exterior, también conocido como electrodo de combustible), y se suministra continuamente oxígeno (o aire) en el cátodo (es decir, el electrodo positivo de el circuito exterior, también conocido como polo de aire), las reacciones electroquímicas pueden ocurrir continuamente en el electrodo y generar corrientes eléctricas. Se puede ver que, a diferencia de las baterías convencionales, el combustible y los oxidantes no se almacenan en la batería, sino que se almacenan en tanques de almacenamiento fuera de la batería. Cuando funciona (corriente de salida y trabajo), necesita transportar continuamente combustible humano y oxidantes a la batería y expulsar el producto de reacción al mismo tiempo. Por lo tanto, en términos de métodos de trabajo, es similar a los generadores convencionales de gasolina o diesel. Dado que las celdas de combustible se alimentan continuamente con combustible y oxidantes durante su funcionamiento, el combustible y los oxidantes utilizados en las celdas de combustible son fluidos (gases o líquidos). Los combustibles más utilizados son el hidrógeno puro, varios gases ricos en hidrógeno (como el gas de reformado) y ciertos líquidos (como las soluciones acuosas de metanol). Los oxidantes comúnmente utilizados son oxígeno puro, aire purificado y otros gases y ciertos líquidos (como el peróxido de hidrógeno y el ácido nítrico. Solución acuosa, etc.).

La función del ánodo de la pila de combustible es proporcionar una interfaz común para el combustible y los electrolitos, y catalizar la oxidación del combustible. Al mismo tiempo, los electrones generados en la reacción se transmiten al circuito externo o se transfieren a la placa de ensamblaje antes de transmitirse al circuito externo. La función del cátodo (electrodo de oxígeno) es proporcionar una interfaz común para el oxígeno y los electrolitos, catalizar la reducción de oxígeno y transmitir electrones desde el circuito externo al sitio de reacción del electrodo de oxígeno. Dado que la reacción en el electrodo es principalmente una reacción de interfaz multifase, para aumentar la velocidad de reacción, el electrodo generalmente usa un material poroso y está recubierto con un catalizador eléctrico.

La función del electrolito es transportar los iones producidos por la reacción del electrodo de combustible y el electrodo de oxígeno en el electrodo y evitar la transferencia directa de electrones entre los electrodos.

La función del diafragma es conducir iones, evitar que los electrones se transmitan directamente entre los electrodos y separar oxidantes y agentes reductores. Por lo tanto, el diafragma debe ser resistente a la corrosión y el aislamiento del electrolito y tener una buena resistencia a la humedad.

Pilas

Las baterías de vehículos eléctricos constan de varias celdas en serie. Un paquete de baterías típico tiene aproximadamente 96 celdas, y para las celdas de iones de litio cargadas a 4.2 V, tales baterías pueden generar un voltaje total de más de 400 V. y descargando toda la batería cada vez, el sistema de control de celda debe considerar la situación de cada celda de forma independiente. Si una celda de la batería tiene una capacidad ligeramente menor que las otras celdas, el estado de carga se desviará gradualmente de las otras celdas después de múltiples ciclos de carga / descarga. Si el estado de carga de la batería no se equilibra periódicamente con otras celdas, eventualmente entrará en un estado de descarga profunda, lo que provocará daños y, finalmente, una falla de la batería. Para evitar que esto suceda, se debe monitorear el voltaje de cada batería para determinar el estado de carga. Además, debe haber un dispositivo que permita cargar o descargar la batería por separado para equilibrar el estado de carga de estas baterías.

Una consideración importante para los sistemas de vigilancia de baterías es la interfaz de comunicaciones. Para la comunicación dentro de la placa de circuito impreso, las opciones de uso común incluyen un bus de interfaz periférica en serie (SPI) y un bus I2C. Cada bus tiene una sobrecarga de comunicación baja y es adecuado para entornos de baja interferencia. Otra opción es el bus del controlador LAN (CAN), que se usa ampliamente en aplicaciones automotrices. El bus CAN es muy bueno, con detección de errores y características de tolerancia a fallas, pero su costo de comunicación es muy grande, el costo del material también es alto. Aunque es deseable la conexión del sistema de batería al bus CAN del propietario del automóvil, existen ventajas al usar comunicación SPI o I2C en el paquete de batería.

Las baterías de vehículos eléctricos se dividen en:

A. Pilas alcalinas. Es decir, el electrolito es una solución acuosa alcalina de la batería;

B. Baterías ácidas. Es decir, el electrolito es una solución acuosa ácida de la batería;

C. Baterías neutrales. Es decir, el electrolito es una solución acuosa neutra de la batería;

D. Baterías de solución de electrolitos orgánicos. Es decir, el electrolito es una batería de una solución de electrolito orgánico.

Según el modo de existencia de la sustancia activa, se divide en:

A. Las sustancias activas se almacenan en electrodos. Se puede dividir en baterías primarias (baterías primarias no renovables) y baterías secundarias (baterías regenerativas);

B. Suministro continuo de sustancias activas a los electrodos. Se puede dividir en pilas de combustible no renovables y pilas de combustible renovables.

Según determinadas características de la batería, se divide en:

A. Baterías de alta capacidad;

B. Baterías sin mantenimiento;

C. Baterías selladas;

D. Baterías de llama;

E. baterías a prueba de explosiones;

F. Pilas de botón, pilas rectangulares, pilas cilíndricas, etc.

Aunque debido a la amplia variedad de fuentes de energía química, la amplia gama de usos y las grandes diferencias en apariencia, es difícil unificar los métodos de clasificación anteriores. Sin embargo, de acuerdo con la naturaleza de su trabajo y métodos de almacenamiento, generalmente se dividen en cuatro categorías:

Una batería primaria, también conocida como "batería primaria", es una batería que no se puede restaurar cargándola después de la descarga. En otras palabras, la batería solo se puede usar una vez y la batería solo se puede abandonar después de la descarga. La razón por la que tales baterías no se pueden recargar es que la reacción de la batería en sí es irreversible o las condiciones son limitadas para dificultar la reacción reversible. Como:

Batería seca de Zn-Mn Zn│NH4Cl · ZnCl2│MnO2 (C)

Batería de zinc-mercurio Zn│KOH│HgO

Batería de zinc plateado Zn│KOH│Ag2O

Una batería secundaria, también conocida como "batería", es un tipo de batería que se puede recargar después de la descarga y se puede recargar para restaurar el material activo y se puede descargar una y otra vez, y se puede reutilizar repetidamente. Este tipo de batería es en realidad un dispositivo de almacenamiento de energía química. La batería está completamente cargada con corriente continua. En este momento, la energía eléctrica se almacena en la batería en forma de energía química. Cuando se descarga, la energía química se convierte en energía eléctrica. Como:

Batería de plomo ácido Pb│H2SO4│PbO2

Batería de níquel cadmio Cd│KOH│NiOOH

Batería de hidruro de níquel-metal H2│KOH│NiOOH

batería de iones de litio LiCoO2│ disolvente orgánico│6C

Batería de zinc-aire Zn│KOH│O2 (aire)

Las baterías de almacenamiento, también conocidas como "baterías de activación", son baterías que no están en contacto directo con sustancias activas y electrolitos positivos y negativos, que se inyectan temporalmente con electrolitos antes de su uso o que se activan por otros métodos. El deterioro químico o autodescarga de las sustancias activas positivas y negativas en dichas baterías se elimina básicamente debido al aislamiento del electrolito, permitiendo que la batería se almacene por un largo período de tiempo. Como:

Batería de magnesio plata Mg│MgCl2│AgCl

Batería de calor de calcio Ca│LiCl-KCl│CaCrO4 (Ni)

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