¿Cuáles son los parámetros de rendimiento de las baterías de vehículos eléctricos?

Como todos sabemos, lo más importante para un coche eléctrico es el rendimiento de su batería. Una buena batería es definitivamente algo bueno para un automóvil eléctrico. Entonces, ¿cuáles son los parámetros de rendimiento de las baterías de vehículos eléctricos? ¡Abajo pequeño maquillaje para que lo presentes!

Parámetros de rendimiento de la batería del vehículo eléctrico: breve introducción

(1) fuerza electromotriz

La fuerza electromotriz de la batería, también conocida como voltaje estándar o teórico de la batería, es la diferencia de potencial entre los polos positivo y negativo cuando se corta la batería. La fuerza electromotriz de una batería.

Se puede calcular a partir del cambio de energía libre de la función termodinámica del sistema de baterías.

La tensión nominal

El voltaje nominal (o voltaje nominal) se refiere al voltaje estándar aceptado cuando la batería del sistema electroquímico está funcionando. Por ejemplo, las pilas secas de zinc-manganeso son de 1,5 V, las baterías de níquel-cadmio son de 1,2 V, las baterías de plomo-ácido son de 2 V y las baterías de iones de litio son de 3,6 V.

Voltaje de apertura automática

El voltaje de circuito abierto de la batería es el voltaje de la batería sin carga. El voltaje de circuito abierto no es igual a la fuerza electromotriz de la batería. Cabe señalar que la fuerza electromotriz de la batería se calcula a partir de una función termodinámica, mientras que la tensión en circuito abierto de la batería se mide realmente.

De voltaje de funcionamiento

Se refiere al voltaje de descarga real de una batería bajo carga, generalmente dentro de un rango de voltaje. Por ejemplo, el voltaje de funcionamiento de la batería de plomo-ácido es 2V ~ 1.8v; El voltaje de funcionamiento de la batería nimh es de 1,5 v ~ 1,1 v. El voltaje de funcionamiento de la batería de iones de litio es de 3.6v ~ 2.75v.

Establecer voltaje de terminación

Valor de voltaje en la terminación de descarga, según los requisitos de carga y servicio. Tome la batería de plomo-ácido como ejemplo: la fuerza electromotriz es 2.1v, el voltaje nominal es 2V, el voltaje del circuito abierto es cercano a 2.15v, el voltaje de trabajo es 2V ~ 1.8v, y el voltaje de terminación es 1.8v ~ 1.5 v (el voltaje de terminación es diferente según la tasa de descarga).

Parámetros de rendimiento de la batería del vehículo eléctrico: breve introducción

? voltaje de carga

Se refiere a la tensión aplicada por la tensión continua del circuito externo a la carga de la batería. El voltaje de carga general es mayor que el voltaje de circuito abierto de la batería, generalmente dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el voltaje de carga de las baterías de níquel-cadmio varía entre 1,45 V y 1,5 V. El voltaje de carga de la batería de iones de litio es 4.1v ~ 4.2v; Las baterías de plomo-ácido se cargan a 2.25v ~ 2.5v.

Una vez resistencia interna

La resistencia interna de la batería incluye la resistencia de la placa del electrodo positivo y negativo, la resistencia del electrolito, la resistencia del separador y la resistencia del conector.

A. Resistencia de placa positiva y negativa

En la actualidad, la placa positiva y negativa de la batería de plomo-ácido está pegada, que se compone de una aleación de plomo-antimonio o un marco de placa de aleación de plomo-calcio y material activo. Por lo tanto, la resistencia de la placa también se compone de la resistencia de la puerta de la placa y la resistencia del material activo. En la capa interna del material activo, no se producirán cambios químicos cuando la rejilla se cargue o descargue, por lo que su resistencia es la resistencia inherente de la rejilla. La resistencia del material activo varía con el estado de carga y descarga de la batería.

Cuando se descarga la batería, el material activo de la placa del electrodo se transforma en sulfato de plomo (PbSO4). Cuando la batería está cargada, el sulfato de plomo se reduce a plomo (Pb). Cuanto menor sea el contenido de sulfato de plomo, menor será la resistencia.

B. Resistencia a los electrolitos

La resistencia del electrolito varía según su concentración. Una vez que se selecciona una concentración dentro del rango de concentración especificado, la resistencia del electrolito variará con el grado de carga y descarga. Cuando la batería está cargada, la concentración de electrolito aumenta mientras que el material activo del electrodo se reduce y su resistencia disminuye. Cuando la batería se descarga, la concentración de electrolito disminuye y su resistencia aumenta al mismo tiempo que el azufre del material activo en la placa del electrodo.

C. Resistencia de barrera

La resistencia de la placa deflectora varía con la porosidad de la placa deflectora. La resistencia de la placa deflectora de la nueva batería tiende a ser un valor fijo, pero con la extensión del tiempo de funcionamiento de la batería, la resistencia aumenta. Debido a que parte del plomo y otros sedimentos de la batería pasan por el separador, la porosidad del separador disminuye y la resistencia aumenta.

D. Resistencia del conector

El conector incluye la resistencia inherente del metal, como la tira de conexión cuando la batería individual está en serie, la resistencia de conexión entre las placas de la batería y la resistencia del metal del cuerpo de conexión compuesto por placas positivas y negativas. Si el contacto de soldadura y conexión es bueno, la resistencia del cuerpo de conexión se puede considerar como una resistencia fija.

La resistencia interna de cada batería es la suma de la resistencia de los objetos anteriores. La relación de la resistencia interna R de la batería con la fuerza electromotriz, voltaje terminal y corriente de descarga: Rs = (e-uf) If.

La resistencia interna de la batería aumenta durante la descarga y disminuye durante la carga. Por lo tanto, en el proceso de carga y descarga, el voltaje del terminal también cambiará debido al cambio de su resistencia interna. Por lo tanto, el voltaje terminal es menor que la fuerza electromotriz de la batería cuando se descarga y mayor que la fuerza electromotriz de la batería cuando se carga.

Siendo capacidad

La unidad de capacidad de la batería es culombio (C) o amperio hora (Ah). Hay tres términos que se utilizan para describir las características de capacidad de una batería:

A. capacidad teórica. Se refiere a la cantidad eléctrica calculada según el número electroquímico equivalente de la sustancia activa que participa en la reacción electroquímica. Generalmente, en teoría, 1 sustancia electroquímica equivalente emitirá 1 carga de Faraday, a saber 96500C o 26,8ah (1 cantidad de sustancia electroquímica equivalente, igual al peso atómico o molecular de la sustancia activa dividido por el número de electrones en la reacción) .

B. Capacidad nominal. Se refiere a la cantidad mínima de electricidad que se requiere o se garantiza que liberará la batería en condiciones de descarga específicas durante el diseño y la producción de la batería.

C. Capacidad real. Se refiere a la cantidad de electricidad que puede liberar la batería antes de la terminación del voltaje bajo ciertas condiciones de descarga, es decir, bajo cierta temperatura y corriente de descarga.

La capacidad real de la batería suele ser entre un 10% y un 20% mayor que la capacidad nominal.

El tamaño de la capacidad de la batería está relacionado con la cantidad y actividad de las sustancias activas en los electrodos positivo y negativo, así como con la estructura y proceso de fabricación de la batería y las condiciones de descarga (corriente y temperatura) de la batería.

El índice completo que afecta la capacidad de la batería es la tasa de utilización del material activo. En otras palabras, cuanto más se utiliza el material activo, mayor es la capacidad que da la batería.

La tasa de utilización de sustancias activas se puede definir como:

Utilización = (capacidad real de la batería / capacidad teórica de la batería) 100%.

O, utilización = (dosis teórica de sustancia activa / dosis real de sustancia activa) 100%.

Energía específica y potencia específica

La energía de salida de la batería se refiere al trabajo eléctrico que la batería puede realizar bajo ciertas condiciones de descarga, que es igual al producto de la capacidad de descarga de la batería y el voltaje de trabajo promedio de la batería, y su unidad se expresa comúnmente como vatio-hora (Wh).

Hay dos energías específicas de una batería. Una se llama energía específica por peso, expresada en vatios-hora por kilogramo (Wh / kg); La otra se llama energía específica de volumen, expresada en vatios-hora por litro (Wh / L). El significado físico de energía específica es la energía eléctrica efectiva de una batería por unidad de peso o volumen. Es un indicador importante para comparar el rendimiento de la batería.

Cabe señalar que la energía específica de una sola batería es diferente a la de un paquete de baterías. La energía específica de un paquete de baterías es siempre menor que la de una sola batería, porque el paquete de baterías siempre tiene una barra de conexión, un contenedor externo, una capa de embalaje interna, etc.

La potencia de la batería se refiere a la energía que la batería puede generar en tiempo unitario bajo ciertas condiciones de descarga. La unidad es vatio (W) o kilovatio (kW). La potencia por unidad de peso o volumen de una batería se denomina potencia específica de la batería en vatios por kilogramo (W / kg) o vatios por litro (W / L). Si la potencia específica de una batería es grande, indica que se da más energía en unidad de tiempo, unidad de peso o unidad de volumen, lo que indica que la batería puede descargarse con una corriente mayor. Por tanto, la potencia específica de la batería es también uno de los índices importantes para evaluar el rendimiento de la batería.

Mantenemos propiedades de almacenamiento y autodescarga.

Después de un almacenamiento en seco (sin electrolito) o húmedo (con electrolito) durante un cierto período de tiempo, la capacidad de la batería disminuirá por sí sola. Este fenómeno se llama autodescarga. El llamado "rendimiento de almacenamiento" se refiere al circuito abierto de la batería, en una determinada condición (como temperatura, humedad) después de un cierto tiempo de tamaño de autodescarga de almacenamiento.

Durante el período de almacenamiento, aunque la batería no emite energía eléctrica, siempre hay un fenómeno de autodescarga en la batería. Incluso almacenamiento en seco, porque el sello no es estricto, en agua, aire y dióxido de carbono y otras sustancias, de modo que en el estado termodinámico inestable de parte del electrodo positivo y negativo, los materiales activos constituyen un mecanismo de corrosión de microbaterías, reacción REDOX y consumo de residuos. Esto es especialmente cierto si se almacena húmedo. El material activo en el electrolito también es inestable. La mayoría de los materiales activos negativos son metales activos, que sufrirán autólisis anódica. En solución ácida, el metal negativo es inestable y no es muy estable en solución alcalina y solución neutra.

El tamaño de la autodescarga de la batería se expresa generalmente como el porcentaje de reducción de capacidad por unidad de tiempo, es decir:

Autodescarga = (co-ct / Cot) 100%.

Tipo: Co ─ ─ antes de la capacidad de la batería de almacenamiento, Ah;

Ct ─ ─ después de la capacidad de la batería de almacenamiento, Ah;

T ─ ─ tiempo de almacenamiento, día, semana, mes o año.

El tamaño de la autodescarga también se puede expresar por el número de días en que la batería se almacena a una capacidad específica, lo que se denomina vida de almacenamiento. Hay dos tipos de vida de almacenamiento, a saber, vida de almacenamiento en seco y vida de almacenamiento en húmedo. Para la vida útil de almacenamiento de la batería del electrolito agregado antes de su uso, también se conoce como vida de almacenamiento en seco. La vida de almacenamiento en seco puede ser muy larga. Para la vida de almacenamiento de la batería a la que se le ha agregado electrolito antes de salir de fábrica, se le llama convencionalmente vida de almacenamiento húmedo (o vida de carga húmeda). La autodescarga es grave en almacenamiento húmedo y la vida útil es corta. Por ejemplo, la vida útil de almacenamiento en seco de la batería de plata-zinc puede alcanzar los 5 ~ 8 años, pero su vida útil en almacenamiento húmedo suele ser de solo unos meses.

Las medidas para reducir la autodescarga en la batería son generalmente utilizar materias primas con mayor pureza o pretratar las materias primas para eliminar las impurezas dañinas. Además, los metales con mayor sobrepotencial de hidrógeno, como Ag y Cd, también se pueden agregar a la rejilla metálica del electrodo negativo, y también se pueden agregar inhibidores de corrosión a la solución. El propósito es inhibir la precipitación de hidrógeno y reducir la aparición de reacciones de autodescarga.

⑾ vida

La duración de la batería tiene dos conceptos: duración de almacenamiento en seco y duración de almacenamiento en húmedo. Debe señalarse que estos dos conceptos son solo para el tamaño de autodescarga de la batería, no para la vida real de la batería. La vida real de una batería es cuánto dura realmente la batería.

Para las baterías primarias, la duración de la batería se caracteriza por el tiempo de trabajo dada la capacidad nominal (que está relacionada con la tasa de descarga).

Para las baterías secundarias, la vida útil de la batería se divide en ciclo de vida de carga y descarga y vida útil en húmedo de dos tipos.

El ciclo de vida de carga y descarga es un parámetro importante para medir el rendimiento de las baterías secundarias. Sufre una carga y descarga llamada ciclo (o ciclo). Bajo un determinado sistema de carga y descarga, la cantidad de veces que la batería puede resistir antes de que la capacidad de la batería caiga a un cierto valor especificado se denomina ciclo de vida de la batería secundaria. Cuanto mayor sea el ciclo de vida de carga y descarga, mejor será el rendimiento de la batería. Entre las baterías secundarias de uso común, el ciclo de vida de la batería de níquel cadmio es 500 ~ 800 veces, la batería de plomo ácido 200 ~ 500 veces, la batería de iones de litio 600 ~ 1000 veces y la batería de zinc-plata es muy corta, aproximadamente 100 veces.

El ciclo de vida de la batería secundaria está relacionado con la profundidad de descarga, la temperatura y el modo de carga y descarga. La "profundidad de descarga" es el porcentaje de la capacidad liberada por la batería respecto a la capacidad nominal. El ciclo de vida de la batería secundaria se puede ampliar considerablemente reduciendo la profundidad de descarga ("descarga superficial").

La vida útil de la estantería húmeda también es un parámetro importante para medir el rendimiento de la batería secundaria. Se refiere al momento en que la batería comienza a cargar y descargar el ciclo después de agregar electrolito hasta que finaliza el ciclo de vida de carga y descarga (incluido el momento en que la batería está en el estado de descarga de estantería húmeda en el ciclo de carga y descarga). Cuanto mayor sea la vida útil de la estantería húmeda, mejor será el rendimiento de la batería. Entre las baterías de uso común, la vida útil húmeda de la batería de níquel cadmio es de 2 a 3 años, la batería de plomo ácido de 3 a 5 años, la batería de iones de litio de 5 a 8 años, la batería de zinc y plata es la más corta, solo alrededor de 1 año.

Además, el rendimiento de la batería: rendimiento a baja temperatura, resistencia a la sobrecarga, rendimiento de seguridad.

Acerca de la introducción de los parámetros de rendimiento de la batería del vehículo eléctrico, pequeño maquillaje para que introduzca 11 puntos, no sé a través de pequeño maquillaje de la introducción de todos saben cuánto? ¡Espero que la introducción del maquillaje pequeño te ayude!

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