Εν ριπή οφθαλμού, ο καιρός κρύωσε ξανά. Αν και υπάρχει θέρμανση σε εσωτερικούς χώρους στα βόρεια, είναι τόσο ζεστό που θέλω να τρώω παγωτό κάθε μέρα, αλλά όταν βγαίνω έξω, αντιμετωπίζω μια διαφορά θερμοκρασίας περίπου 40 βαθμών, κάτι που εξακολουθεί να είναι λίγο τρομακτικό.
Εάν το smartphone στην τσέπη σας είναι πραγματικά ένα «smartphone», τότε δεν θέλει να βγει έξω και να κρυώσει. Γιατί? Γιατί η δύναμη «ζωής» των κινητών τηλεφώνων πέφτει πάντα με ανησυχητικό ρυθμό κατά τη διάρκεια αυτής της σεζόν.
Αυτή τη σεζόν, ένα πράγμα έχει μεγάλη έκπτωση - η διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Η γκάμα πλεύσης των ηλεκτρικών οχημάτων το βόρειο χειμώνα μπορεί να είναι λιγότερο από 30% έκπτωση σε σχέση με το καλοκαίρι.
Υπάρχει μια ζωντανή περιγραφή στο Διαδίκτυο: Πρέπει να βγω έξω για επείγοντα θέματα το χειμώνα. Σηκώνω το τηλέφωνό μου και βλέπω ότι έχω ακόμα 50+ μπαταρίες. Βγαίνω έξω με αυτοπεποίθηση. Όταν φτάνω στον προορισμό μου, παίρνω το τηλέφωνό μου και δεν ξέρω πότε άλλαξε το εικονίδιο της μπαταρίας, που μόλις τώρα ήταν πράσινο. Έγινε 20% κόκκινο. Κοιτάζεις έκπληκτος και αλλάζει σε 1% μπροστά σου. Ήσουν σοκαρισμένος, εισπνέοντας το τηλέφωνο και έτριβες τα χέρια σου, αλλά και πάλι δεν μπορούσες να εμποδίσεις το τηλέφωνο να κρυώσει...
Πολλές σημαντικές προκλήσεις που προκαλούνται από τη χαμηλή θερμοκρασία
Ποιο είναι το πρόβλημα? Αποδείχθηκε ότι η θερμοκρασία ήταν πολύ χαμηλή και η μπαταρία «καταναλώθηκε εσωτερικά».
Πριν εξερευνήσουμε τις αιτίες της εσωτερικής κατανάλωσης μπαταρίας, ας καταλάβουμε πρώτα πώς λειτουργεί η μπαταρία.
Η μπαταρία έχει κυρίως αυτά τα κύρια εξαρτήματα: αρνητικό ηλεκτρόδιο (ως επί το πλείστον ο γραφίτης χρησιμοποιείται ως αρνητικό ηλεκτρόδιο), θετικό ηλεκτρόδιο (φωσφορικός σίδηρος λιθίου χρησιμοποιείται ως παράδειγμα), διαχωριστής (ιόντα λιθίου μπορούν να περάσουν, αλλά τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν) και η μπαταρία θήκη.
Όταν μια μπαταρία ιόντων λιθίου φορτίζεται, τα ιόντα λιθίου απελευθερώνονται από το φωσφορικό σίδηρο λιθίου στο θετικό ηλεκτρόδιο, μετακινούνται στο διάλυμα ηλεκτρολύτη προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο και ενσωματώνονται στον γραφίτη. Ο γραφίτης στο αρνητικό ηλεκτρόδιο θα απορροφήσει τα ιόντα λιθίου που τρέχουν από το θετικό ηλεκτρόδιο και τα ηλεκτρόνια που κινούνται μέσα από το σύρμα. Κατά την εκφόρτιση, τα ιόντα λιθίου που είναι αποθηκευμένα στον γραφίτη διαφεύγουν ξανά, περνούν μέσω του διαχωριστή μέσω του ηλεκτρολύτη και επιστρέφουν στο θετικό ηλεκτρόδιο. Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να περάσουν μέσω του διαχωριστή και μπορούν να επιστρέψουν στο θετικό ηλεκτρόδιο μόνο από το εξωτερικό καλώδιο. Αυτή η ενέργεια δημιουργεί ρεύμα στο καλώδιο, προκαλώντας τη λειτουργία της ηλεκτρικής συσκευής.
Πώς θα επηρεάσουν οι χαμηλές θερμοκρασίες τη λειτουργία των μπαταριών ιόντων λιθίου; Τα υλικά και οι διαδικασίες λειτουργίας της μπαταρίας θα επηρεαστούν από το περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας. Ακριβώς όπως τα δάχτυλα που είναι εκτεθειμένα στα στοιχεία για πολύ καιρό το χειμώνα γίνονται λιγότερο εύκαμπτα, έτσι και τα υλικά της μπαταρίας. Σε περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας, γίνεται πιο δύσκολο για τα ιόντα να διαφύγουν και να ενσωματωθούν σε υλικά, και γίνεται πιο δύσκολο να περάσουν μέσα από τη μεμβράνη και η ταχύτητα κίνησης των ιόντων θα μειωθεί επίσης.
Κατά την εκφόρτιση σε χαμηλή θερμοκρασία, ο ρυθμός με τον οποίο τα ιόντα λιθίου ενσωματώνονται στο υλικό του ηλεκτροδίου της καθόδου επιβραδύνεται. Τα ιόντα λιθίου στο μπροστινό μέρος φθάνουν προτού τα ιόντα λιθίου στο μπροστινό μέρος προλάβουν να ενσωματωθούν στο υλικό. Τα ιόντα λιθίου αρχίζουν να μπλοκάρουν και μια μεγάλη ποσότητα ιόντων λιθίου συσσωρεύεται στην επιφάνεια του υλικού του ηλεκτροδίου, γεγονός που θα επιταχύνει την παραγωγή του στρώματος παθητικοποίησης (που ονομάζεται φιλμ SEI στη βιομηχανία, αυτό το φιλμ θα επιβραδύνει την εισαγωγή ιόντων λιθίου στο ηλεκτρόδιο). Με αυτόν τον τρόπο η ενσωμάτωση είναι ακόμη πιο δύσκολη. Η μακροσκοπική εκδήλωση είναι ότι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεται, η μπαταρία αρχίζει να "καταναλώνει εσωτερικά" και η έξοδος ισχύος προς τα έξω γίνεται μικρότερη.
Κατά τη φόρτιση σε χαμηλή θερμοκρασία, τα ιόντα λιθίου μεταναστεύουν προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο του γραφίτη, αλλά η ταχύτητα με την οποία τα ιόντα λιθίου ενσωματώνονται στον γραφίτη επίσης επιβραδύνεται, ενώ τα ηλεκτρόνια μπορούν να φτάσουν ευχάριστα στο αρνητικό ηλεκτρόδιο μέσω του σύρματος. Όταν τα ηλεκτρόνια συναντήσουν ιόντα λιθίου στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου, θα δημιουργηθεί μεταλλικό λίθιο για να σχηματίσει δενδρίτες λιθίου. Μόλις αναπτυχθούν οι δενδρίτες λιθίου, θα τρυπήσουν τον διαχωριστή, προκαλώντας βραχυκύκλωμα και δυσλειτουργία της μπαταρίας.
Εσωτερική προθέρμανση
Αυτή η τεχνική διαδρομή ονομάζεται εσωτερική προθέρμανση. Κατά την κατασκευή μιας μπαταρίας, ο κατασκευαστής προσθέτει ένα λεπτό κομμάτι φύλλου νικελίου στη δομή της μπαταρίας και το καλύπτει με ένα ηλεκτρικά μονωτικό πολυμερές (για να αποτρέψει το λεπτό φύλλο νικελίου να βραχυκυκλώσει την μπαταρία). Μόλις η θερμοκρασία της μπαταρίας πέσει πολύ χαμηλή, ο ελεγκτής ωθεί ρεύμα μέσω τουαλουμινόχαρτο νικελίου, παράγοντας μεγάλη ποσότητα θερμικής ενέργειας για τη γρήγορη θέρμανση του υλικού της μπαταρίας. Αφήστε την μπαταρία να αποφορτίζεται πάντα μέσα σε ένα σχετικά καλό εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας.
Εάν θέλετε να φορτίσετε σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο εξοπλισμός φόρτισης θα φορτίσει πρώτα την μπαταρία με χαμηλή ισχύ, θα χρησιμοποιήσει τη θερμότητα που παράγεται από την ίδια την μπαταρία κατά τη φόρτιση για να προθερμάνετε την μπαταρία και θα περιμένετε έως ότου η θερμοκρασία της μπαταρίας ανέλθει σε ένα κατάλληλο εύρος προτού εκτελέσετε υψηλή τροφοδοσία γρήγορης φόρτισης.
Άρθρο 3: Εξωτερική θέρμανση. Μπορείτε να προσθέσετε εξοπλισμό προθέρμανσης στην μπαταρία (όπως παροχή θερμαντήρων και ηλεκτρικών κλιβάνων).
Η μπαταρία παρέχει πρώτα ρεύμα χαμηλής ισχύος στη συσκευή προθέρμανσης. Η συσκευή προθέρμανσης παράγει θερμότητα και προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας της μπαταρίας. Αφού φτάσει στην κατάλληλη θερμοκρασία λειτουργίας, η μπαταρία εισέρχεται σε κανονική κατάσταση λειτουργίας. Ορισμένα ηλεκτρικά αυτοκίνητα είναι εξοπλισμένα με λειτουργία προθέρμανσης μπαταρίας. Το χειμώνα, η μπαταρία πρέπει να προθερμανθεί πριν χρησιμοποιήσετε το αυτοκίνητο για να τεθεί το αυτοκίνητο σε κανονική κατάσταση λειτουργίας.
