עם הפיתוח המתמשך של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה, גם סוללות חשמליות זוכות לתשומת לב גוברת. סוללה, מנוע ומערכת בקרה חשמלית הם שלושת המרכיבים המרכזיים של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה, כאשר סוללת החשמל היא החלק הקריטי ביותר, וניתן לומר שהיא "הלב" של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה, אם כן, לאילו קטגוריות מחולקת סוללת החשמל של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה?
1, סוללת עופרת-חומצה
סוללת עופרת-חומצה (VRLA) היא סוללה שהאלקטרודות שלה עשויות בעיקר מעופרת ותחמוצותיה, והאלקטרוליט שלה הוא תמיסת חומצה גופרתית. המרכיב העיקרי של האלקטרודה החיובית הוא עופרת דו-חמצנית, והמרכיב העיקרי של האלקטרודה השלילית הוא עופרת. במצב פריקה, המרכיב העיקרי של האלקטרודות החיוביות והשליליות כאחד הוא עופרת גופרתית. המתח הנומינלי של סוללת עופרת-חומצה בתא בודד הוא 2.0 וולט, יכולה לפרוק עד 1.5 וולט, יכולה להיטען עד 2.4 וולט; ביישומים, 6 סוללות עופרת-חומצה בתא בודד מחוברות לעתים קרובות בטור ליצירת סוללת עופרת-חומצה נומינלית של 12 וולט, כמו גם 24 וולט, 36 וולט, 48 וולט וכן הלאה.
סוללת ניקל-קדמיום (לעתים קרובות מקוצרת NiCd, מבוטא "ניי-קד") היא סוג פופולרי של סוללת אחסון. הסוללה משתמשת בניקל הידרוקסיד (NiOH) ובמתכת קדמיום (Cd) ככימיקלים לייצור חשמל. למרות שהביצועים טובים יותר מסוללות עופרת-חומצה, הן מכילות מתכות כבדות ומזהמות את הסביבה לאחר נטישתן.
סוללת ניקל-קדמיום ניתנת לטעינה ופריקה חוזרת ונשנית יותר מ-500 פעמים, חסכונית ועמידה. ההתנגדות הפנימית שלה קטנה, לא רק שההתנגדות הפנימית קטנה, ניתן לטעון אותה במהירות, אלא גם יכולה לספק זרם גדול לעומס, ושינוי המתח קטן מאוד בעת הפריקה, מה שהופך אותה לאספקת חשמל DC אידיאלית מאוד. בהשוואה לסוגים אחרים של סוללות, סוללות ניקל-קדמיום יכולות לעמוד בטעינת יתר או פריקה יתר.
סוללות ניקל-מטאל הידריד מורכבות מיוני מימן וניקל מתכתי, עתודת הכוח שלהן גדולה ב-30% מסוללות ניקל-קדמיום, קלות יותר מסוללות ניקל-קדמיום, חיי שירות ארוכים יותר ואינן מזהמות את הסביבה, אך המחיר יקר בהרבה מסוללות ניקל-קדמיום.
סוללת ליתיום היא סוג של ליתיום מתכת או סגסוגת ליתיום כחומר אלקטרודה שלילית, המשתמש בתמיסת אלקטרוליט לא מימית של הסוללה. ניתן לחלק סוללות ליתיום באופן כללי לשתי קטגוריות: סוללות ליתיום מתכת וסוללות ליתיום-יון. סוללות ליתיום-יון אינן מכילות ליתיום במצב מתכתי והן נטענות.
סוללות ליתיום מתכת הן בדרך כלל סוללות המשתמשות במנגן דו-חמצני כחומר אלקטרודה חיובית, ליתיום מתכת או סגסוגת מתכת שלה כחומר אלקטרודה שלילית, ומשתמשות בתמיסות אלקטרוליט לא מימיות. הרכב החומרים של סוללות ליתיום הוא בעיקר: חומר אלקטרודה חיובית, חומר אלקטרודה שלילית, דיאפרגמה, אלקטרוליט.
מבין חומרי הקתודה, החומרים הנפוצים ביותר הם ליתיום קובלט, ליתיום מנגן, ליתיום ברזל פוספט וחומרים טרנריים (פולימרים ניקל-קובלט-מנגן). חומר האלקטרודה החיובית תופס חלק גדול (יחס המסה של חומרי האלקטרודה החיובית והשלילית הוא 3:1 ~ 4:1), מכיוון שביצועי חומר האלקטרודה החיובית משפיעים ישירות על ביצועי סוללת הליתיום-יון, ועלותה קובעת ישירות את עלות הסוללה.
מבין חומרי האלקטרודה השלילית, חומרי האלקטרודה השלילית הנוכחיים הם בעיקר גרפיט טבעי וגרפיט מלאכותי. חומרי האנודה הנחקרים הם ניטרידים, PAS, תחמוצות מבוססות בדיל, סגסוגות בדיל, חומרי ננו-אנודה, וכמה תרכובות אינטר-מתכתיות אחרות. כאחד מארבעת המרכיבים העיקריים של סוללות ליתיום, חומרי אלקטרודה שלילית ממלאים תפקיד חשוב בשיפור קיבולת הסוללה וביצועי המחזור, והם בליבת השלבים האמצעיים של תעשיית סוללות הליתיום.
תא דלק הוא מכשיר להמרת אנרגיה אלקטרוכימית שאינו מבוסס על תהליך בעירה. האנרגיה הכימית של מימן (דלקים אחרים) וחמצן מומרת ברציפות לחשמל. עקרון הפעולה הוא ש-H2 מתחמצן ל-H+ ו-e- תחת פעולת הזרז של האנודה, H+ מגיע לאלקטרודה החיובית דרך קרום חילוף הפרוטונים, מגיב עם O2 ליצירת מים בקתודה, ו-e- מגיע לקתודה דרך המעגל החיצוני, והתגובה הרציפה מייצרת זרם. למרות שלתא דלק יש את המילה "סוללה", הוא אינו מכשיר אחסון אנרגיה במובן המסורתי, אלא מכשיר לייצור חשמל, וזהו ההבדל הגדול ביותר בין תאי דלק לסוללות מסורתיות.
תא בדיקת הלם תרמי: תא זה מדמה שינויי טמפרטורה מהירים שסוללות עשויות לחוות במהלך הפעולה. על ידי חשיפת הסוללות לשינויי טמפרטורה קיצוניים, כגון מעבר מהיר מטמפרטורות גבוהות לנמוכות, אנו יכולים להעריך את ביצועיהן ואמינותן תחת תנודות טמפרטורה.
תא בדיקת הזדקנות מנורת קסנון: ציוד זה משחזר את תנאי אור השמש על ידי חשיפת הסוללות לקרינת אור עזה ממנורות קסנון. סימולציה זו מסייעת להעריך את הירידה בביצועי הסוללה ועמידותה כאשר היא נחשפת לחשיפה ממושכת לאור.
תא בדיקת הזדקנות UV: תא זה מחקה סביבות קרינה אולטרה סגולה. על ידי חשיפה של הסוללות לאור UV, אנו יכולים לדמות את ביצועיהן ועמידותן בתנאי חשיפה ממושכים לקרינת UV.
שימוש בשילוב של ציוד בדיקה זה מאפשר בדיקות מקיפות של עייפות ואורך חיים של סוללות. חשוב לציין שלפני ביצוע בדיקות אלו, חיוני לעמוד בהנחיות הבטיחות הרלוונטיות ולפעול בקפדנות אחר הוראות ההפעלה של ציוד הבדיקה כדי להבטיח הליכי בדיקה מדויקים ובטוחים.
זמן פרסום: 12 בספטמבר 2023
