Met de voortdurende ontwikkeling van elektrische voertuigen krijgen accu's ook steeds meer aandacht. Accu, motor en elektrisch besturingssysteem zijn de drie belangrijkste componenten van elektrische voertuigen, waarvan de accu het meest cruciale onderdeel is en zelfs het "hart" van het voertuig genoemd kan worden. In welke categorieën worden accu's voor elektrische voertuigen dan onderverdeeld?
1. Loodzuuraccu
Een loodzuuraccu (VRLA) is een accu waarvan de elektroden hoofdzakelijk bestaan uit lood en loodoxiden, en waarvan de elektrolyt een zwavelzuuroplossing is. Het hoofdbestanddeel van de positieve elektrode is looddioxide en het hoofdbestanddeel van de negatieve elektrode is lood. In ontladingstoestand is het hoofdbestanddeel van zowel de positieve als de negatieve elektrode loodsulfaat. De nominale spanning van een enkele loodzuuraccu is 2,0 V, de ontladingsspanning bedraagt 1,5 V en de laadspanning 2,4 V. In de praktijk worden vaak zes enkele loodzuuraccu's in serie geschakeld om een nominale loodzuuraccu van 12 V te vormen, maar ook van 24 V, 36 V, 48 V, enzovoort.
De nikkel-cadmiumaccu (vaak afgekort tot NiCd, uitgesproken als "nye-cad") is een populair type accu. Deze accu gebruikt nikkelhydroxide (NiOH) en cadmiummetaal (Cd) als chemische stoffen om elektriciteit op te wekken. Hoewel de prestaties beter zijn dan die van loodzuuraccu's, bevatten ze zware metalen en vervuilen ze het milieu na gebruik.
Een nikkel-cadmiumaccu kan meer dan 500 keer worden opgeladen en ontladen, is economisch en duurzaam. De interne weerstand is laag, waardoor de accu snel kan worden opgeladen en een grote stroom kan leveren aan de belasting. Bovendien is de spanningsverandering tijdens het ontladen zeer gering, waardoor het een ideale gelijkstroomaccu is. In vergelijking met andere accutypes is de nikkel-cadmiumaccu beter bestand tegen overladen en overontladen.
Nikkel-metaalhydridebatterijen bestaan uit waterstofionen en nikkelmetaal. Ze hebben een 30% hogere energiereserve dan nikkel-cadmiumbatterijen, zijn lichter, hebben een langere levensduur en zijn niet milieubelastend. Het nadeel is dat ze aanzienlijk duurder zijn dan nikkel-cadmiumbatterijen.
Lithiumbatterijen zijn batterijen die lithiummetaal of een lithiumlegering als negatieve elektrode gebruiken, en een niet-waterige elektrolytoplossing bevatten. Lithiumbatterijen kunnen grofweg in twee categorieën worden verdeeld: lithiummetaalbatterijen en lithium-ionbatterijen. Lithium-ionbatterijen bevatten geen lithium in metaalvorm en zijn oplaadbaar.
Lithiummetaalbatterijen zijn over het algemeen batterijen die mangaandioxide als positieve elektrode, lithiummetaal of een legering daarvan als negatieve elektrode en een niet-waterige elektrolytoplossing gebruiken. De materiaalsamenstelling van een lithiumbatterij bestaat hoofdzakelijk uit: positieve elektrode, negatieve elektrode, membraan en elektrolyt.
Van de kathodematerialen worden lithiumkobaltaat, lithiummangaan, lithiumijzerfosfaat en ternaire materialen (nikkel-kobalt-mangaanpolymeren) het meest gebruikt. Het materiaal van de positieve elektrode neemt een groot deel in beslag (de massaverhouding van positieve en negatieve elektrodematerialen is 3:1 tot 4:1), omdat de prestaties van het positieve elektrodemateriaal direct van invloed zijn op de prestaties van de lithium-ionbatterij en de kosten ervan direct de prijs van de batterij bepalen.
Wat de materialen voor de negatieve elektrode betreft, zijn de huidige materialen voornamelijk natuurlijk grafiet en kunstmatig grafiet. De materialen voor de anode die worden onderzocht, zijn nitriden, PAS, tinoxiden, tinlegeringen, nano-anodematerialen en enkele andere intermetallische verbindingen. Als een van de vier belangrijkste componenten van lithiumbatterijen spelen de materialen voor de negatieve elektrode een belangrijke rol bij het verbeteren van de batterijcapaciteit en de cyclusprestaties, en vormen ze de kern van het middensegment van de lithiumbatterij-industrie.
Een brandstofcel is een elektrochemisch energieomzettingsapparaat zonder verbranding. De chemische energie van waterstof (en andere brandstoffen) en zuurstof wordt continu omgezet in elektriciteit. Het werkingsprincipe is dat H₂ onder invloed van de anodekatalysator wordt geoxideerd tot H⁺ en e⁻. H⁺ bereikt de positieve elektrode via het protonenuitwisselingsmembraan, reageert met O₂ tot water aan de kathode en e⁻ bereikt de kathode via het externe circuit. Deze continue reactie genereert een elektrische stroom. Hoewel de term 'batterij' in de brandstofcel voorkomt, is het geen energieopslagapparaat in de traditionele zin, maar een apparaat voor energieopwekking. Dit is het grootste verschil tussen brandstofcellen en traditionele batterijen.
Testkamer voor thermische schokken: Deze kamer simuleert snelle temperatuurschommelingen die batterijen tijdens gebruik kunnen ondervinden. Door de batterijen bloot te stellen aan extreme temperatuurvariaties, zoals een snelle overgang van hoge naar lage temperaturen, kunnen we hun prestaties en betrouwbaarheid onder temperatuurschommelingen evalueren.
Verouderingstestkamer met xenonlampen: Deze apparatuur simuleert zonlichtomstandigheden door de batterijen bloot te stellen aan intense lichtstraling van xenonlampen. Deze simulatie helpt bij het beoordelen van de prestatievermindering en duurzaamheid van de batterij bij langdurige blootstelling aan licht.
UV-verouderingstestkamer: Deze kamer simuleert omgevingen met ultraviolette straling. Door de batterijen bloot te stellen aan UV-licht, kunnen we hun prestaties en duurzaamheid onder langdurige UV-blootstelling simuleren.
Door een combinatie van deze testapparatuur te gebruiken, kunnen batterijen uitgebreid worden getest op vermoeiing en levensduur. Het is belangrijk om te benadrukken dat vóór het uitvoeren van deze tests de relevante veiligheidsrichtlijnen moeten worden nageleefd en de gebruiksaanwijzing van de testapparatuur strikt moet worden gevolgd om nauwkeurige en veilige testprocedures te garanderen.
Geplaatst op: 12 september 2023
