S neustálym vývojom vozidiel s novými energetickými zdrojmi sa batériám venuje čoraz väčšia pozornosť. Batéria, motor a elektrický riadiaci systém sú tri kľúčové komponenty vozidiel s novými energetickými zdrojmi, z ktorých najdôležitejšou časťou je batéria, ktorú možno označiť za „srdce“ vozidiel s novými energetickými zdrojmi. Do akých kategórií sa teda batérie vozidiel s novými energetickými zdrojmi delia?
1, olovená batéria
Olovená batéria (VRLA) je batéria, ktorej elektródy sú vyrobené prevažne z olova a jeho oxidov a ktorej elektrolytom je roztok kyseliny sírovej. Hlavnou zložkou kladnej elektródy je oxid olovnatý a hlavnou zložkou zápornej elektródy je olovo. Vo vybitom stave je hlavnou zložkou kladnej aj zápornej elektródy síran olovnatý. Menovité napätie jednočlánkovej olovenej batérie je 2,0 V, vybíja sa na 1,5 V a nabíja sa na 2,4 V. V aplikáciách sa 6 jednočlánkových olovených batérií často zapája do série, čím sa vytvorí nominálna olovená batéria s napätím 12 V, ako aj 24 V, 36 V, 48 V atď.
Nikel-kadmiová batéria (často skrátene NiCd, vyslovuje sa „nye-cad“) je obľúbený typ akumulátorovej batérie. Batéria používa hydroxid nikelnatý (NiOH) a kadmium (Cd) ako chemikálie na výrobu elektriny. Hoci má lepší výkon ako olovené batérie, obsahuje ťažké kovy a po opustení znečisťuje životné prostredie.
Nikel-kadmiové batérie sa dajú viac ako 500-krát nabiť a vybiť, sú ekonomické a odolné. Ich vnútorný odpor je malý, nielenže sa dajú rýchlo nabiť, ale dokážu tiež poskytnúť veľký prúd pre záťaž a zmena napätia pri vybíjaní je veľmi malá, čo ich robí veľmi ideálnymi na jednosmerný zdroj napájania. V porovnaní s inými typmi batérií sú nikel-kadmiové batérie odolné voči prebíjaniu aj nadmernému vybíjaniu.
Nikel-metalhydridové batérie sa skladajú z vodíkových iónov a kovového niklu, majú o 30 % väčšiu rezervu energie ako nikel-kadmiové batérie, sú ľahšie ako nikel-kadmiové batérie, majú dlhšiu životnosť a neznečisťujú životné prostredie, ale ich cena je oveľa vyššia ako u nikel-kadmiových batérií.
Lítiová batéria je trieda lítiovo-kovových alebo lítiovo-zliatinových batérií ako materiál pre zápornú elektródu, pričom batéria používa nevodný elektrolytický roztok. Lítiové batérie možno zhruba rozdeliť do dvoch kategórií: lítiovo-kovové batérie a lítiovo-iónové batérie. Lítiovo-iónové batérie neobsahujú lítium v kovovom stave a sú nabíjateľné.
Lítiovo-kovové batérie sú vo všeobecnosti batérie, ktoré používajú oxid manganičitý ako materiál kladnej elektródy, lítium alebo jeho zliatinu ako materiál zápornej elektródy a používajú nevodné roztoky elektrolytu. Materiálové zloženie lítiovej batérie je hlavne: materiál kladnej elektródy, materiál zápornej elektródy, membrána, elektrolyt.
Medzi katódovými materiálmi sú najčastejšie používané materiály kobaltát lítny, mangán lítny, fosforečnan lítny a ternárne materiály (polyméry niklu, kobaltu a mangánu). Materiál kladnej elektródy tvorí veľkú časť (hmotnostný pomer materiálov kladnej a zápornej elektródy je 3:1 ~ 4:1), pretože výkon materiálu kladnej elektródy priamo ovplyvňuje výkon lítium-iónovej batérie a jej cena priamo určuje cenu batérie.
Medzi materiálmi záporných elektród sú v súčasnosti prevažne prírodný grafit a umelý grafit. Medzi skúmané anódové materiály patria nitridy, PAS, oxidy na báze cínu, zliatiny cínu, nanoanódové materiály a niektoré ďalšie intermetalické zlúčeniny. Ako jedna zo štyroch hlavných zložiek lítiových batérií zohrávajú materiály záporných elektród dôležitú úlohu pri zlepšovaní kapacity batérie a jej cyklického výkonu a sú jadrom strednej časti priemyslu lítiových batérií.
Palivový článok je zariadenie na elektrochemickú premenu energie bez spaľovania. Chemická energia vodíka (iných palív) a kyslíka sa kontinuálne premieňa na elektrinu. Princíp fungovania spočíva v tom, že H2 sa oxiduje na H+ a e- pôsobením anódového katalyzátora. H+ sa dostane na kladnú elektródu cez protónovú výmennú membránu, reaguje s O2 za vzniku vody na katóde a e- sa dostane na katódu cez externý obvod a kontinuálna reakcia generuje prúd. Hoci palivový článok má slovo „batéria“, nejde o zariadenie na ukladanie energie v tradičnom zmysle slova, ale o zariadenie na výrobu energie, čo je najväčší rozdiel medzi palivovými článkami a tradičnými batériami.
Komora na testovanie tepelného šoku: Táto komora simuluje rýchle zmeny teploty, ktorým môžu batérie počas prevádzky zažiť. Vystavením batérií extrémnym teplotným výkyvom, ako je rýchly prechod z vysokých na nízke teploty, môžeme vyhodnotiť ich výkon a spoľahlivosť pri teplotných výkyvoch.
Testovacia komora pre starnutie xenónových výbojok: Toto zariadenie simuluje podmienky slnečného žiarenia vystavením batérií intenzívnemu svetelnému žiareniu z xenónových výbojok. Táto simulácia pomáha posúdiť zníženie výkonu a životnosti batérie pri dlhodobom vystavení svetlu.
Komora na testovanie starnutia vplyvom UV žiarenia: Táto komora napodobňuje prostredie ultrafialového žiarenia. Vystavením batérií UV svetlu môžeme simulovať ich výkon a životnosť za podmienok dlhodobého vystavenia UV žiareniu.
Použitie kombinácie týchto testovacích zariadení umožňuje komplexné testovanie únavy a životnosti batérií. Je dôležité poznamenať, že pred vykonaním týchto testov je nevyhnutné dodržiavať príslušné bezpečnostné pokyny a prísne dodržiavať návod na obsluhu testovacieho zariadenia, aby sa zabezpečili presné a bezpečné testovacie postupy.
Čas uverejnenia: 12. septembra 2023
