Z nenehnim razvojem vozil z novo energijo so vse bolj pozorne tudi baterije. Baterija, motor in električni krmilni sistem so tri ključne komponente vozil z novo energijo, med katerimi je baterija najpomembnejši del, ki ga lahko imenujemo "srce" vozil z novo energijo. V katere kategorije se torej delijo baterije vozil z novo energijo?
1, svinčeno-kislinska baterija
Svinčeno-kislinska baterija (VRLA) je baterija, katere elektrode so večinoma izdelane iz svinca in njegovih oksidov, elektrolit pa je raztopina žveplove kisline. Glavna sestavina pozitivne elektrode je svinčev dioksid, glavna sestavina negativne elektrode pa svinec. V stanju praznjenja je glavna sestavina tako pozitivne kot negativne elektrode svinčev sulfat. Nazivna napetost enocelične svinčeno-kislinske baterije je 2,0 V, pri praznjenju se lahko izprazni do 1,5 V, pri polnjenju pa do 2,4 V; v različnih aplikacijah se 6 enoceličnih svinčeno-kislinskih baterij pogosto poveže zaporedno, da se tvori nazivna svinčeno-kislinska baterija 12 V, pa tudi 24 V, 36 V, 48 V itd.
Nikelj-kadmijeva baterija (pogosto skrajšano NiCd, izgovarja se »naj-kad«) je priljubljena vrsta akumulatorja za shranjevanje energije. Baterija uporablja nikljev hidroksid (NiOH) in kadmijev kovinski element (Cd) kot kemikalija za proizvodnjo električne energije. Čeprav je zmogljivost boljša od svinčevih baterij, vsebujejo težke kovine in po opustitvi onesnažujejo okolje.
Nikelj-kadmijeve baterije se lahko polnijo in praznijo več kot 500-krat, so ekonomične in vzdržljive. Njihov notranji upor je majhen, ne le da jih je mogoče hitro napolniti, ampak lahko tudi zagotovijo velik tok za obremenitev, sprememba napetosti med praznjenjem pa je zelo majhna, zato so zelo idealne baterije za enosmerni tok. V primerjavi z drugimi vrstami baterij so nikelj-kadmijeve baterije bolj odporne na preobremenitev ali preobremenitev.
Nikelj-metalhidridne baterije so sestavljene iz vodikovih ionov in kovinskega niklja, imajo 30 % večjo rezervo moči kot nikelj-kadmijeve baterije, so lažje od nikelj-kadmijevih baterij, imajo daljšo življenjsko dobo in ne onesnažujejo okolja, vendar so cenovno veliko dražje od nikelj-kadmijevih baterij.
Litijeva baterija je razred litijeve kovine ali litijeve zlitine kot material za negativno elektrodo, ki uporablja nevodno raztopino elektrolita. Litijeve baterije lahko na splošno razdelimo v dve kategoriji: litijeve kovinske baterije in litijeve ionske baterije. Litijeve ionske baterije ne vsebujejo litija v kovinskem stanju in so polnilne.
Litijeve kovinske baterije so običajno baterije, ki kot material pozitivne elektrode uporabljajo manganov dioksid, kot material negativne elektrode pa litijevo kovino ali njeno zlitino, kot material negativne elektrode pa uporabljajo nevodne raztopine elektrolitov. Sestava litijeve baterije je predvsem: material pozitivne elektrode, material negativne elektrode, membrana in elektrolit.
Med katodnimi materiali se najpogosteje uporabljajo litijev kobaltat, litijev manganat, litijev železov fosfat in ternarni materiali (nikelj-kobalt-manganovi polimeri). Material pozitivne elektrode zavzema velik delež (masno razmerje med materialoma pozitivne in negativne elektrode je 3:1 ~ 4:1), ker delovanje materiala pozitivne elektrode neposredno vpliva na delovanje litij-ionske baterije, njegovi stroški pa neposredno določajo stroške baterije.
Med materiali za negativne elektrode so trenutno v glavnem naravni in umetni grafit. Raziskujejo se anodni materiali, kot so nitridi, PAS, oksidi na osnovi kositra, kositrove zlitine, nanoanodni materiali in nekatere druge intermetalne spojine. Kot ena od štirih glavnih komponent litijevih baterij imajo materiali za negativne elektrode pomembno vlogo pri izboljšanju kapacitete baterije in delovanja ciklov ter so v središču industrije litijevih baterij.
Gorivna celica je naprava za elektrokemijsko pretvorbo energije brez zgorevanja. Kemijska energija vodika (drugih goriv) in kisika se nenehno pretvarja v električno energijo. Načelo delovanja je, da se H2 pod delovanjem anodnega katalizatorja oksidira v H+ in e-. H+ doseže pozitivno elektrodo skozi membrano za izmenjavo protonov, reagira z O2 in na katodi tvori vodo, e- pa doseže katodo skozi zunanji tokokrog, pri čemer neprekinjena reakcija ustvarja tok. Čeprav ima gorivna celica besedo »baterija«, ni naprava za shranjevanje energije v tradicionalnem smislu, temveč naprava za proizvodnjo električne energije, kar je največja razlika med gorivnimi celicami in tradicionalnimi baterijami.
Komora za preskus toplotnega šoka: Ta komora simulira hitre temperaturne spremembe, ki jih lahko baterije doživijo med delovanjem. Z izpostavljanjem baterij ekstremnim temperaturnim spremembam, kot je hiter prehod z visokih na nizke temperature, lahko ocenimo njihovo delovanje in zanesljivost pri temperaturnih nihanjih.
Preskusna komora za staranje ksenonskih žarnic: Ta oprema posnema pogoje sončne svetlobe tako, da baterije izpostavi intenzivnemu svetlobnemu sevanju ksenonskih žarnic. Ta simulacija pomaga oceniti poslabšanje delovanja in vzdržljivost baterije pri dolgotrajni izpostavljenosti svetlobi.
Komora za testiranje staranja zaradi UV-žarkov: Ta komora posnema okolja ultravijoličnega sevanja. Z izpostavitvijo baterij UV-svetlobi lahko simuliramo njihovo delovanje in vzdržljivost pri dolgotrajni izpostavljenosti UV-žarkom.
Uporaba kombinacije te preskusne opreme omogoča celovito testiranje utrujenosti in življenjske dobe baterij. Pomembno je omeniti, da je pred izvedbo teh testov ključnega pomena upoštevati ustrezne varnostne smernice in dosledno upoštevati navodila za uporabo preskusne opreme, da se zagotovijo natančni in varni postopki testiranja.
Čas objave: 12. september 2023
