Über die Entwicklung von Kraftzellen

Die Reichweite und Sicherheit von Elektrofahrzeugen standen seit jeher im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit der Industrie und der Anwender. Um die Leistung von Kraftfahrzeugen zu verbessern, haben große Unternehmen und Forschungsinstitute ihre Forschungsanstrengungen im Batteriebereich verstärkt und sich bemüht, die Führung auf dem Markt für neue Energiefahrzeuge zu übernehmen.

Es gibt viele Durchbrüche bei der Kilometerleistung

Toyota und Nissan, zwei der größten japanischen Hersteller von Elektroautos, haben ihre neuesten Technologieergebnisse im Bereich der Energiezellen veröffentlicht. Die neue Generation intensiver Energiespeicher-Stromaggregate der beiden Unternehmen kann Elektro- und Hybridfahrzeugen längere Antriebskräfte verleihen.

Toyota arbeitet daran, Lithiumelektrolyte durch Magnesiumelektrolyte zu ersetzen, die derzeit in Lithiumionenbatterien verwendet werden. Toyota glaubt, dass Magnesium zwei Hauptvorteile gegenüber Lithium hat. Erstens ermöglicht Magnesium eine intensive Energiespeicherung. Darüber hinaus ist Lithium ein instabiles Metallelement, das anfällig für Brände ist, und Magnesium ist relativ sicherer. Die chemischen Batterien auf Magnesiumbasis des Unternehmens werden in den nächsten 20 Jahren erhältlich sein.

Nissan sucht nach einem Additiv, um die Leistung aktueller Lithiumbatterien zu verbessern und die Energiespeicherkapazität zu erweitern. Die Technologie von Nissan besteht darin, der Batterie ein Additiv namens amorphes Siliziummonoxid hinzuzufügen, um die Energiespeicherkapazität von Lithium-Ionen-Batterien zu erhöhen. Diese Chemikalie ermöglicht es der Batterie, mehr Lithiumionen zurückzuhalten, wodurch die Gesamtleistung der Batterie verbessert wird.

Auch inländische wissenschaftliche Forschungseinrichtungen haben in dieser Hinsicht in jüngster Zeit Fortschritte erzielt. Im März dieses Jahres gaben Tangyongbing und sein Forschungsteam des Shenzhen Institute of Advanced Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften die neuesten Ergebnisse der "New Aluminium Graphite Double Ion Battery Technology mit hoher Energiedichte" bekannt. Dieser neue Batterietyp passt die positiven und negativen Pole herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien an und verwendet Aluminiumfolie sowohl als negatives Elektrodenmaterial als auch als negative Kollektorflüssigkeit. Das Prinzip der Batterie unterscheidet sich von dem herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien: Während des Ladevorgangs treten im positiven Graphit Anionen-Interkalationsreaktionen auf, während die negative Aluminiumelektrode eine Aluminium-Lithium-Legierungsreaktion eingeht und der Entladungsprozess umgekehrt ist. Dieser neue Reaktionsmechanismus erhöht nicht nur die Betriebsspannung der Batterie erheblich, sondern reduziert auch die Qualität, das Volumen und die Herstellungskosten der Batterie erheblich, wodurch die Energiedichte der Batterie verbessert wird. Nach vorläufigen Schätzungen kann die Reichweite von 500 kg Al-Graphit-Batterien etwa 550 Kilometer erreichen. Gegenüber der herkömmlichen Lithium-Power-Technologie hat dieser Batterietyp einen klaren Vorteil: Er reduziert nicht nur die Produktionskosten um etwa 40-50%, sondern erhöht auch die Energiedichte um mindestens das 1,3-2,0-fache.

Darüber hinaus haben eine Reihe von Unternehmen und Institutionen ihre Forschung zu Graphen-lithium-batterien intensiviert, um das Problem der Kilometerleistung zu lösen.

Sicherheitsprobleme, die gelöst werden müssen

Bei dem Streben nach der hohen Energiedichte der Leistungsbatterie ist ihre Sicherheit nicht zu unterschätzen. In letzter Zeit haben viele Brände in Elektrobussen und Explosionen in Batteriefabriken dazu geführt, dass die Sicherheit der Lithiumelektrizität besonders beachtet wurde.

Ein Teil des Grundes für die Sicherheitsrisiken von Leistungszellen ist das Problem des Gleichgewichts der Zelleneinheiten in Serienbatterien. Aufgrund der Unterschiede zwischen Batterien beim Laden und Entladen können Batterien zu übermäßigem Laden oder zu starkem Entladen führen. Übermäßiges Laden und Entladen kann zum Verbrennen und zur Explosion von Batterien führen.

Darüber hinaus zeigt die Studie, dass beispielsweise, wenn die Batterie mit Elektrizität gefüllt ist, ihre positive Materialzusammensetzung im Delithiumzustand lithiumkobaltoxid und die negative Elektrode Lithiumkohlenstoff ist. Lithiumkobaltsäure zersetzt sich bei hohen Temperaturen unter Freisetzung von Sauerstoff, und die chemische Reaktionsaktivität von Lithiumkohlenstoff ähnelt im Wesentlichen der von Metalllithium. Wenn also eine Verbrennung auftritt, ist dies im Grunde dasselbe wie die Verbrennung von metallischem Lithium in einer sauerstoffreichen Umgebung, was sehr schwerwiegende Folgen haben wird.

Daher ist es äußerst wichtig, die Leistungsbatterie mit einem hochwertigen BMS-Batteriemanagementsystem auszustatten. Als wichtiges Bindeglied zwischen Sekundärzellen und Elektrogeräten integriert BMS die Überwachung und Verwaltung von Zellen oder Batterien, um wichtige Funktionen wie Echtzeitüberwachung, automatisches Gleichgewicht und intelligentes Laden und Entladen von Zellen zu erreichen und so die Sicherheit und Zuverlässigkeit von zu gewährleisten Zellen oder Batterien. Und Ausgangsleistung im besten Zustand.

Derzeit entwickelt das Land die relevanten Standards für das Batteriemanagementsystem, die den Fortschritt der Arbeiten zur Sicherheit von power-batterien in China fördern werden.

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