Kiến thức ô tô

Pin Lithium-Ion trên xe điện – Liệu bạn đã biết hết về nó?

Rate this post

(News.otohui-com) – Pin lithium-ion là gì? Nguyên lý hoạt động như thế nào? Điểm cộng và nhược điểm của việc sử dụng pin lithium-ion trên xe điện là gì? Nếu bạn gặp khó khăn gần giống, bài viết này là dành cho bạn.

Pin Lithium-Ion trên xe điện – Liệu bạn đã biết hết về nó?
Mày mò về pin lithium-ion trong xe điện.

1. Giới thiệu về pin lithium-ion:

Pin Lithium-ion, còn được gọi là pin lithium, hoặc pin lithium-ion, viết tắt là LIB, là 1 loại pin sạc, là 1 thiết bị tạo ra dòng điện 1 chiều phê chuẩn các phản ứng hóa học.

Khi pin được xả hoặc sạc, các ion lithium chuyển di qua lại giữa các bản cực (cực dương và cực âm). Thông thường, tấm cực dương được làm bằng nguyên liệu oxit kim khí, kim khí căn bản là coban, niken hoặc mangan. Bản cực âm làm bằng than chì. Cả cực dương và cực âm đều được cấu tạo dưới dạng các lớp mỏng. Các ion liti nằm trong các lớp này.

  • Trong giai đoạn sạc, các ion liti chuyển di từ cực dương sang cực âm.
  • Trong giai đoạn phóng điện, các ion liti chuyển di từ cực âm sang cực dương.

Chất điện phân là 1 phần quan trọng của pin lithium, cung ứng môi trường dẫn điện cho các ion lithium+ giữa 2 bản cực nhưng mà cùng lúc dung môi ko dẫn điện.

Hình 1. Cấu trúc của pin lithium-ion
Hình 1. Cấu trúc của pin Lithium Ion.

Các hình ảnh trên là của pin lithium-ion phẳng và hình trụ, tương ứng. Đây là 2 cơ cấu thường được sử dụng trên oto.

2. Phương pháp hoạt động của pin Lithium-Ion

Trong giai đoạn sạc, các ion lithium được giải phóng khỏi điện cực dương. Khi này, các ion liti sử dụng chất điện phân làm môi trường chuyên chở, xuyên qua lớp phân cách và gắn vào bản cực âm.

Hình 2. Quy trình sạc pin Li-ion [2]
Hình 2. Quy trình sạc pin Li-ion [2]

Trong giai đoạn phóng điện, các ion liti được giải phóng khỏi tấm catốt. Các ion liti sử dụng chất điện phân làm môi trường dẫn điện, xuyên qua màng ngăn và quay quay về tấm cực dương.

hình ảnh 3. Quy trình sạc pin Li-ion [2]

Ở cực dương diễn ra các phản ứng hoá học sau.

  • LiCoO2 CoO2 + Li+ + e
  Sự khác nhau giữa bướm ga trên động cơ xăng và diesel

Ở catot xảy ra các phản ứng hoá học sau.

  • C6 + Lee+ + e Lithium Carbon 6

Phản ứng toàn cục của 2 giai đoạn sạc và xả trong pin:

  • C6 + LiCoO2 LiC6 + CoO2

Trong số ấy, sạc là thuận và xả là trái lại.

Nhiệt độ tác động tới pin xe điện như thế nào?

Trong giai đoạn phóng điện, C61- (cực âm) bị oxy hóa thành C60, Co4+ giảm xuống Co3+, và trái lại trong giai đoạn tải. Nếu pin Li-ion bị xả quá mức, oxit liti coban bão hòa sẽ chuyển thành oxit liti theo 1 hướng của các phản ứng sau:

  • LiCoO2 + Li+ + e → Li2O + CoO

Nếu tế bào LCO được sạc quá mức với hiệu điện thế cao hơn 5,2 V, nó sẽ chuyển thành oxit coban IV theo 1 hướng của phản ứng sau. [10]:

  • LiCoO2 → Li+ + e + CO2

3. So sánh Pin Li-Ion và Pin Axit Chì:

So sánh Pin Lithium Ion Ắc quy axit chì
độ tin tưởng khoảng 4-5 5 khoảng 4-5 5
Sạc và xả mật độ năng lượng 20 Wh / kg, có thể chịu được dòng xả xung cao (trong 1 thời kì ngắn) và bản lĩnh chịu tải cao. 32 Wh / kg, chỉ chịu được dòng phóng điện bé và bản lĩnh chịu tải kém.
thời kì sạc – Nhanh chóng, 3-4 giờ, thậm chí vài phút.
Hết pin (gọi là xả) nhưng mà ko lo bị hỏng pin sau 1 thời kì sử dụng.
– Chậm, 6-8 giờ.
– Nếu pin cạn hơn 50% nhưng mà ko được sạc đầy, pin rất dễ bị hỏng sau 1-2 tháng sử dụng.
– Nếu xả xuống đáy sẽ hiện ra PbSO4 làm hỏng tấm và chết tấm.
Nhiều Nhẹ, khoảng 3-4 kg Khá nặng, 12-15kg
chống thấm Đừng
Chống cháy nổ Cao ngắn
ảnh hưởng môi trường Ít hơn vì nó được cấu tạo từ pin lithium thể rắn và ko chứa chì hoặc axit. Rất nhiều vì nó được tạo thành từ chì và axit.

4. Đặc điểm sạc và xả pin Lithium-ion

1 loại. Đặc điểm xả:

Các đặc tính phóng điện của pin lithium-ion được miêu tả như sau [3].

Hinh 4. Đặc điểm phóng điện của pin lithium-ion

Trong thí dụ này, dung lượng danh định của pin là C = 3.250 mAh. Dòng phóng điện được xác định là Id = C.

  Tìm hiểu về bộ lọc hạt khí xả động cơ Diesel

Để bảo đảm an toàn cho ắc quy, trong thí dụ này điện áp của ắc quy được giới hạn ở Vb = 4,2 ÷ 2,5 (V). Các đặc điểm trên chứng tỏ rằng dòng phóng điện càng béo thì điện áp đo được trong acquy càng bé tương ứng với dung lượng càng bé.

b.Đặc tính tải:

Đặc điểm sạc của pin lithium-ion được trình bày trong hình bên dưới [3]Trong thí dụ này, dung lượng danh định của pin là C = 3.250 mAh.

Hình 5. Đặc điểm phóng điện của pin Li-ion
Hình 5. Đặc điểm phóng điện của pin lithium-ion

Pin Lithium-ion được sạc theo 2 quá trình, quá trình đẳng dòng (CC) và quá trình đẳng áp (CV). Trong thí dụ này, trong pha CC, dòng điện ko đổi ở IC = 0,3C. Khi điện áp của pin đạt tới 4,2V, pin sẽ đi vào quá trình sạc thăng bằng. Khi dòng sạc bé hơn trị giá định trước IC = 65mA, giai đoạn sạc xong xuôi.

Vì sao nước ko tác động tới pin EV hoặc động cơ điện?

5. Thiết kế và sắp đặt pin lithium-ion cho xe điện:

1 loại.Pin Lithium-ion trên Chevrolet Bolt. Xe điện:

Cách sắp đặt hệ thống pin trên Chevrolet Bolt EV được miêu tả dưới đây. Bộ pin nằm dưới khung máy. Trong bộ pin này có 288 tế bào (cell) lithium-ion đơn cell, ở dạng tấm phẳng, loại niken-lithium-ion. Hiệu điện thế danh định của mỗi pin là 3,65V.

Hình 6. Bố trí bộ pin trên Chevrolet Bolt. Xe điện
Hình ảnh 6. Cách sắp đặt bộ pin trên Chevrolet Bolt. Xe điện

Tổng năng lượng của bộ pin là 54,7 kWh.Bộ pin có nhiều mô-đun được lắp ráp lại với nhau, mỗi mô-đun có nhiều nhóm, và mỗi mô-đun có hình dáng như sau

Hình 7. Hình dạng của một mô-đun
Hình 7. 1 hình dáng mô-đun

Nhóm ắc quy trên xe được phân thành 96 nhóm, và mỗi nhóm 3 ắc quy được mắc song song. Vậy tổng hiệu điện thế của khối acquy là 350,4V. Hình trạng của tế bào pin được miêu tả dưới đây.

Hình 8. Hình dạng của pin 1 cell
Hình 8. 1 hình dáng pin

b.Pin Lithium-ion trên xe điện Tesla Model W:

Để đạt được hiệu điện thế để điều khiển động cơ điện của oto, các pin lithium được mắc nối liền. Để tăng dòng phóng điện của bộ pin, người ta sắp đặt song song các pin lithium đơn cell. Do ấy, bộ pin trên xe điện là 1 cấu trúc gồm nhiều pin lithium mắc song song và nối liền. Bộ pin thường được đặt dưới gầm xe để hạ thấp trọng điểm của xe.

Hình 9. Bố cục bộ pin trên Tesla Model WILL
Hình 9. Cách sắp đặt bộ pin trên mẫu xe Tesla sẽ

Trong Tesla Model S 2012, bộ pin bao gồm 7.104 tế bào lithium-ion, mẫu hình 18650 lithium niken mangan oxit. Tổng năng lượng bộ pin là 85 kWh

Hình 10. Hình dạng của pin lithium một cell trên Tesla Model S
Hình 10. Hình trạng của pin lithium 1 cell trên Tesla Model W

Bộ pin có 16 mô-đun độc lập được kết nối nối liền, mỗi mô-đun có 444 tế bào (cell) lithium đơn. Trong mỗi mô-đun, 74 ô được ghép song song với điện áp danh định là 3,6V. Mỗi mô-đun có 6 cụm mắc nối liền, tạo ra 21,6V. Do ấy, tổng điện áp của bộ pin có 16 mô-đun mắc nối liền là 345,6V.

Hình 11. Hình ảnh mô-đun pin trên Tesla Model WILL

6. Hệ thống điều hành ắc quy xe điện (BMS – Hệ thống điều hành ắc quy):

Lược đồ của hệ thống điều hành pin BMS như sau.

Hình 12. Sơ đồ hệ thống quản lý pin BMS
Hình 12. Lược đồ hệ thống điều hành ắc quy BMS

Xem thêm cụ thể:
Hệ thống điều hành pin Lithium (BMS)?

Các tính năng chính của hệ thống điều hành pin lithium BMS là:

  • Để duy trì sự an toàn và bình ổn của bộ pin: BMS có thể ngăn đề phòng cháy nổ và đoản mạch, bảo đảm độ bền dài lâu của bộ pin.
  • Theo dõi và bình chọn hiện trạng pin: Bình chọn dung lượng của bộ ắc quy, quãng đường tối đa xe chạy được.
  • Kiểm soát hiện trạng phí (SoC): Cho phép sạc lúc hết pin và ngắt lúc sạc đầy.
  • Thăng bằng tế bào: Thăng bằng các ô trong chuỗi. Dung lượng của mỗi viên pin ko đồng đều do lỗi sản xuất hoặc do sút giảm chất lượng ko đồng đều trong giai đoạn sử dụng.
  • kiểm soát nhiệt độ: Duy trì nhiệt độ hoạt động của bộ pin, bảo đảm độ bền ko bị tác động bởi quá nhiệt và kiểm soát nước làm mát.
  • Quản lý năng lượng phanh tái hiện: Sạc pin trong giai đoạn phanh tái hiện.

Những bài viết liên can:

  • Sự dị biệt giữa pin lithium bậc 3 và pin lithium iron phosphate cho xe điện là gì?
  • Hệ thống phanh tái sinh RBS có bao lăm cách thức tàng trữ năng lượng?
  • Vì sao Tesla ban sơ sử dụng rất nhiều tế bào Lion bé nhưng mà chẳng phải những tế bào béo?

Quảng cáo

VuManh Le

A humble man who wants to challenge and explore himself in his 30s

Related Articles

Back to top button