Winter Ausdauer Angst macht Lithium-Ionen-Batterie niedrige Temperaturen und Wärmemanagement-Potenzial ist enorm

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Eine Million Neuwagen werden einem Winterlebensdauertest unterzogen, 24 % davon werden auf der Straße im Winter getestet. Im Jahr 2018 wurden in China 108.000 Pkw mit neuer Antriebstechnologie verkauft, ein Anstieg von 89 % gegenüber dem Vorjahr. Im Zeitraum Januar bis Februar wurden 143.000 Einheiten verkauft, ein Anstieg von 134 % gegenüber dem Vorjahr. Allerdings zeigten Tests auf Winterstraßen, dass von den acht Modellen nur 24 einheitlich und kontinuierlich navigiert wurden. %, Lithium-Kobalt-Organo, dreidimensionales Lithium und Lithium-Eisenphosphat haben keinen ausgeprägten Vorteil bei niedrigen Temperaturen, aber das Niedertemperatur- und Wärmemanagement wird in Zukunft ein enormes Marktpotenzial haben.

Es wurde ein Hochtemperatur-Wärmemanagement integriert, Niedertemperatur- und Wärmemanagement-Technologien bieten weitere Möglichkeiten. Aufgrund der 40 Fälle von Selbstentzündung von Batterien im Sommer haben viele Hersteller begonnen, auf Hochtemperatur- und Wärmemanagement zu achten, und das Niedertemperatur-Wärmemanagement muss noch entwickelt werden. Nur wenige Hersteller sind mit elektrischen Heizsystemen für die Batterie ausgestattet. Das Leben im Winter ist ein Passagiererlebnis. Der Kernindikator: Die Niedertemperaturleistung der Batterie ist die Kernwettbewerbsfähigkeit der Batteriehersteller. Jeden Winter werden die Hersteller aufgrund der niedrigen Lebensdauer verstärkt Tieftemperatur- und Wärmemanagementprodukte einsetzen, und das Marktpotenzial ist in Zukunft enorm.

Bei niedrigen Temperaturen ist die elektrochemische Reaktion nicht aktiv, was zu einer knappen Quelle für die Reduzierung des Batteriestroms im Winter führt. Bei zu niedrigen Umgebungstemperaturen kommt es sogar zu einer teilweisen Verfestigung der Viskosität des Elektrolyten, wodurch die Lithium-Ionen-Entladung blockiert wird, die Leitfähigkeit sinkt und die Kapazität abnimmt. Die Verwendung eines Lithium-Ionen-Akkus kann leicht zu irreversiblen Kapazitätsschäden am Akku führen und potenzielle Gefahren darstellen.

Im Vergleich zu NCA (Lithium-Eisenphosphat) weist die von China entwickelte Batterie NCM811 eine relativ starke Leistung bei niedrigen Temperaturen auf, und der Trend zu hohem Nickelgehalt trägt dazu bei, die Leistungsschwäche im Winter zu verlangsamen. R <000000> D Niedertemperaturbatterien sind der grundlegende Ansatz für den Rückgang im Winter. Ein hocheffizientes Wärmemanagement ist derzeit die praktikabelste Methode zur Verwaltung der Lebensdauer im Winter. Derzeit gibt es im Bereich der Niedertemperaturbatterie eine Elektrolytmodifikation und eine Allwetterbatterie.

Der gemischte Elektrolyt kann mit verschiedenen Elektrolytarten integriert werden, um die Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien zu verstärken. BMW sieht in der Allwetter-Batterietechnologie eine führende Marktposition. Die derzeitige Durchdringung der Technologie zur Flüssigkeitskühlungsverwaltung hat sich im Vergleich zum letzten Jahr erheblich verbessert. Durch Umkehrung der Kühlmittelheizung ist eine Niedertemperatur- und Wärmeverwaltung möglich, und auf dem Markt gibt es viele Modelle mit Niedertemperaturheizfunktion. Erstens: Wie stark verringert sich die Lebensdauer von Elektroautos im Winter? – 24 % einer Million neuer Autos bestehen den Winterlebensdauertest, bei dem niedrige Temperaturen und Wärmemanagement möglich sind.

Im gesamten Jahr 2018 wurden 1.008.000 Einheiten mit neuer Antriebstechnologie verkauft, 89 % mehr als im Vorjahr; im Januar und Februar wurden 143.000 Fahrzeuge verkauft, 134 % mehr als im Vorjahr. Allerdings ist die tatsächliche Lebensdauer von Elektroautos mit neuer Energie im Winter, insbesondere bei hohen Niederschlägen, bereits gesunken, was schwerwiegende Auswirkungen auf den Benutzer hat. Nehmen Sie als Beispiel einige typische Fahrzeuge mit neuer Energie.

Einige Winterstraßenversuche zeigen, dass die gleichmäßige und kontinuierliche Navigationskilometerzahl dieser Modelle um 24 % zurückging. Das enthaltene Lithiumkobalt-Organat und das dreidimensionale Lithium sowie Lithiumeisenphosphat wiesen keinen ausgeprägten Vorteil gegenüber niedrigen Temperaturen auf. Aufgrund von 40 Selbstentzündungsereignissen bei Batterien im letzten Jahr haben viele Hersteller begonnen, auf Hochtemperatur- und Wärmemanagement zu achten. Obwohl weiterhin Potenzial für Niedertemperatur-Wärmemanagement besteht, sind nur wenige Hersteller mit elektrischen Heizsystemen für Batterien ausgestattet.

Die Lebensdauer im Winter ist der wichtigste Indikator für das Fahrgasterlebnis im Fahrzeug. Die Leistung der Batterie bei niedrigen Temperaturen ist ihre zentrale Wettbewerbsstärke. Wir sind davon überzeugt, dass die Hersteller mit jedem Winter, in dem die Produkte im unteren Preissegment angeboten werden, die Verbreitung von Niedertemperatur- und Wärmemanagement beschleunigen werden. Das zukünftige Marktpotenzial ist enorm.

Je niedriger der Batterietest, desto geringer ist die verfügbare Batteriekapazität. Nehmen wir als Beispiel den Panasonic NCR18650A: Die Batteriekapazität sinkt im Batterietest im Vergleich zu 25 °C um etwa 20 %, und die gleichmäßige Spannung ist niedriger als bei normaler Temperatur, und die Batterie ist differenziell. Als Beispiel wird die Lithiumphosphat-Ionen-Batterie verwendet. Der Innenwiderstand der Batterie beträgt bei 15 °C das 4- bis 5-fache und die Elektrolytleitfähigkeit ist stark.

Der Einsatz von Heizgeräten in Winterautos nimmt zu. Derzeit ist die PTC-Heizung eine beliebte Wärmequelle für Heizungs- und Klimaanlagen von Elektrofahrzeugen. Ihr Anteil an der Heizenergie ist im Vergleich zur elektrischen Leitung von 70 % auf 98 % gestiegen. Allerdings wird die hochwertige Energiequelle in minderwertige Wärmeenergie umgewandelt, und es entsteht immer noch eine enorme Energieverschwendung. Es ist wie die ersten 5 mit 2 PTC-Heizungen ausgestattet.

5 kW nach ES8. Mit Ausdauer ist nur die Hälfte zu schaffen. Theoretische Messung des Heizleistungsverbrauchs mit gravierenden Einschränkungen.

Nehmen Sie die 35-kWh-Batterie mit dem aktuellen Mainstream als Beispiel, um den Heizleistungsverbrauch und die Kilometerkorrelationskurve zu erhalten. Um eine Haltbarkeitserhaltungsrate von 75 % zu gewährleisten, wird der interne und gleichmäßige Heizleistungsverbrauch auf 1–1,5 kW geregelt.

Der Wirkungsgrad der elektrothermischen Umwandlung liegt jedoch bei bis zu 1 und kommt dem Wirkungsgrad der PTC-Heizung sehr nahe. Daher ist es notwendig, eine Technik mit einem Umwandlungswirkungsgrad zu finden, wie er beispielsweise bei einer Wärmepumpenklimaanlage erreicht wird. Zweitens ist der ursprüngliche Preis einer Lithium-Ionen-Batterie im Winter so hoch, dass die elektrochemische Reaktion bei niedrigen Temperaturen nicht aktiv ist. Bei niedrigen Temperaturen ist die elektrochemische Reaktion nicht aktiv, was für die Lebensdauer der Batterie im Winter eine knappe Quelle ist. Eine Lithium-Ionen-Batterie ist eine typische „Wippbatterie“. Sie wird geladen, und die Lithiumionen gelangen von der positiven Elektrode in die negative Elektrode, um dann in die negative Elektrode zu gelangen. Dadurch befindet sich die negative Elektrode im Lithiumzustand, der positive Pol ist positiv und die negative Kohlenstoffelektrode erhält über den externen Stromkreis eine Ausgleichsladung.

, Beim Entladen rückwärts fahren. Bei zu niedrigen Umgebungstemperaturen kommt es sogar zu einer teilweisen Verfestigung der Viskosität des Elektrolyten, wodurch die Lithium-Ionen-Entladung blockiert wird, die Leitfähigkeit sinkt und die Kapazität abnimmt. Die Verwendung von Lithium-Ionen-Akkus bei niedrigen Temperaturen kann zu irreversiblen Kapazitätsschäden und potenziellen Gefahren führen.

Bei niedrigen Temperaturen verringert sich die Löslichkeit von Lithiumionen deutlich, wodurch sich ein Lithiumkristalltransplantat bilden kann. Wenn es ein gewisses Ausmaß erreicht, kann es die Membran durchstoßen und einen Kurzschluss der Batterie verursachen, was ein potenzielles Sicherheitsrisiko darstellt. Und zu diesem Zeitpunkt sind die dynamischen Elektrodenbedingungen der Batterie schlecht, die Dicke der Festelektrolyt-Grenzfläche (SEI) nimmt zu, behindert weiterhin den Ionenfluss und führt zu einer effektiven Kapazitätsabschwächung.

Die Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen ist bei allen Arten von positiven Elektrodenmaterialien unterschiedlich und die NCM811-Batterie ist relativ gefroren. Das Kapazitätserhaltungsverhältnis der Batterie bei -20 °C ist verringert, und das NCM-Material ähnelt dem NCA-Material, und NCM811 ist etwas höher als NCA, aber beide sind alle besser als die Lithium-Eisenphosphat-Ionen-Batterie. Der aktuelle Trend zur Entwicklung inländischer Batterien trägt dazu bei, das Phänomen der geringen Leistung im Winter zu verlangsamen, sorgt aber dennoch durch die Kontrolle niedriger Temperaturen dafür, dass die Batterie die beste Reichweite hat.

Drittens: Kontinuität bei niedrigen Temperaturen, hocheffizientes Wärmemanagement, Forschung und Entwicklung von Niedertemperaturbatterien sind Methoden, um mit dem Rückgang im Winter umzugehen. In der Entwicklung sind Batterien mit modifiziertem Elektrolyt und Allwetterbatterien, die sich derzeit jedoch in der Testphase befinden. Durch Hybrid-Lithiumsalz, Lösungsmittel und Zusatzstoff wird ein Hochtemperaturelektrolyt mit starker Gesamtleistung erhalten, der Wunsch besteht darin, eine Niedertemperatur-Lithium-Ionen-Batterie zu erhalten. Der Elektrolyt ist einer der wichtigsten Faktoren für die Batteriebeständigkeit und im aktuellen Forschungsbericht werden verschiedene Lithiumsalze, Lösungsmittel und Zusatzstoffe gemischt.

Die besten Ergebnisse erzielt man durch Mischen in einem bestimmten Verhältnis. Beispielsweise ist bei herkömmlichen Lösungsmitteln die Dielektrizitätskonstante EC hoch und die Filmbildungsfähigkeit gut, während PC-Lösungsmittel mit ihrem hohen Schmelzpunkt, ihrer hohen Viskosität und ihrem niedrigen Schmelzpunkt (-48 °C) wirksam verhindern können, dass das Elektrolytsystem bei niedrigen Temperaturen verfestigt wird. Durch Anpassen des Verhältnisses der beiden wird die Beständigkeit des Systems verbessert, wodurch der kombinierte Vorteil gegenüber Lösungsmitteln bei niedrigen Temperaturen erreicht wird.

Eine Allwetterbatterie ist als optionale Option im Akku enthalten. Im Jahr 2016 hat das chinesische Team von ECPOWER und der Pennsylvania State University eine Lithium-Ionen-Batterie entwickelt, die bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden kann. Durch die Schaltungskonstruktion im Inneren mit einer zusätzlichen Elektrometriumfolie kann eine automatische Erwärmung auf niedrige Temperaturen erreicht werden, die innerhalb von 25 Sekunden einsatzbereit ist.

Temperaturbeständig von -20 °C bis 0 °C und stabil. Diese Allwetterbatterie ist quadratisch und die Zusatzkosten betragen weniger als 1 Yuan pro Kilowattstunde. Das Zusatzgewicht beträgt maximal 1.

5 %, und die Kapazitätsabnahme bei 20 °C beträgt nur die Hälfte einer normalen Batterie. BMW gibt in 18 Monaten den Abschluss einer Patentvereinbarung mit Ecpower bekannt, die sehr wahrscheinlich die Nutzung der Technologie für den zukünftigen reinen Elektrofahrzeugtyp von BMW vorsieht. Wir glauben, dass die Allwetterbatterie mit Selbstheizfunktion eine der Zukunftsoptionen ist, aber Zuverlässigkeit, Heizleistungsverbrauch und Schaltungssteuerung bleiben weiterhin bestehen.

Hocheffizientes Wärmemanagement ist derzeit die praktikabelste Methode zur Winterlebensdauerbewältigung. Die Entwicklung eines Batterieheizsystems für niedrige Temperaturen ist ein komplexes Projekt. Schon aus Sicht der maximalen Lebensdauer ist ein Batterieheizsystem die optimale Lösung, um die Batterie auf einer bestimmten Temperatur zu halten. Aus Sicht der Batteriesicherheit empfiehlt sich jedoch ein Batterieheizsystem unter 0 °C, um die Batterielebensdauer zu maximieren.

Darüber hinaus ist die Batterieheizung notwendig, um das Wärmedämmmaterial in den Batteriesatz einzufüllen. Dies erfordert jedoch ein Hochtemperatur-Wärmemanagement, sodass bei der Gestaltung des Wärmemanagementsystems verschiedene Faktoren berücksichtigt werden müssen. Für Batterieheizsysteme gibt es verschiedene Methoden, und die Machbarkeit eines Flüssigkeitskühlungs-Heizsystems ist am höchsten. Derzeit verfügt das Batterieheizsystem über PTC-Heizung, elektrische Heizfilmheizung, Phasenwechselheizung, Kühlflüssigkeitsheizung, Heatpipe-Heizung, Kommunikationsheizung und andere Implementierungen.

Ende 2017 wurde die Batterievorheizfunktion im OTA-System aktualisiert. Das Patent zeigte eine Vielzahl von Heizstrategien, die ein wetterunabhängiges Wärmemanagement der Batterie bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, unterschiedlichen Heizmedien und unterschiedlichen Wärmequellen ermöglichen. Allerdings ist auch die Verwendung eines PTC-Heizkühlmittels aus seiner Demontagekarte die derzeit logischste Wahl, da es den Widerspruch zwischen Hoch- und Niedertemperaturmanagement bewältigen kann. Gleichzeitig ist die Umwandlung in eine neue Wärmequelle auf Basis von Wärmemanagement bequemer, da sie nur bei Hochtemperatur-Flüssigkeitskühlung funktioniert.

Viele Modelle verfügen über ein Niedertemperatur- und Wärmemanagementsystem, ein Kühlsystem für die Batterieflüssigkeit ist empfehlenswert. Derzeit sind die meisten Fahrzeuge mit neuer Energie mit Batterieheizsystemen ausgestattet, aber PTC-basierte Warmluftheizsysteme sind weniger effizient. Anders als bei Testra ist das Modell des Geräteflüssigkeitskühlsystems mit einem Batteriekühlmittelheizsystem ausgestattet, was zu einem wichtigen Verkaufsargument für das Produkt geworden ist.

Verbessern Sie, die Heizfunktion der Kühllösung wird weiter durchdringen. Klimaanlagen mit Wärmepumpe können im Winter sehr energieeffizient sein. Der tatsächliche COP kann bei heißer Wärmepumpe 2–4 erreichen, d. h. die Wärme bei gleichem Energieverbrauch ist 2–4 mal so hoch wie der PTC.

Derzeit sind Roewe EI5 und MarvelX mit einer Wärmepumpen-Klimaanlage ausgestattet, um im Winter für hocheffiziente Wärme zu sorgen. Als Berechnungsbeispiel wird ein typisches Elektrofahrzeug mit einer Ladeleistung von 35 kW für 300 km verwendet. PTC, eine Wärmepumpen-Klimaanlage und die Kombination der beiden Verfahren ergeben durch die alleinige Verwendung einer Wärmepumpen-Klimaanlage nur 14 % der Leistung der alleinigen PTC-Heizung. Kilometerleistung, Energiespareffekt ist sehr.