סוללות עופרת וסוללות ליתיום
1. סוללות עופרת חומצה
1.1 מה זה סוללות עופרת-חומצה?
● סוללת עופרת-חומצה היא סוללת אחסון שהאלקטרודות שלה עשויות בעיקרעוֹפֶרֶתואת שלהתחמוצות, ושהאלקטרוליט שלותמיסת חומצה גופרתית.
● המתח הנומינלי של סוללת עופרת-חומצה חד-תא הוא2.0V, שניתן לפרוק ל-1.5V ולטעון ל-2.4V.
● ביישומים,6 תאים בודדיםסוללות עופרת חומצה מחוברות לעתים קרובות בסדרה כדי ליצור נומינלי12Vסוללת עופרת-חומצה.
1.2 מבנה סוללת עופרת-חומצה
● במצב פריקה של סוללות עופרת-חומצה, המרכיב העיקרי של האלקטרודה החיובית הוא דו-תחמוצת עופרת, והזרם זורם מהאלקטרודה החיובית לאלקטרודה השלילית, והמרכיב העיקרי של האלקטרודה השלילית הוא עופרת.
● במצב הטעינה של סוללות עופרת-חומצה, המרכיבים העיקריים של האלקטרודות החיוביות והשליליות הם עופרת סולפט, והזרם זורם מהאלקטרודה החיובית לאלקטרודה השלילית.
●סוללות גרפן: תוספים מוליכים גרפןמתווספים לחומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים,חומרים מרוכבים של אלקטרודות גרפןמתווספים לאלקטרודה החיובית, ושכבות פונקציונליות של גרפןמתווספים לשכבות המוליכות.
1.3 מה מייצג המידע בתעודה?
●6-DZF-20:6 אומר שיש6 רשתות, לכל רשת יש מתח של2V, והמתח המחובר בסדרה הוא 12V, ו-20 אומר שלסוללה יש קיבולת של20AH.
● D (חשמלי), Z (נעזר בכוח), F (סוללה נטולת תחזוקה מווסתת שסתומים).
●DZM:D (חשמלי), Z (רכב בסיוע כוח), M (סוללה אטומה ללא תחזוקה).
●EVF:EV (רכב סוללה), F (סוללה ללא תחזוקה מווסתת שסתומים).
1.4 ההבדל בין שסתום מבוקר לאטום
●סוללה ללא תחזוקה מווסתת שסתומים:אין צורך להוסיף מים או חומצה לצורך תחזוקה, הסוללה עצמה היא מבנה אטום,אין דליפת חומצה או ערפל חומצה, עם בטיחות חד כיווניתשסתום פליטה, כאשר הגז הפנימי חורג מערך מסוים, שסתום הפליטה נפתח אוטומטית כדי לפרוק את הגז
●סוללת עופרת אטומה ללא תחזוקה:כל הסוללה היאסגור לחלוטין (תגובת החיזור של הסוללה מופצת בתוך המעטפת האטומה), כך שלסוללה נטולת תחזוקה אין גלישה של "גז מזיק".
2. סוללות ליתיום
2.1 מה זה סוללות ליתיום?
● סוללות ליתיום הן סוג של סוללה המשתמשתמתכת ליתיום or סגסוגת ליתיוםכחומרי אלקטרודה חיוביים/שליליים ומשתמש בתמיסות אלקטרוליטים לא מימיות.(מלחי ליתיום וממיסים אורגניים)
2.2 סיווג סוללת ליתיום
●ניתן לחלק באופן גס את סוללות הליתיום לשתי קטגוריות: סוללות מתכת ליתיום וסוללות ליתיום יון.סוללות ליתיום יון עדיפות על סוללות מתכת ליתיום מבחינת בטיחות, קיבולת ספציפית, קצב פריקה עצמית ויחס ביצועים-מחיר.
● בשל הדרישות הטכנולוגיות הגבוהות שלה, רק חברות במדינות בודדות מייצרות סוג זה של סוללת מתכת ליתיום.
2.3 סוללת ליתיום יון
| חומרי אלקטרודה חיוביים | מתח נומינלי | צפיפות אנרגיה | מחזור חיים | עֲלוּת | בִּטָחוֹן | זמני מחזור | טמפרטורת פעולה רגילה |
| ליתיום קובלט אוקסיד (LCO) | 3.7V | בינוני | נָמוּך | גָבוֹהַ | נָמוּך | ≥500 300-500 | ליתיום ברזל פוספט: -20℃~65℃ ליתיום טריני: -20℃~45℃סוללות ליתיום טרנריות יעילות יותר מפוספט ליתיום ברזל בטמפרטורות נמוכות, אך אינן עמידות לטמפרטורות גבוהות כמו פוספט ליתיום ברזל.עם זאת, זה תלוי בתנאים הספציפיים של כל מפעל סוללות. |
| ליתיום מנגן אוקסיד (LMO) | 3.6V | נָמוּך | בינוני | נָמוּך | בינוני | ≥500 800-1000 | |
| ליתיום ניקל אוקסיד (LNO) | 3.6V | גָבוֹהַ | נָמוּך | גָבוֹהַ | נָמוּך | אין מידע | |
| ליתיום ברזל פוספט (LFP) | 3.2V | בינוני | גָבוֹהַ | נָמוּך | גָבוֹהַ | 1200-1500 | |
| ניקל קובלט אלומיניום (NCA) | 3.6V | גָבוֹהַ | בינוני | בינוני | נָמוּך | ≥500 800-1200 | |
| ניקל קובלט מנגן (NCM) | 3.6V | גָבוֹהַ | גָבוֹהַ | בינוני | נָמוּך | ≥1000 800-1200 |
●חומרי אלקטרודה שליליים:לרוב נעשה שימוש בגרפיט.בנוסף, מתכת ליתיום, סגסוגת ליתיום, אלקטרודה שלילית סיליקון-פחמן, חומרים של אלקטרודות שליליות תחמוצת וכו' יכולים לשמש גם לאלקטרודה שלילית
● לשם השוואה, פוספט ליתיום ברזל הוא חומר האלקטרודה החיובית החסכוני ביותר.
2.4 סיווג צורת סוללת ליתיום-יון
סוללת ליתיום-יון גלילית
סוללת ליתיום פריזמטית
סוללת ליתיום יון כפתור
סוללת ליתיום-יון בעלת צורה מיוחדת
סוללת חבילה רכה
● צורות נפוצות המשמשות לסוללות רכב חשמלי:אריזה גלילית ורכה
● סוללת ליתיום גלילית:
● יתרונות: טכנולוגיה בוגרת, עלות נמוכה, אנרגיה בודדת קטנה, קלה לשליטה, פיזור חום טוב
● חסרונות:מספר רב של חבילות סוללות, משקל כבד יחסית, צפיפות אנרגיה מעט נמוכה יותר
● סוללת ליתיום מארז רך:
● יתרונות: שיטת ייצור מרוכזת, דקה יותר, קלה יותר, צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, יותר וריאציות בעת יצירת ערכת סוללות
● חסרונות:ביצועים כלליים גרועים של ערכת הסוללות (עקביות), לא עמיד לטמפרטורות גבוהות, לא קל לסטנדרטיזציה, עלות גבוהה
● איזו צורה עדיפה לסוללות ליתיום?למעשה, אין תשובה מוחלטת, זה תלוי בעיקר בביקוש
● אם אתה רוצה עלות נמוכה וביצועים כלליים טובים: סוללת ליתיום גלילית > סוללת ליתיום רכה
● אם אתה רוצה גודל קטן, קל, צפיפות אנרגיה גבוהה: סוללת ליתיום רך > סוללת ליתיום גלילית
מבנה סוללת ליתיום 2.5
● 18650: 18 מ"מ מציין את קוטר הסוללה, 65 מ"מ מציין את גובה הסוללה, 0 מציין צורה גלילית, וכולי
● חישוב של סוללת ליתיום 12v20ah: נניח שהמתח הנומינלי של סוללת 18650 הוא 3.7V (4.2V בטעינה מלאה) והקיבולת היא 2000ah (2ah)
● כדי לקבל 12V, אתה צריך 3 סוללות 18650 (12/3.7≈3)
● כדי לקבל 20ah, 20/2=10, אתה צריך 10 קבוצות של סוללות, כל אחת עם 3 12V.
● 3 בסדרה הם 12V, 10 במקביל זה 20ah, כלומר, 12v20ah (סך הכל נדרשים 30 18650 תאים)
● בעת פריקה, הזרם זורם מהאלקטרודה השלילית אל האלקטרודה החיובית
● בעת הטעינה, הזרם זורם מהאלקטרודה החיובית אל האלקטרודה השלילית
3. השוואה בין סוללת ליתיום, סוללת עופרת וסוללת גרפן
| השוואה | סוללת ליתיום | סוללת עופרת-חומצה | סוללת גרפן |
| מחיר | גָבוֹהַ | נָמוּך | בינוני |
| גורם בטיחות | נָמוּך | גָבוֹהַ | גבוה יחסית |
| נפח ומשקל | גודל קטן, קל משקל | גודל גדול ומשקל כבד | נפח גדול, כבד יותר מסוללת עופרת |
| חיי סוללה | גָבוֹהַ | נוֹרמָלִי | גבוה יותר מסוללת עופרת, נמוכה יותר מסוללת ליתיום |
| אורך חיים, משך חיים | 4 שנים (ליתיום טריני: 800-1200 פעמים ליתיום ברזל פוספט: 1200-1500 פעמים) | 3 שנים (3-500 פעמים) | 3 שנים (מעל 500 פעמים) |
| הִטַלטְלוּת | גמיש וקל לנשיאה | לא ניתן לחייב | לא ניתן לחייב |
| לְתַקֵן | בלתי ניתן לתיקון | ניתן לתיקון | ניתן לתיקון |
● אין תשובה מוחלטת לאיזו מצבר עדיף לרכב חשמלי.זה תלוי בעיקר בביקוש לסוללות.
● מבחינת חיי סוללה וחיי סוללה: סוללת ליתיום > גרפן > חומצת עופרת.
● מבחינת מחיר ומקדם בטיחות: חומצת עופרת > גרפן > סוללת ליתיום.
● מבחינת ניידות: סוללת ליתיום > חומצת עופרת = גרפן.
4. אישורים הקשורים לסוללה
● סוללת עופרת-חומצה: אם סוללת העופרת עוברת את מבחני הרטט, הפרש הלחץ וטמפרטורה של 55°C, ניתן לפטור אותה מהובלת מטען רגילה.אם הוא לא עובר את שלושת המבחנים, הוא מסווג כסחורות מסוכנות בקטגוריה 8 (חומרים מאכלים)
● תעודות נפוצות כוללות:
●הסמכה להובלה בטוחה של מוצרים כימיים(הובלה אווירית/ימית);
●MSDS(גיליון נתוני בטיחות חומר);
● סוללת ליתיום: מסווגת כיצוא סחורות מסוכנות מסוג Class 9
● תעודות נפוצות כוללות: סוללות ליתיום הן בדרך כלל UN38.3, UN3480, UN3481 ו-UN3171, תעודת חבילת סחורות מסוכנות, דוח הערכת תנאי הובלת מטענים
●UN38.3דוח בדיקת בטיחות
●UN3480ערכת סוללות ליתיום-יון
●UN3481סוללת ליתיום-יון מותקנת בציוד או סוללת ליתיום אלקטרונית וציוד ארוזים יחד (אותו ארון סחורות מסוכנות)
●UN3171רכב המונע על ידי סוללות או ציוד המונע על ידי סוללות (סוללה מונחת במכונית, אותו ארון סחורות מסוכנות)
5. בעיות סוללה
● סוללות עופרת משמשות לאורך זמן, וחיבורי המתכת בתוך הסוללה מועדים להישבר ולגרום לקצרים ולבעירה ספונטנית.סוללות ליתיום עברו את חיי השירות, ולבת הסוללה מזדקנת ודולפת, מה שעלול לגרום בקלות לקצרים ולטמפרטורות גבוהות.
סוללות עופרת חומצה
סוללת ליתיום
● שינוי לא מורשה: משתמשים משנים את מעגל המצבר ללא אישור, מה שמשפיע על ביצועי הבטיחות של המעגל החשמלי של הרכב.שינוי לא נכון גורם לעומס יתר של מעגל הרכב, עומס יתר, חימום וקצר.
סוללות עופרת חומצה
סוללת ליתיום
● כשל במטען.אם המטען נשאר במכונית זמן רב ורועד, קל לגרום להתרופפות הקבלים והנגדים במטען, מה שעלול להוביל בקלות לטעינת יתר של המצבר.נטילת מטען שגוי עלולה גם לגרום לטעינת יתר.
● אופניים חשמליים חשופים לשמש.בקיץ הטמפרטורה גבוהה ולא מתאים להחנות אופניים חשמליים בחוץ בשמש.הטמפרטורה בתוך הסוללה תמשיך לעלות.אם תטעין את הסוללה מיד לאחר החזרה הביתה מהעבודה, הטמפרטורה בתוך הסוללה תמשיך לעלות.כאשר הוא מגיע לטמפרטורה הקריטית, קל להתלקח באופן ספונטני.
● אופנועים חשמליים נספגים בקלות במים בזמן גשם כבד.לא ניתן להשתמש בסוללות ליתיום לאחר טבילה במים.רכבים חשמליים עם סוללות עופרת צריכים לעבור תיקון בבית תיקון לאחר ספיגת מים.
6. תחזוקה יומיומית ושימוש בסוללות ואחרות
● הימנע מטעינת יתר ופריקת יתר של הסוללה
טעינת יתר:בדרך כלל, ערימות טעינה משמשות לטעינה בסין.לאחר טעינה מלאה, אספקת החשמל ינותקה אוטומטית.בעת טעינה עם מטען, החשמל ינותק אוטומטית בעת טעינה מלאה.בנוסף למטענים רגילים ללא פונקציית כיבוי בטעינה מלאה, כשהם טעונים במלואם, הם ימשיכו להיטען בזרם קטן, מה שישפיע על החיים לאורך זמן;
פריקת יתר:בדרך כלל מומלץ לטעון את הסוללה כאשר נותרו 20% כוח.טעינה בהספק נמוך במשך זמן רב תגרום לסוללה להיות תת-מתח, וייתכן שהיא לא תיטען.יש להפעיל אותו שוב, וייתכן שהוא לא יופעל.
● הימנע משימוש בו בתנאי טמפרטורה גבוהים ונמוכים.טמפרטורה גבוהה תגביר את התגובה הכימית ותיצור חום רב.כאשר החום מגיע לערך קריטי מסוים, זה יגרום לסוללה להישרף ולהתפוצץ.
● הימנע מטעינה מהירה, מה שיגרום לשינויים במבנה הפנימי וחוסר יציבות.במקביל, הסוללה תתחמם ותשפיע על חיי הסוללה.לפי המאפיינים של סוללות ליתיום שונות, עבור סוללת ליתיום מנגן אוקסיד 20A, שימוש במטען 5A ומטען 4A באותם תנאי שימוש, שימוש במטען 5A יקטין את המחזור בכ-100 פעמים.
●אם הרכב החשמלי אינו בשימוש במשך זמן רב, נסה להטעין אותו פעם בשבוע או כל פעם 15 ימים.סוללת העופרת-חומצה עצמה תצרוך כ-0.5% מהכוח שלה מדי יום.זה יתכלה מהר יותר כשהוא מותקן על מכונית חדשה.
סוללות ליתיום גם יצרכו חשמל.אם הסוללה אינה טעונה במשך זמן רב, היא תהיה במצב של אובדן חשמל והסוללה עלולה להיות בלתי שמישה.
סוללה חדשה לגמרי שלא פורקה צריכה להיטען פעם אחת ליותר מ100 ימים.
●אם הסוללה הייתה בשימוש זמן רבזמן ובעל יעילות נמוכה, ניתן להוסיף את סוללת העופרת עם אלקטרוליט או מים על ידי אנשי מקצוע כדי להמשיך בשימוש לתקופה מסוימת, אך בנסיבות רגילות, מומלץ להחליף ישירות את הסוללה החדשה.לסוללת הליתיום יעילות נמוכה ואינה ניתנת לתיקון.מומלץ להחליף ישירות את הסוללה החדשה.
●בעיית טעינה: המטען חייב להשתמש בדגם תואם.60V לא יכול לטעון סוללות 48V, 60V עופרת לא יכולה לטעון סוללות ליתיום 60V, ולא ניתן להשתמש במטענים חומצת עופרת ובמטעני סוללות ליתיום להחלפה.
אם זמן הטעינה ארוך מהרגיל, מומלץ לנתק את כבל הטעינה ולהפסיק את הטעינה.שימו לב אם הסוללה מעוותת או פגומה.
●חיי סוללה = מתח × אמפר סוללה × מהירות ÷ הספק מנוע נוסחה זו אינה מתאימה לכל הדגמים, במיוחד דגמי מנועים בעלי הספק גבוה.בשילוב עם נתוני השימוש של רוב המשתמשות, השיטה היא כדלקמן:
סוללת ליתיום 48V, 1A = 2.5 ק"מ, סוללת ליתיום 60V, 1A = 3 ק"מ, סוללת ליתיום 72V, 1A = 3.5 ק"מ, חומצת עופרת פחותה בכ-10% מסוללת ליתיום.
סוללת 48V יכולה לפעול 2.5 ק"מ לאמפר (48V20A 20×2.5=50 ק"מ)
סוללת 60V יכולה לפעול 3 ק"מ לאמפר (60V20A 20×3=60 ק"מ)
סוללת 72V יכולה לפעול 3.5 ק"מ לאמפר (72V20A 20×3.5=70 ק"מ)
●קיבולת הסוללה/ה-A של המטען שווה לזמן הטעינה, זמן טעינה = קיבולת סוללה/מטען מספר, למשל 20A/4A = 5 שעות, אבל בגלל שיעילות הטעינה תהיה איטית יותר לאחר הטעינה ל-80% (דופק יקטין את הזרם), אז זה כתוב בדרך כלל כ-5-6 שעות או 6-7 שעות (לביטוח)
