为什么冬天电瓶车电池不耐用,冬天下的电动车,为什么电池这么不经用
冬天来了,这新能源潮下,电动车的保有量越来越大,冷天电池不经用,经常趴窝成了大众的心病,最近一则长春电动出租车集体趴窝的视频上了热搜,为啥天气一冷,电池问题就变得突出了呢?看了网上很多分析,都认为是活性下降了,当然也对,不过总感觉没有说到根子里,这里我试着从我的角度作下分析。
锂电池结构原理锂电池的结构主要为五个部分:正极材料,负极材料,隔膜材料,电解液(电解质)、电池外壳组成。
正极材料主要为电极电势较高、结构稳定的具有嵌锂能力的层状或尖晶石结构的过渡金属氧化物或聚阴离子型化合物,如钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。
负极材料主要为电位接近锂电位、结构稳定的并可大量储锂的层状石墨、金属单质及金属氧化物,如石墨、中间相碳微球、钛酸锂等。
隔膜是放置于两极之间,作为隔离电极的装置,藉以防止两极上的活性物质直接接触而造成锂离子电池内部的短路。但隔膜仍需能让带电离子通过,以形成通路,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),或它们复合膜,PP/PE/PP三层隔膜。
电解液通俗的讲,就是游泳池里面的水,让锂离子能够自由的游来游去。电解液为溶有电解质锂盐的有机溶剂,提供锂离子,电解质锂盐有LiPF6、LiClO4、LiBF4等,有机溶剂主要由碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、二甲酯(DMC)等其中的一种或几种混合组成。
把锂离子电池比作为摇椅,可以生动形象的诠释锂离子电池的工作原理:在每一次充放电循环过程中,锂离子(Li+)充当了电能的搬运载体,周而复始的从正极→负极→正极来回的移动,与正、负极材料发生化学反应,将化学能和电能相互转换,实现了电荷和能量的存储与转移,这就是摇椅式电池的基本原理。
以上内容参考自壹加工的文章
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1749103972951382667wfr=spiderfor=pc
电池趴窝的根本原因我们知道,锂电池并不是能源,而仅仅是能源的储存媒介,其最终的去处是释放化学能,转成机械能,即能量的转换。而汽车的无法驱动,准确的说是无法获得足够的能量,即无法从锂电池中获取足够的功率来驱动机械部件。所以汽车趴窝,并不是锂电池没有能量了,而是锂电池提供输出的功率达不到整车要求了。
所以一定是温度导致了锂电池可用输出功率的下降,下面我们分析下温度对于电池功率的影响。
温度对功率的影响要分析清楚,我们需要回顾一下温度、功率的一些基础物理知识。
温度只是分子、原子振动,或者叫热运动的宏观表征,温度低就是大量分子原子平均振动慢,温度高就是平均振动快。衡量分子平均动能有公式E=cT,其中c为常数,即分子的平均动能只和温度有关,这里的T单位为开尔文。
功率可以理解为提供能量快慢的衡量,计算公式为功率P=电压U乘以电流I。
电压其实也是一个宏观量,一个电子有能量,我们把一个电子含1.60217733*10^-19J能量称为一电子伏特,标志为1eV,如果一块电池每个电子均含有1.5eV能量,那么这块电池就具有1.5V的电压,这就是一节出厂普通5号电池的电压。对于电压的理解,可以认为是电子站位的高低产生的势能,一旦一块电池充满电,每个电子的势能就固定了,即可以认为平均电压基本上不变了,除非放电彻底,才会出现电压下降,即电子的势能丧失殆尽。
电流,就是流动电子速率的衡量,单位为安培A,1A=6.2415064*10^18个电子/秒。
我们回过头来看功率,1瓦特就是6.2415064*10^18个电子,每个电子含能1.60217733*10^-19J,在1秒时间产生的热量=6.2415064*10^18*1.60217733*10^-19=1.000000005912991J,对,就是1W=1J/S,和定义符合上了吧。
现在随着温度的降低,由于E=cT,导致锂离子平均动能降低,又动能有公式E=1/2mv^2,动能降低意味着锂离子振动速度降低,也代表着锂离子传递电子能力的降低,从表象上体现为电阻增大,即单位时间通过电子数目减少,即电流减少。
电压变化不大,低温下电流减少,从而可用功率减少,即容量减少,当低于带动电动车电机的更低阈值,电动车就趴窝了,这就是其物理学原理。
,冬天电动车电池为什么跑不远冬天下的电动车,为什么电池这么不经用呢