Усули пуркунии зуд
Барои ба ҳадди аксар расонидани суръати реаксияҳои кимиёвӣ дар батареяҳо, кӯтоҳ кардани вақти расидани пурраи онҳо ва кам ё кам кардани поляризатсияи плитаҳои мусбат ва манфӣ ва ба ин васила баланд бардоштани самаранокии батарея, технологияи пуркунии зуд дар солҳои охир босуръат инкишоф ёфт. Якчанд усулҳои маъмулан истифодашавандаи пуркунии зуд дар зер оварда шудаанд. Ин усулҳо дар атрофи хатти оптималии пуркунии барқ тарҳрезӣ шудаанд, ки ҳадафи он каҷи воқеии пуркунии барқро то ҳадди имкон ба каҷи пуркунии оптималӣ наздиктар кунанд.
Усули пуркунии пулс
Усули пуркунии импулс аввал батареяро бо љараёни импулсї пур мекунад, баъд зарядро дар муддати муайян ќатъ мекунад ва баъд аз нав бо љараёни импульсї батареяро пур мекунад ва ин давраро такрор мекунад, ки дар расми 11-5 нишон дода шудааст. Набзи пуркунии барқ батареяро пурра пур мекунад, дар ҳоле ки фосилаҳо вақт медиҳад, ки оксиген ва гидрогенро, ки дар натиҷаи реаксияҳои кимиёвӣ ҳосил мешаванд, дубора муттаҳид ва ҷаббида шаванд, табиатан поляризатсияи консентратсия ва поляризатсияи омиро аз байн мебарад. Ин фишори дохилии батареяро коҳиш дода, имкон медиҳад, ки даври навбатии пуркунии ҷорӣ доимӣ осонтар идома ёбад ва батареяро имкон медиҳад, ки заряди бештарро аз худ кунад. Импульсҳои фосилавӣ батареяро бо вақти кофии реаксия таъмин намуда, гардиши газро коҳиш медиҳанд ва суръати қабули ҷараёни барқро беҳтар мекунанд.
Пуркунии импулс метавонад самаранокии пуркунии батареяро беҳтар созад, вақти пуркунии барқро сарфа кунад ва мӯҳлати хизмати батареяро дароз кунад, аммо шартҳои муайян бояд риоя карда шаванд.
Азбаски батареяҳои литий- пеш аз ҳама ба ҳаракати мутақобилаи ионҳои литий дар катод, анод ва электролит ҳангоми пуркунӣ ва холӣ такя мекунанд, баланд бардоштани суръати ҳаракати ионҳо ва коэффисиенти диффузия барои ноил шудан ба ҳадафи сарфаи вақти пуркунӣ ва баланд бардоштани самаранокии барқ муҳим аст. Сатҳи номуносиб ё тақсимоти барқ на танҳо ба ҳадафи дилхоҳ ноил намешавад, балки пиршавии батареяро низ метезонад. Тавре ки дар расми 11-2 нишон дода шудааст, суръати пуркунӣ ҳар қадар баланд бошад, иқтидори барқгиранда ҳамон қадар хурдтар аст.
Таҳлили характеристикаҳои электрохимиявӣ нишон медиҳад, ки суръати пуркунии батареяҳои литий- асосан бо суръати паҳншавии ионҳои литий ва хусусиятҳои маводи электродҳои мусбат ва манфӣ маҳдуд аст. Бо истифода аз муодилаи (11-3) муодилаи диффузияи литий-ионро метавон таъсис дод.
Дар формула CL консентратсияи литий-иро ифода мекунад; x масофаи диффузияро ифода мекунад; t вақти паҳншавиро ифода мекунад; ва DLi коэффисиенти диффузияи литий-иро ифода мекунад.
Таҳқиқотҳо нишон доданд, ки батареяҳои литий{0}} ҳангоми санҷиши даврӣ ду давраи тез пиршавиро нишон медиҳанд:
1) Давраи ташаккули филми SEI (Интерфазаи электролитҳои сахт), раванде, ки як қисми ионҳои мавҷудаи литийро барои ташаккули филми SEI дар сатҳи электрод сарф мекунад.
2) Дар охири ҳар як давраи пуркунӣ муқовимат ба муҳоҷирати ионҳои литий дар фазаи моеъ дар дохили батарея нисбатан хурд аст, дар ҳоле ки коэффисиенти диффузия дар фазаи сахт нисбатан хурд аст. Аз ин рӯ, агар ҷараёни барқгиранда дар охири давраи пуркунӣ хеле калон бошад, шумораи зиёди ионҳои литий дар сатҳи электрод мутамарказ мешаванд, ки ба осонӣ метавонанд ба ташаккули металли литий оварда расонанд ва миқдори ионҳои литийро кам кунанд.
Ташаккули филми SEI ба мӯҳлати батарея таъсири калон мерасонад. Агар филми хуби SEI-ро ташкил накунад, гарчанде ки батарея метавонад дар марҳилаҳои ибтидоии пуркунӣ/бароварӣ самаранокии баланди барқ/разряд ва иқтидори истифодашаванда дошта бошад, иқтидор бо афзоиши шумораи давраҳо, махсусан дар режимҳои пуркунии импулси кам- якбора кам мешавад. Аз ин рӯ, талафоти ионҳои литий- дар марҳилаи аввал ногузир аст. Аммо ҷараён ҳангоми пуркунии импулс набояд аз ҳад зиёд бошад. Ҷараёни аз ҳад зиёд боиси ташаккули нобаробари филми SEI, ғафсшавии босуръати филми SEI ва афзоиши назарраси муқовимат мегардад, ки шумораи ионҳои истифодашавандаро кам мекунад ва боиси талафоти иқтидор мегардад.
Пуркунии импулс пеш аз ҳама таваққуфҳои барқгиранда ё разряди баръаксро барои бартараф кардани поляризатсия дар ҷараёни пуркунӣ истифода мебарад. Поляризатсия бо намуди батарея, раванди истеҳсолӣ ва хосиятҳои моддӣ зич алоқаманд аст ва вариантҳои он мураккабанд. Бо такмилдиҳии пайваста дар технологияи батарея, поляризатсия хуб назорат карда шуд. Аз ин рӯ, бартариҳои режимҳои муқаррарии пуркунии импулс он қадар маълум нестанд. Барои мониторинги воқеии -параметрҳои хоси батареяро муттаҳид кардан ва амплитуда ва давраи пуркунии импулсро танзим кардан лозим аст, то батареяро дар ҳолати оптималии корӣ нигоҳ доред-реҷаи пуркунии оқилонаи баъдтар тавсифшуда.
Усули пуркунии зуд Reflex™
Усули пуркунии босуръати ReflexTM технологияи патентӣ дар Иёлоти Муттаҳида мебошад, ки дар аввал асосан барои пур кардани батареяҳои никел{0}}кадмий тарҳрезӣ шудааст. Ин усули пуркунии барқ мушкилоти эффекти хотираи батареяҳои никел{2}}кадмийро сабук карда, вақти пуркунии тезро хеле кам мекунад. Дар муқоиса бо усулҳои пуркунии пулс, бузургтарин хусусияти усули пуркунии зуди ReflexTM ин илова кардани набзи манфӣ мебошад. Механизми он эффекти "монеа"-ро, ки тавассути импульси манфӣ таъмин карда мешавад, барои нест кардани футурҳои дар сатҳи электрод дар ҷараёни реаксия тавлидшуда, коҳиш додани баландшавии ҳарорат ва афзоиши муқовимати дохилиро ҳангоми пуркунии батарея истифода мебарад. Ин имкон медиҳад, ки энергияи барқ то ҳадди имкон ба энергияи кимиёвӣ дар дохили батарея табдил дода шавад ва ба бартараф кардани поляризатсияи консентратсия, ки дар натиҷаи паҳншавии суст ба вуҷуд омадааст, беҳтар кардани суръати истифодаи маводи фаъол дар дохили батарея ва ба ин васила шумораи давраҳои разряд-ро зиёд мекунад.
Тавре ки дар расми 11-6 нишон дода шудааст, як давраи кории усули пуркунии зуд ReflexTM се марҳиларо дар бар мегирад: набзи пуркунии пеш, набзи разряди баръакс ва таваққуф дар пуркунии барқ барои нигоҳдорӣ. Вазифаи импулси пуркунии пеш аз таъмини амплитудаи мусбати ҷараёни импулс барои пур кардани батарея иборат аст; вазифаи набзи разряди баръакс аз он иборат аст, ки ионҳои электролитҳо яксонтар паҳн шаванд, то реаксияи поляризатсияро дар дохили батарея ба таъхир андозад ва ба ин васила самаранокии барқро беҳтар созад ва мӯҳлати хизмати батареяро зиёд кунад; Функсияи марҳилаи қатъи пуркунии барқ аз он иборат аст, ки ионҳои электролитҳо яксонтар паҳн шаванд ва падидаи поляризатсияро кам кунанд ва ба ин васила самаранокии барқро беҳтар созанд ва мӯҳлати хизмати батареяро дароз кунанд.
Усули пуркунии фосилавии ҷорӣ тағйирёбанда
Усули пуркунии фосилавии ҷории тағйирёбанда ба пуркунии доимии ҷорӣ ва пуркунии импулс асос ёфтааст, ки дар расми 11-7 нишон дода шудааст. Хусусияти он дар он аст, ки қисмати пуркунии ҷараёни доимӣ бо қисмати пуркунии фосилавии ҷорӣ бо шиддати маҳдуд иваз карда мешавад. Дар марҳилаҳои ибтидоии пуркунии барқ, усули пуркунии фосилавии тағйирёбанда барои таъмини ҷараёни баландтари барқ ва ба даст овардани қисми зиёди маблағи барқ истифода мешавад.
Дар марҳилаҳои баъдии пуркунии барқ, як марҳилаи пуркунии шиддати доимӣ барои ба даст овардани пуркунии зиёдатӣ ва барқарор кардани батарея ба ҳолати пурраи пуркардашуда истифода мешавад. Ба таври фосилавӣ қатъ кардани барқ, оксиген ва гидроген, ки дар натиҷаи реаксияи химиявӣ дар батарея тавлид мешавад, вақт доранд, ки дубора муттаҳид шаванд ва ҷаббида шаванд, табиатан поляризатсияи консентратсия ва поляризатсияи омиро аз байн мебаранд. Ин фишори дохилии батареяро коҳиш медиҳад ва имкон медиҳад, ки даври навбатии пуркунии доимии доимӣ осонтар идома ёбад ва ба батарея имкон медиҳад, ки нерӯи барқи бештарро аз худ кунад.
Дар асоси усули пуркунии фосилавии ҷараёни тағйирёбанда, усули пуркунии фосилавии шиддати тағйирёбанда пешниҳод шудааст, ки дар расми 11-8 нишон дода шудааст. Фарқи байни шиддати тағйирёбанда ва ҷараёнҳои тағйирёбанда усулҳои пуркунии фосилавӣ дар он аст, ки марҳилаи аввал ҷараёни доимии фосилавӣ нест, балки шиддати доимии фосилавӣ мебошад.
Дар муқоиса бо рақамҳои 11-7 ва 11-8, дидан мумкин аст, ки дар расми 11-8 каҷи оптималии барқро инъикос мекунад. Дар ҳар як марҳилаи пуркунии шиддати доимӣ, аз сабаби пуркунии шиддати доимӣ, ҷараёни барқ ба таври табиӣ экспоненсиалӣ коҳиш меёбад, мувофиқи он, ки ҷараёни қобили қабули батарея дар ҷараёни пуркунӣ тадриҷан коҳиш меёбад.
Шиддати тағирёбанда, мавҷи ҷорӣ тағйирёбанда-Намуди сифри фосилавии мусбат ва манфӣ-Усули пуркунии импулс
Якҷоя кардани бартариҳои пуркунии пулс, пуркунии босуръати Reflex™, пуркунии фосилавии ҷараёни тағйирёбанда ва пуркунии фосилавии шиддати тағйирёбанда, шиддати тағирёбанда, мавҷи ҷараёни тағирёбанда-навъи сифри мусбӣ ва манфии-усули пуркунии фосилавии импульс таҳия ва татбиқ карда шудааст. Назорати схемаи пуркунии импулс одатан ба ду категория тақсим мешавад:
1) Амплитудаи ҷараёни импулс тағйирёбанда аст, дар ҳоле ки басомади сигнали PWM (PWM нерӯи барқ) собит аст.
2) Амплитудаи ҷараёни импулс доимист, дар ҳоле ки басомади сигнали PWM танзимшаванда аст.
Тасвири 11-9 режими идоракуниро аз ин ду фарқ мекунад: ҳам амплитудаи ҷараёни набз ва басомади сигнали PWM собит аст, дар ҳоле ки давраи вазифаи PWM танзимшаванда аст. Бо илова кардани марҳилаи фосилавии пуркунии барқ /қатъ, метавонад дар муддати кӯтоҳтар барқро ба даст оварда, қобилияти қабули пуркунии батареяро беҳтар созад.
Ҳар як режими пуркунӣ дорои афзалиятҳо ва доираи татбиқи худ мебошад. Бо вуҷуди ин, бо истифодаи густурдаи мошинҳои барқӣ, талабот ба суръати пуркунии барқ афзоиш меёбад, ки боиси пайдоиши пуркунии оқилона мегардад. Пуркунии интеллектуалӣ пеш аз ҳама ба пурра пур кардани батарея ё расидан ба иқтидори муқарраршуда дар муддати кӯтоҳ равона шудааст. Ин тавассути танзими арзиши ҷорӣ мувофиқи ҳолати барқ (SOC) ва ҳолати саломатӣ (SOH) ба даст оварда мешавад, ки вақти пуркунии барқро бо вақти пур кардани сӯзишвории автомобили анъанавӣ муқоиса мекунад.
Пуркунии интеллектуалӣ диққати васеъро ҷалб кард. Тадқиқотчиён дар саросари ҷаҳон захираҳои назаррасро ба таҳқиқи стратегияҳои назорати пуркунии барқ барои беҳтар кардани суръати барқ ва самаранокии мӯҳлати хизмати батарея равона мекунанд. Ин, дар навбати худ, қобилиятнокӣ ва қабули иҷтимоии мошинҳои электрикиро афзоиш медиҳад.
