Decodificação da tecnologia de carregamento rápido inteligente de terminais: melhorando a eficiência do carregamento e a vida útil da bateria

Tomando os dados da pilha de carregamento Xingxing como exemplo, a curva de carregamento é a seguinte:

Estágio de 0% a 50%: a atividade da bateria aumenta gradualmente, a potência de carregamento aumenta rapidamente e a velocidade é a mais rápida;

Estágio de 50% a 80%: para evitar superaquecimento ou sobretensão da bateria, o BMS (Sistema de Gerenciamento de Bateria) reduz gradualmente a corrente e a potência diminui lentamente;

Estágio acima de 80%: entre em "carregamento lento", equilibre a tensão da célula da bateria com uma pequena corrente para proteger a vida útil da bateria.

Nos primeiros 20 minutos de carregamento, a bateria está em fase de pré-aquecimento, a atividade continua a aumentar e a potência de carregamento continua a aumentar. Quando o SOC atinge cerca de 50%, a potência começa a diminuir; quando atinge 80%, a velocidade diminui ainda mais e entra na fase de carregamento lento.

Vejamos os dois modelos com a maior velocidade de carregamento em 2023 como exemplo:

Modelo A: o carregamento de 30% a 80% leva 21 minutos, e o de 80% a 100% leva 19 minutos;

Modelo B: o carregamento de 30% a 80% leva 30 minutos, e o de 80% a 100% leva 21 minutos.

Esta é uma das razões importantes pela qual a tecnologia de carregamento rápido inteligente de terminais é necessária.

Além disso, com a ampla adoção do Plugue EV Tipo 2 (plugue CA padrão europeu) no mercado europeu, a tecnologia de carregamento eficiente e inteligente está se tornando o foco das principais montadoras e fornecedores de equipamentos de carregamento. O plugue EV Tipo 2 tornou-se a interface de carregamento CA mais popular do mundo, graças à sua forte compatibilidade, suporte para maior potência, segurança e confiabilidade.

2. Análise do processo de carga e descarga de baterias de lítio

2.1 Estrutura da bateria de lítio

A estrutura interna da bateria de lítio (tomando como exemplo a bateria cilíndrica) tem o formato de um sanduíche, consistindo de um eletrodo positivo, um eletrodo negativo e um eletrólito no meio. O processo de carga e descarga consiste no movimento repetido de íons de lítio entre os eletrodos positivo e negativo através do eletrólito.

Placa positiva: óxido metálico contendo alumínio de alta pureza;

Placa negativa: grafite em camadas;

Separador: evita curto-circuito causado pelo contato direto entre os eletrodos e auxilia na penetração de íons de lítio;

Eletrólito: permite que os íons de lítio se movam livremente.

2.2 Classificação das baterias de lítio

De acordo com os diferentes materiais do eletrodo positivo, as baterias de lítio são divididas principalmente em:

Bateria ternária de lítio: o material do eletrodo positivo é níquel-cobalto-manganês ou níquel-cobalto-alumínio;

Bateria de fosfato de ferro-lítio: o material do eletrodo positivo é fosfato de ferro-lítio.

Ambas as baterias utilizam grafite em camadas como material do eletrodo negativo.

2.3 Processo de carga e descarga das baterias de lítio

Carga: os íons de lítio partem da placa positiva, passam pelo separador para a camada de grafite da placa negativa e são armazenados;

Descarga: os íons de lítio retornam do eletrodo negativo para o positivo, e os elétrons formam uma corrente através do circuito externo para acionar o motor em energia mecânica.

Como uma interface importante para o carregamento CA, o Plugue EV Tipo 2 auxilia na transmissão eficiente, segura e estável desse processo de conversão de energia e tem sido amplamente utilizado na área de veículos elétricos.

3. Principais fatores que limitam a velocidade de carregamento

A velocidade de transmissão dos íons de lítio é fundamental para determinar a eficiência do carregamento, que se divide nas seguintes etapas:

Estágio 1: os íons de lítio são liberados do material do eletrodo positivo;
Estágio 2: os íons de lítio se movem para o diafragma no eletrólito;
Estágio 3: os íons de lítio passam pelo diafragma;
Estágio 4: os íons de lítio continuam a se mover para o eletrodo negativo no eletrólito;
Estágio 5: os íons de lítio são incorporados ao material do eletrodo negativo.

A eficiência de cada etapa afetará a velocidade geral de carregamento, razão pela qual a atual tecnologia de carregamento CA Tipo 2 continua a ser aprimorada.

4. Solução da BYD - Carregamento por pulso negativo para aliviar o acúmulo de íons de lítio

A BYD otimiza a velocidade do terminal de carregamento e a vida útil da bateria por meio da tecnologia de pulso negativo:

4.1 Alivia a polarização da concentração
Melhora a eficiência da transmissão de íons de lítio, equilibrando dinamicamente o gradiente de concentração do eletrólito.

4.2 Inibe a precipitação de lítio
Promove a incorporação uniforme de íons de lítio no eletrodo negativo para evitar a formação de dendritos de lítio.

4.3 Acelera a difusão em fase sólida
Encurta o caminho de migração de íons de lítio na fase sólida.

4.4 Reduz a impedância interfacial
Otimiza a cinética do filme SEI e melhora a eficiência das reações de carga e descarga.

4.5 Otimização colaborativa do gerenciamento térmico
Melhora o desempenho do carregamento em baixa temperatura por meio da tecnologia inteligente de autoaquecimento por pulso.

Combinada com o controle inteligente do Plugue EV Tipo 2, a tecnologia de pulso negativo da BYD pode liberar totalmente o potencial do carregamento rápido e garantir a segurança e a saúde da bateria.

5. Resumo

A tecnologia de carregamento rápido por pulso inteligente da BYD alcança múltiplas vantagens na faixa de SOC alto por meio da estratégia de "ajuste fino de carga-parada-reversão":

5.1 Redução do tempo de carregamento do terminal

A descarga por pulso negativo reduz a polarização da concentração, encurta o tempo de carregamento do SOC em 80% a 100%, de 30 minutos para 18 minutos, e aumenta a velocidade de carregamento em 40%.

5.2 Melhora o desempenho do carregamento em baixas temperaturas

A taxa de aumento da temperatura em um ambiente de -30°C é aumentada em 230%, o tempo de carregamento é reduzido em 40% e não há necessidade de pré-aquecimento a longo prazo. A eficiência de carregamento é próxima ao nível de temperatura normal.

5.3 Prolongar a vida útil da bateria

O carregamento por pulso suprime eficazmente os dendritos de lítio, aumentando a taxa de retenção da capacidade da bateria em até 90%.

Impulsionada pela combinação da tecnologia de carregamento rápido inteligente e da tecnologia de tomada elétrica Tipo 2, a experiência de carregamento de veículos elétricos do futuro será mais rápida, segura e eficiente. A NexwayEV está comprometida em fornecer aos usuários soluções avançadas e confiáveis ​​de carregamento de veículos elétricos para ajudar a criar um novo futuro de viagens sustentáveis.