只會開車可不行，了解蓄電池這些知識點，也有大作用！
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-30 14:35
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百分之九十的車主其實并不了解汽車部件的原理知識，雖說這對日常用車的作用不大，但當遇到故障，熟悉部件原理的人會更容易看出汽車究竟哪里除了故障，今天讓我們了解一下汽車蓄電池的原理吧。
蓄電池對于經常開車的人來說并不陌生，大多數(shù)的車型安放在引擎艙蓋內，個別會在后備廂。其主要作用是在車輛啟動時為起動機提供所需電力并在發(fā)動機供電不足或者未啟動時為車內用電器如音響系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等提供電源，而當發(fā)動機開始正常供電之后，蓄電池則會收集并儲存電能，以備日后使用。
通常來講，我們平時常用的蓄電池主要分為普通蓄電池、干荷蓄電池和免維護蓄電池三種。其中普通蓄電池及干荷蓄電池我們統(tǒng)稱為非免維護蓄電池，因此我們亦可將其簡單地分成非免維護和免維護兩種。而區(qū)分這兩種蓄電池的方法也非常簡單，如果您的蓄電池上表面有蒸餾水加注孔，那么您所用的就是非免維護蓄電池，而免維護蓄電池則沒有這一設計。在非免維護蓄電池上通常會有液面高度指示，如刻度線等，當?shù)陀诰疚恢脮r，就要補充蒸餾水以保證蓄電池正常工作。從使用角度來講，免維護蓄電池更為便捷，但價格也相對較高。
所有車對蓄電池的要求都一樣嗎？
不同車型在對蓄電池的使用要求上會有所差異。比如帶有啟停功能的車型，當啟停系統(tǒng)頻繁工作時，會使蓄電池的電量快速下降，電池就會時常處于深度放電狀態(tài)，尤其是在擁堵路段更為明顯，所以帶有啟停功能的車型要求蓄電池具有強大的深度放電能力。
對于此類電池而言，AGM超細玻璃纖維隔板（后文簡稱AGM）是主要應用的技術手段之一。如果一輛車原廠配備的該品牌電池標簽上標注有AGM超細纖維隔板技術字樣，那么這輛車肯定具備啟停功能。
汽車能否正常啟動，與蓄電池的功能是否完好密不可分?，F(xiàn)代蓄電池隨著技術及工藝的發(fā)展進步，已經在壽命及使用便利性上有了大幅提高。隨著啟停技術及未來電動車型的逐漸普及,蓄電池勢必還將繼續(xù)不斷衍變，但就目前市場而言，普通車主最為關心的事情仍是能否穩(wěn)定可靠地將車輛發(fā)動，所以無論是采用何種技術的蓄電池，最大限度滿足用戶的實際需求，肯定是永遠排在第一位的
鋰離子電池，又稱為搖椅電池，他的主要組成部分是正極、負極、隔膜及電解液。當前鋰離子動力電池正極一般采用尖晶石型 LiMn2O4或鎳基層狀氧化物， 負極以石墨為主，電解液為含 LiPF6 的碳酸酯(EC，EMC)有機溶液。LiMn2O4是一種被認為最安全的材料，也是最廉價的正極材料，已經被多種型號的動力電池采用。Li(NiCo)O2 容量高，但安全性能較差，需通過摻雜改性并限制其使用電壓等手段來改善其安全性能；從整車安全和電池成本考慮，磷酸鐵鋰LiFePO4 安全性好、壽命長是最適合在汽車動力電池上應用的鋰離子電池正極材料。
鋰離子電池能量密度在很大程度上取決于負極材料，從鋰離子電池實現(xiàn)商業(yè)化到現(xiàn)在，所用的負極材料最成熟，應用最廣的是碳材料，其中最主要的依然是石墨。石墨具有六元環(huán)碳網層狀結構，碳碳之間是SP2 雜化的，層層之間是分子作用力連接。石墨中存在兩種不同的晶體結構：六面體石墨(2H)和菱面體石墨(3R)。2H相具有ABABA特征堆積，3R相的堆積結構則是ABCABC。兩種相可以相互轉變，2H相是熱力學穩(wěn)定，在石墨中較多，約占總體的五分之四在鋰離子電池負極材料中，天然石墨和人造石墨一直是使用最大的負極材料，但是人造石墨由于在生 產過程中需要高溫處理，使其生產成本大幅提高并對環(huán)境產生不利影響，相對于人造石墨而言，天然石墨有很多優(yōu)點，它的成本 低、結晶程度高，提純、粉碎、分級技術成熟，充放電電壓平臺低，理論比容量高等，這些為其在鋰離子電池行業(yè)的應用奠定了 良好的基礎。
天然石墨分無定形石墨(土狀石墨或微晶石墨)和鱗片石墨兩種。理論容量為372 mAh/g。無定形石墨純度低，石墨晶面間距(d002)為0.336 nm。主要為2H晶面排序結構，即石墨層按ABAB…順序排，單個微晶之間的取向呈現(xiàn)各項異性，但經過加工，微晶顆粒相互之間有一定的交互作用，形成塊狀或顆粒狀的粒子時具有各向同性性質。且形成的塊狀顆粒容易粉碎成形狀較好的顆粒。
在鋰離子嵌入脫嵌過程中體積變化小，結構相對穩(wěn)定，但是可逆比容量僅260 mAh/g，不可逆比容量在100 mAh/g 以上。鱗片石墨的結晶度高，片層結構單元化大，具有明顯的各向異性。這種結構決定了石墨在鋰嵌入和脫嵌過程中體積產生較大的變化，導致石墨層結構破壞，進而造成較大的不可逆容量損失和循環(huán)性能的劇烈惡化。
作為鋰離子電池負極石墨時，微晶石墨和鱗片石墨均有首次不可逆容量大的缺點，且鱗片石墨循環(huán)性能和大電流充放電性能差，因此，在使用時，研究者們往往側重于對天然石墨進行改性研究，改善其自身結構缺點，提升電池的性能。其中，對石墨負極改性主要有表面處理、表面包覆以及元素摻雜等手段，下面將對其改性研究詳細闡述。
全面解讀鋰離子電池石墨負極材料
石墨負極材料的改性研究
1.表面氧化
表面氧化主要是在不規(guī)整電極界面(鋸齒位和搖椅位)處生產酸性基團(如-OH，-COOH 等)，嵌鋰前這些基團可以阻止溶劑分子的共嵌入并提高電極/電解液間的潤濕性，減少界面阻抗，首次嵌鋰時轉變?yōu)轸人徜圎}和表面-Oli基團，形成穩(wěn)定的SEI膜。此外，氧化可以出去石墨中的一些缺陷結構，產生的納米級微孔做外額外的儲鋰空間，提高儲鋰容量。
表面氧化通常包括氣相氧化和液相氧化兩種。氣相氧化主要是以空氣，O2，O3，CO2，C2H2等氣體為氧化劑，與石墨進行氣固界面反應，減少石墨表面的活性點，降低首次不可逆容量損失，同時，生成更多的微孔和納米孔道，增加鋰離子的存貯空間，有利于提高可逆容量，改善負極性能。吳宇平等將普通的天然石墨在500 ℃下用空氣做氧化劑來進行氧化改性。改性后石墨結構的穩(wěn)定性得以提高，在去缺陷結構的同時增加了納米級微孔及通道數(shù)目。另外，氧化時形成的氧化層與石墨結合緊密，形成致密的鈍化膜，防止了電解液對石墨的溶劑化反應，提高了石墨的可逆容量。液相氧化法是利用硫酸鈰、硫酸、硝酸、過氧化氫等強氧化劑溶液，通過液相-固相反應來實現(xiàn)。尹鴿平等利用硫酸和過硫酸銨飽和溶液對天然石墨進行表面氧化，將石墨的可逆容量提高至349 mAhg-1，首次庫侖效率有一定提高。
2.表面包覆
石墨負極材料的表面包覆改性主要包括碳包覆、金屬或非金屬及其氧化物包覆和聚合物包覆等。通過表面包覆實現(xiàn)提高電極的可逆比容量、首次庫倫效率、改善循環(huán)性能和大電流充放電性能的目的。石墨材料表面包覆改性的出發(fā)點主要有以下兩點：
通過表面包覆，減小石墨的比表面積，減小形成SEI膜消耗掉的鋰，進而提高材料的首次庫侖效率；
通過表面包覆，減少石墨表面的活性點，使表面性質均一，避免溶劑的共嵌入，減少不可逆損失。
3.無定形碳包覆
在石墨外包覆一層無定形碳制成“核-殼”結構的C/C復合材料，使無定形碳與溶劑接觸，避免溶劑與石墨的直接接觸，阻止因溶劑分子的共嵌入導致的石墨層狀剝離現(xiàn)象，擴大了電解液的選擇范圍，王國平等人將天然鱗片石墨制成球形石墨，在其表面包覆一層納米非石墨化碳材料制成具有核-殼結構的改性球形石墨，改性后的球形石墨振實密度明顯提升，且可逆容量提升至365 mAh·g-1，同時，首次庫侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性也得到顯著地提升。
鋰離子電池以其高容量、高電壓、高循環(huán)穩(wěn)定性、高能量密度、無環(huán)境污染等優(yōu)異的性能倍受青睞，被稱為21世紀的綠色能源和主導電源，具有廣泛的民用和國防應用前景，其應用領域不斷擴大，不僅已經廣泛而成功地應用于各種便攜式電子產品，已經開始向動力電池方向發(fā)展。目前鋰離子電池及其關鍵材料已成為各國關注的一個科技和產業(yè)焦點，也是我國能源領域重點扶持的高新技術產業(yè)。鋰離子電池實現(xiàn)商業(yè)化到現(xiàn)在，所用的負極材料最成熟，應用最廣的是碳材料，其中最主要的依然是石墨。天然石墨有著成本低、結晶程度高，提純、粉碎、分級技術成熟，充放電電壓平臺低，理論比容量高等基礎優(yōu)勢。然而天然石墨的結構缺陷導致首次效率低，循環(huán)差。
