https://www.perplexity.ai Перескажи подробно текст
Answer
В видео на канале malk инженерия подробно рассматривается принцип работы литий-ионных аккумуляторов, используя в качестве примера аккумуляторные ячейки электромобиля Tesla. Основное внимание уделяется электрохимическому потенциалу, который определяет, насколько хорошо вещества могут терять электроны. Литий, обладая высокой склонностью к потере электрона, используется в аккумуляторах.
Структура аккумулятора
Аккумуляторная ячейка состоит из нескольких слоёв, включая оксид металла, графит и электролит. Графит служит носителем для ионов лития, которые проходят через электролит, который, в свою очередь, действует как защитный барьер, пропуская только ионы лития. При зарядке аккумулятора положительный полюс источника питания притягивает электроны, которые проходят через внешнюю цепь, в то время как ионы лития перемещаются к графиту.
Процесс зарядки и разрядки
Когда аккумулятор заряжается, ионы лития переходят на графит, а электроны идут по внешней цепи. При разрядке ионы лития стремятся вернуться к оксиду металла, создавая электрический ток. Важно, что графит не участвует в химической реакции, а лишь хранит ионы лития.
Температурное управление и безопасность
Литий-ионные аккумуляторы выделяют много тепла, что требует систем контроля температуры. Для этого используется система управления аккумуляторной батареей (BMS), которая следит за состоянием зарядки и защищает от перенапряжения. BMS также балансирует зарядку и разрядку ячеек, чтобы предотвратить перезарядку или глубокий разряд.
Химические реакции и стабильность
При первом заряде ионы лития покрываются молекулами растворителя электролита, образуя защитный слой, который предотвращает разрушение электролита. Этот процесс позволяет сохранить большую часть лития для использования в аккумуляторе. В завершение, видео подчеркивает, что современные технологии аккумуляторов продолжают развиваться, и важно понимать их принципы работы для эффективного использования в повседневной жизни.
Расшифровка видео
Поиск по видео
0:00
Привет вы на канале malk инженерия и в
0:03
этом видео мы разберём принцип работы
0:06
литий-ионных аккумуляторов на примере
0:08
электромобиля Tesla если разобрать
0:11
аккумуляторную ячейку у автомобиля Tesla
0:14
то мы обнаружим несколько разных по
0:16
составу и предназначению слоёв все
0:19
вместе взятые они работают по очень
0:21
интересной концепции связанной с
0:24
металлами называемый электрохимическим
0:27
потенциалом сам электрохимический
0:29
потенциал характеризует то насколько
0:31
хорошо вещество способно терять
0:34
электроны самое первое рабочее
0:36
устройство на таком принципе собрал
0:39
итальянский физик Алессандро Вольта Это
0:42
был прототип электрической батарейки Как
0:45
можно заметить из таблицы литий имеет
0:48
наибольшую склонность к потере электрона
0:50
А вот золото уже имеет наименьшую
0:53
склонность отсюда Вольта взяв два
0:56
металла с разными электрохимически
0:58
потенциалами в нашем случае цинк и
1:01
Серебро создал внешний поток
1:03
электричества давайте рассмотрим этот
1:06
процесс поподробнее если взять
1:08
упрощённое строение атома мы увидим что
1:11
количество отрицательно заряженных
1:13
электронов лития соответствует
1:15
количеству положительно заряженных
1:17
протонов в связи с чем атом в целом
1:20
имеет нейтральный заряд Как можно
1:23
заметить электроны располагаются на
1:25
разных оболочках при этом самая внешняя
1:28
оболочка называется валентной литий на
1:31
своей внешней оболочке имеет один
1:34
электрон и всегда способен его потерять
1:37
в связи с этим он является
1:39
высокоактивный металлом и вступает в
1:41
реакцию с водой или даже воздухом
1:45
хитрость заключается в том что чистый
1:47
литий является реактивным но стоит ему
1:50
вступить в связь с оксидом металла то он
1:53
становится достаточно стабильным теперь
1:56
представим что мы каким-то образом
1:58
вырвали стабильный атом
2:00
из оксида металла в результате чего атом
2:03
потерял электрон и теперь мы имеем
2:05
отдельный Электрон а также положительно
2:08
заряженный Ион лития то есть атом при
2:11
потере электрона становится положительно
2:14
заряженным ионом А давайте представим
2:16
что теперь мы хотим вернуть электрон и
2:18
атом лития обратно но при этом
2:21
организовав для этого два разных пути
2:24
после этого Ион лития проходит по одному
2:27
пути а Электрон по другому как мы знаем
2:30
у порядочное движение электронов есть не
2:33
что иное как ток на практике кроме
2:36
оксида металла ещё используется
2:38
электролит и графит сам графит имеет
2:42
слоистую структуру благодаря чему там
2:45
может расположиться Ион лития электролит
2:48
расположенный между оксидом металла и
2:50
графитом в этом случае работает как
2:52
защитный барьер который пропускает через
2:55
себя только ионы лития не секрет что в
2:57
наше время технологии стреми развиваются
3:00
и умные дома становятся неотъемлемой
3:03
частью повседневной жизни многих людей
3:06
хотите не только узнать об умных домах
3:09
но и освоить новую и перспективную
3:11
профессию в сфере автоматизации хочу
3:14
порекомендовать вам обучающие курсы
3:17
академии knx24 здесь Вы научитесь
3:21
проектировать системы Умный дом
3:24
программировать инсталляцию подбирать
3:26
оборудование руководить объектом
3:29
подбирать решение независимо от того
3:32
новичок вы в сфере электрики или уже
3:34
действующий специалист эти курсы
3:37
предоставят вам новые знания и навыки в
3:40
настройке умных домов компания knx24
3:45
обладает богатым опытом и компетенцией в
3:48
этой области для всех моих подписчиков
3:50
скидка 15% по промокоду malc 15 ссылка в
3:56
описании если добавить источник питания
3:59
положитель клемма источника питания
4:01
начнёт притягивать электроны так как
4:04
электроны не могут проходить через
4:06
электролит то они начинают протекать
4:08
через внешнюю цепь и достигают
4:10
графитового слоя в это же время
4:13
положительно заряженные ионы лития будут
4:15
проходить через электролит и занимать
4:18
там место между слоями графита после
4:20
того как все ионы лития перейдут на слой
4:23
графита аккумулятор можно считать
4:25
заряженным Как можно заметить ионы лития
4:28
и электроны отделились от оксида металла
4:31
как мы рассмотрели ранее такое состояние
4:34
лития является нестабильным и по
4:36
аналогии мы можем сравнить с тем как
4:39
если бы мы находились на вершине холма
4:41
если вместо источника питания подключить
4:43
нагрузку то ионы лития попытаются
4:46
вернуться к своему стабильному состоянию
4:48
в составе оксида металла поэтому
4:51
стремясь переместиться на слой оксида
4:53
металла ионы лития начинают протекать
4:56
через электролит а электроны через
5:00
Теперь мы покатились с горы Так мы
5:03
выработали электрический ток протекающий
5:06
через нагрузку при этом графит не
5:08
участвует в химической реакции лития
5:10
ионных элементов и по сути является лишь
5:13
носителем для хранения ионов лития
5:16
кстати сейчас по техническим причинам
5:18
видео на канале выходят не так часто как
5:21
хотелось бы поэтому мы решили приобрести
5:23
более мощный компьютер по ссылке в
5:26
описании мы открыли сбор средств и При
5:28
желании ты можешь поддержать проект А
5:31
что если произошла нештатная ситуация и
5:34
повысилась внутренняя температура
5:36
элемента в этом случае жидкий электролит
5:39
может высохнуть что приведёт к короткому
5:42
замыканию между анодом и катодом это
5:45
может привести к возгоранию элемента для
5:48
того чтобы этого избежать между
5:50
электродами помещают изолирующий слой
5:53
который называют сепаратором благодаря
5:56
своей
5:59
ионы
6:01
лития при производстве графит и оксид
6:04
металла наносятся на медную и
6:07
алюминиевую фольгу Соответственно в этом
6:10
случае фольга выступает в роли
6:12
токосъемника и к ней подключается
6:14
положительный и отрицательный контакт в
6:17
качестве электролита берётся
6:19
органическая соль лития которая
6:22
наносится на слой сепаратора далее Все
6:24
три слоя сматывающее
6:30
более компактной стандартное напряжение
6:32
на элементе Tesla составляет от
6:36
3,2 до
6:37
4,2 в при этом множество таких ячеек
6:41
соединены последовательно и параллельно
6:44
образуя один модуль в свою очередь 16
6:47
таких модулей образуют аккумуляторную
6:50
батарею Тесла кстати во время работы
6:53
литий-ионные аккумуляторы выделяют очень
6:56
много тепла что снижает
6:58
производительность элементов для
7:00
управления температурой состоянием
7:02
заряда и защиты от перенапряжения такого
7:05
огромного количества элементов
7:07
используется система контроля и
7:09
управления аккумуляторной батареей или
7:11
от английского BMS так к примеру для
7:14
охлаждения элементов используются
7:16
технология охлаждения на основе гликоля
7:20
БМС реагирует расход гликоля чтобы
7:23
поддерживать оптимальную температуру
7:25
аккумулятора ещ одной Важной задачей BMS
7:28
является защита от перенапряжении к
7:30
примеру некоторые зарядки работают на
7:33
таком принципе что зарядка прекращается
7:35
в тот момент когда одна из ячеек
7:38
достигает верхнего порога как мы узнали
7:41
ранее он составляет
7:43
4,2 в соответственно ячейки ёмкость
7:47
которых ниже не заряжаются в таком
7:49
случае полностью и эффективность
7:51
использования такой ячейки снижается
7:53
Аналогично и с разряд аккумулятора Если
7:56
система контроля отключает аккумуляторы
7:58
ориен по первой ячейке которая достигнет
8:01
нижнего порога напряжения 3,2 в то
8:05
эффективность использования такой
8:07
системы резко упадёт говоря опять же
8:10
простым языком не будет использован весь
8:13
потенциал аккумулятора заряжаться он
8:15
будет ориентируясь на самую заряженную
8:18
ячейку а отключаться при разрядке
8:20
ориентируясь на самую разряженную для
8:24
решения этой проблемы БМС использует
8:26
балансировку ячеек при которой все
8:28
ячейки разряжаются и заряжаются
8:31
одинаково что защищает от перезарядки
8:34
или глубокого разряда ещё одной
8:36
проблемой являются электроны в
8:38
графитовом слое которые при контакте с
8:40
электролитом вызывают его разрушение
8:43
Однако этого практически не происходит И
8:46
сейчас мы рассмотрим Почему при первом
8:49
заряде ячейки ионы лития начинают
8:52
переходить через электролит при этом
8:54
покрываясь молекулами растворителя
8:56
электролита в тот момент когда они
8:58
достигнут
9:00
ионы лития с молекулами растворителя
9:02
электролита вступают в реакцию с
9:04
графитом образовывая слой такой слой
9:08
называется слоем сей благодаря этому не
9:12
происходит контакта между электронами и
9:15
электролитом поэтому не происходит
9:17
разрушение электролита обычно на слой
9:20
сей может уходить около 5% лития В то
9:24
время как остальные 95% лития будут
9:28
участвовать в
9:29
аккумулятора на этом моменте рекомендую
9:32
к просмотру Данное видео также по ссылке
9:35
в описании можно поддержать проект
9:38
увидимся на следующем видеоуроке
