Intelligente Schnellladetechnologie: Ladeeffizienz und Batterielebensdauer verbessern

Am Beispiel der Xingxing-Ladesäule zeigt sich die Ladekurve wie folgt:

0 %–50 %: Die Batterieaktivität nimmt allmählich zu, die Ladeleistung steigt schnell an und die Geschwindigkeit ist am höchsten.

50 %–80 %: Um eine Überhitzung oder Überspannung der Batterie zu vermeiden, reduziert das Batteriemanagementsystem (BMS) den Strom schrittweise, und die Leistung nimmt langsam ab.

Über 80 %: Beginn der Erhaltungsladung. Die Batteriezellenspannung wird mit einem geringen Strom ausgeglichen, um die Batterielebensdauer zu verlängern.

In den ersten 20 Minuten des Ladevorgangs befindet sich die Batterie in der Vorwärmphase. Die Aktivität nimmt kontinuierlich zu, und die Ladeleistung steigt kontinuierlich an. Ab einem Ladezustand von etwa 50 % beginnt die Leistung zu sinken. Ab einem Ladezustand von 80 % verlangsamt sich die Geschwindigkeit weiter und es beginnt die Erhaltungsladung.

Beispielsweise wurden die beiden Modelle mit der höchsten Ladegeschwindigkeit im Jahr 2023 vorgestellt:

Modell A: 30–80 % Ladezeit: 21 Minuten, 80–100 % Ladezeit: 19 Minuten;

Modell B: 30–80 % Ladezeit: 30 Minuten, 80–100 % Ladezeit: 21 Minuten.

Dies ist einer der wichtigsten Gründe für die Notwendigkeit intelligenter Schnellladetechnologie.

Mit der zunehmenden Verbreitung von Typ-2-Steckern (europäischer Standard-Wechselstromstecker) auf dem europäischen Markt rückt effiziente und intelligente Ladetechnologie in den Fokus großer Automobilhersteller und Ladegerätehersteller. Der Typ-2-Stecker für Elektrofahrzeuge hat sich dank seiner hohen Kompatibilität, hohen Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit weltweit als gängige AC-Ladeschnittstelle etabliert.

2. Analyse des Lade- und Entladevorgangs von Lithiumbatterien

2.1 Aufbau einer Lithiumbatterie

Der innere Aufbau einer Lithiumbatterie (am Beispiel einer zylindrischen Batterie) ist sandwichartig aufgebaut und besteht aus einer positiven und einer negativen Elektrode sowie einem Elektrolyten in der Mitte. Beim Laden und Entladen bewegen sich Lithiumionen durch den Elektrolyten wiederholt zwischen den positiven und negativen Elektroden.

Positive Platte: hochreines aluminiumhaltiges Metalloxid;

Negative Platte: geschichteter Graphit;

Separator: verhindert Kurzschlüsse durch direkten Kontakt zwischen den Elektroden und unterstützt das Eindringen von Lithiumionen;

Elektrolyt: ermöglicht die freie Bewegung der Lithiumionen.

2.2 Klassifizierung von Lithiumbatterien

Lithiumbatterien werden nach dem Material der positiven Elektrode hauptsächlich in folgende Gruppen unterteilt:

Ternäre Lithiumbatterie: Das Material der positiven Elektrode besteht aus Nickel-Kobalt-Mangan oder Nickel-Kobalt-Aluminium;

Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Das Material der positiven Elektrode ist Lithium-Eisenphosphat.

Beide Batterien verwenden Schichtgraphit als Material der negativen Elektrode.

2.3 Lade- und Entladevorgang von Lithium-Batterien

Laden: Lithium-Ionen wandern von der positiven Platte durch den Separator zur Graphitschicht der negativen Platte und werden dort gespeichert.

Entladen: Lithium-Ionen kehren von der negativen zur positiven Elektrode zurück, und Elektronen erzeugen Strom durch den externen Stromkreis, der den Motor in mechanische Energie umwandelt.

Als wichtige Schnittstelle für das AC-Laden unterstützt der Typ-2-Ladestecker die effiziente, sichere und stabile Übertragung dieses Energieumwandlungsprozesses und wird häufig im Bereich der Elektrofahrzeuge eingesetzt.

3. Wichtige Faktoren, die die Ladegeschwindigkeit begrenzen

Die Übertragungsgeschwindigkeit der Lithium-Ionen ist entscheidend für die Ladeeffizienz. Diese ist in folgende Phasen unterteilt:

Phase 1: Lithium-Ionen werden aus dem positiven Elektrodenmaterial freigesetzt;
Phase 2: Lithium-Ionen wandern zur Membran im Elektrolyten;
Phase 3: Lithium-Ionen passieren die Membran;
Stufe 4: Lithiumionen wandern im Elektrolyten weiter zur negativen Elektrode.
Stufe 5: Lithiumionen werden in das Material der negativen Elektrode eingebettet.

Die Effizienz jeder Stufe beeinflusst die Gesamtladegeschwindigkeit. Deshalb wird die aktuelle AC-Ladetechnologie Typ 2 ständig weiterentwickelt.

4. BYDs Lösung – Negativpulsladung zur Reduzierung der Lithium-Ionen-Akkumulation

BYD optimiert die Ladegeschwindigkeit und die Batterielebensdauer durch Negativpulstechnologie:

4.1 Konzentrationspolarisation verringern

Die Effizienz der Lithium-Ionen-Übertragung wird durch dynamischen Ausgleich des Elektrolytkonzentrationsgradienten verbessert.

4.2 Lithiumausfällung verhindern

Die gleichmäßige Einbettung von Lithium-Ionen in die negative Elektrode wird gefördert, um die Bildung von Lithiumdendriten zu verhindern.

4.3 Festphasendiffusion beschleunigen

Die Migrationswege von Lithium-Ionen in der Festphase werden verkürzt.

4.4 Grenzflächenimpedanz reduzieren

Die Kinetik des SEI-Films wird optimiert, um die Effizienz der Lade- und Entladereaktionen zu verbessern.

4.5 Gemeinsames optimiertes Wärmemanagement

Die Ladeleistung bei niedrigen Temperaturen wird durch intelligente Puls-Selbsterwärmungstechnologie verbessert.

In Kombination mit der intelligenten Steuerung des Typ-2-Ladesteckers kann die Negativpulstechnologie von BYD das Potenzial des Schnellladens voll ausschöpfen und so Sicherheit und Batterielebensdauer gewährleisten.

5. Zusammenfassung

Die intelligente Puls-Schnellladetechnologie von BYD bietet durch die „Lade-Stopp-Rückwärts-Feinabstimmung" zahlreiche Vorteile im hohen Ladezustandsbereich:

5.1 Verkürzung der Terminalladezeit

Die negative Pulsentladung reduziert die Konzentrationspolarisation, verkürzt die Ladezeit von 80 % bis 100 % Ladezustand von 30 Minuten auf 18 Minuten und erhöht die Ladegeschwindigkeit um 40 %.

5.2 Verbesserte Ladeleistung bei niedrigen Temperaturen

Die Temperaturanstiegsrate bei -30 °C wird um 230 % erhöht, die Ladezeit um 40 % verkürzt und ein langfristiges Vorheizen entfällt. Die Ladeeffizienz liegt nahe dem Normaltemperaturniveau.

5.3 Verlängerte Batterielebensdauer

Die Pulsladung unterdrückt effektiv Lithiumdendriten und erhöht die Kapazitätserhaltung der Batterie auf 90 %.

Dank der Kombination aus intelligenter Schnellladetechnologie und Typ-2-EV-Steckertechnologie wird das Laden von Elektrofahrzeugen in Zukunft schneller, sicherer und effizienter. NexwayEV bietet seinen Nutzern fortschrittliche und zuverlässige Ladelösungen für Elektrofahrzeuge und trägt so zu einer neuen Zukunft des umweltfreundlichen Reisens bei.