認識鋰電汽車

THE MERIT TIMES

文／郭明彰　 2023-11-24

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圖／123RF

文／郭明彰　

鋰電汽車是一種使用鋰電池作為能源的電動汽車，在現代汽車科技中占據著重要地位。這種汽車的運作原理相對複雜，涉及到多項技術領域，包括其能源轉換過程、電池技術和整體系統。

充電放電能源轉換

鋰電汽車的核心是「鋰電池」，這種電池能夠將化學能轉換為電能，從而驅動電動馬達推動汽車運動。鋰電池的基本工作原理，是在兩極之間進行氧化還原反應，這一反應在「充電」和「放電」過程中交替發生。

當鋰電池充電時，電流將鋰離子從正極（陽極）轉移到負極（陰極），同時，電池吸收電能。鋰離子在這一過程中進入正極的材料結構，這通常是「氧化鋰」；而當汽車需要動力時，電池進行放電。在這一過程中，鋰離子從負極移回正極，同時釋放儲存的電能，驅動電動馬達。

這種能源轉換過程的關鍵，在於鋰電池的化學組成，其中陽極和陰極材料的選擇和結構，影響著電池的性能和效率。

電池技術整體系統

其中陽極材料，通常使用碳基材料，如石墨，在充電過程中，鋰離子進入碳材料結構，形成「鋰化碳」，而陰極材料對鋰電池性能有關鍵影響，常見的陰極材料包括鎳鈷錳酸鋰（NMC）和磷酸鐵鋰（LiFePO4或LFP），這些材料在放電過程中接收鋰離子，釋放電能。

至於電解質，通常是液態或固態的，它負責在兩極之間傳遞鋰離子，液態電解質通常是由鋰鹽和有機溶劑混合而成，而電池管理系統（BMS）是鋰電汽車系統的重要部分，它監測並管理電池的狀態，這包括溫度、充電和放電速率等，合理的BMS可以提高電池的壽命和性能。

除了鋰電池之外，鋰電汽車還包括一系列電子和機械組件，以確保整體系統的穩定運行，包括電動馬達：鋰電汽車使用電動馬達來轉換電能為機械動力，推動汽車運動。充電系統：這包括充電插頭、充電控制器和充電基礎設施，確保汽車能夠方便地充電。能源回收系統：一些鋰電汽車還配備能源回收系統，將制動能量轉換為電能儲存在電池中，提高整體效能。

鋰電汽車的運作原理涉及多個科技領域，從鋰電池的能源轉換過程到電子系統的整合，隨著科技的不斷發展，鋰電汽車的性能和效能將繼續提升，推動電動汽車行業向前發展。

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