电车(这里主要指电动汽车)放电的原理基于电池内部的电化学反应,目前电动汽车常用的电池类型是锂离子电池,以锂离子电池为例,其放电原理如下:
- 电极与电解质:锂离子电池主要由正极、负极、电解质和隔膜组成。正极材料通常是含有锂的过渡金属氧化物,如钴酸锂(C)、磷酸铁锂(FP)等;负极材料一般是石墨;电解质是能够传导锂离子的有机溶液,隔膜则用于分隔正负极,防止短路,同时允许锂离子通过。
- 放电过程:当电动汽车接通负载(如电机等用电设备)时,电池开始放电。在负极(阳极),锂离子从石墨的晶格结构中脱嵌,通过电解质向正极(阴极)迁移,同时在负极留下电子。这些电子通过外电路(导线)流向正极,形成电流,为负载提供电能。
- 电化学反应:在正极,锂离子嵌入到正极材料的晶格结构中,同时与从外电路流入的电子结合,发生还原反应。以钴酸锂正极材料为例,放电时的电化学反应式为:CC(表示锂离子的脱出量),负极的电化学反应式为:C(C表示石墨)。
- 持续供电:随着放电的进行,锂离子不断从负极迁移到正极,电子不断通过外电路流向正极,电池持续输出电能,直到电池的电压下降到一定程度,无法满足负载的工作要求,此时电池需要充电以恢复其能量。
在整个放电过程中,锂离子在正负极之间来回迁移,电子在外部电路中流动,实现了化学能向电能的转化,从而为电车的行驶及其他系统的运行提供电力。