Φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων σε 10 λεπτά. και μεγαλύτερη διάρκεια μπαταρίας χάρη στη...θέρμανση. Η Tesla το είχε για δύο χρόνια, τώρα οι επιστήμονες το έχουν καταλήξει

Οι σύγχρονες κυψέλες ιόντων λιθίου θεωρούνται ότι αποδίδουν καλύτερα σε θερμοκρασία δωματίου, καθώς επιτρέπουν έναν εύλογο συμβιβασμό μεταξύ της ταχύτητας φόρτισης και της υποβάθμισης των κυττάρων. Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι η θέρμανση τους πριν από τη φόρτιση σας επιτρέπει να αυξήσετε την ισχύ φόρτισης και δεν επηρεάζει σημαντικά την κατανάλωση της μπαταρίας.

πίνακας περιεχομένων

• Εξοπλισμός από την Tesla με επιστημονική έρευνα
  • Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τα κύτταρα ιόντων λιθίου είναι το παγιδευμένο λίθιο. Είτε σε SEI είτε σε γραφίτη. Και ακόμη λιγότερο λίθιο = λιγότερη χωρητικότητα
  • Υψηλότερη θερμοκρασία για μικρό χρονικό διάστημα = ασφαλής φόρτιση με πολύ περισσότερη ισχύ
  • Αποτελέσματα? Στα χέρια σας: φόρτιση 200-500 kW και διάρκεια ζωής μπαταρίας 20-50 χρόνια

Το 2017, η Tesla πρόσθεσε έναν μηχανισμό προθέρμανσης μπαταρίας στα οχήματά της. σε χαμηλές θερμοκρασίες. Θεωρήθηκε ότι αυτό θα αύξανε το εύρος πτήσης το χειμώνα και θα επιτάχυνε τη φόρτιση κατά τη διάρκεια παγετών. Ωστόσο, η θέρμανση και η ψύξη από μόνα τους δεν ήταν μεγάλη υπόθεση, με πολλούς κατασκευαστές να χρησιμοποιούν ενεργά ψύξη/θερμαινόμενες κυψέλες ή πακέτα μπαταριών σε πακέτο.

> Πώς ψύχονται οι μπαταρίες στα ηλεκτρικά οχήματα; [ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΜΟΝΤΕΛΩΝ]

Το κλειδί αποδείχθηκε Θέρμανση με τέτοιο τρόπο ώστε να επιταχύνεται η διαδικασία φόρτισης χωρίς να καταστρέφονται οι κυψέλες.. Φαίνεται ότι μετά την ενημέρωση αποδείχθηκε ποια πρέπει να είναι η θερμοκρασία για να μειωθεί ο χρόνος διακοπής λειτουργίας του φορτιστή. Η λειτουργία προθέρμανσης της μπαταρίας πριν από τη σύνδεση στον Υπερσυμπιεστή (προθέρμανση, τελικά το 2019: προθέρμανση της μπαταρίας εν κινήσει) περιλαμβάνεται μόνιμα στο λογισμικό από την πρεμιέρα του Supercharger v3 τον Μάρτιο του 2019:

> Tesla Supercharger V3: Αυτονομία σχεδόν 270 χλμ σε 10 λεπτά, Ισχύς φόρτισης 250 kW, Καλώδια υγρής ψύξης [Ενημέρωση]

Οι επιστήμονες στο Κέντρο Ηλεκτροχημικών κινητήρων του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια απέδειξαν ότι ο Τέσλα έχει δίκιο. Και αυτό σημαίνει ηλεκτρικά αυτοκίνητα φορτίζονται σε 10 λεπτά z αρκετές εκατοντάδες κιλοβάτ i μην ανησυχείτε για την υποβάθμιση της χωρητικότητας της μπαταρίας δεκαετίες, μέχρι να επιλεγεί με ακρίβεια η θερμοκρασία στην οποία θερμαίνονται τα κύτταρα.

Ας τα πάρουμε όμως από την αρχή:

Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τα κύτταρα ιόντων λιθίου είναι το παγιδευμένο λίθιο. Είτε σε SEI είτε σε γραφίτη. Και ακόμη λιγότερο λίθιο = λιγότερη χωρητικότητα

Πιστεύεται ότι η βέλτιστη θερμοκρασία λειτουργίας για τις κυψέλες ιόντων λιθίου είναι η θερμοκρασία δωματίου. Επομένως, οι ενεργοί μηχανισμοί ψύξης της μπαταρίας διασφαλίζουν ότι οι κυψέλες δεν υπερθερμαίνονται πολύ (εξάλλου, δεν είναι πάντα δυνατό να διατηρηθούν οι ονομαστικοί 20 βαθμοί Κελσίου).

Η θερμοκρασία δωματίου σάς επιτρέπει να περιορίσετε την ανάπτυξη του στρώματος παθητικοποίησης - το στερεοποιημένο κλάσμα του ηλεκτρολύτη, το οποίο συσσωρεύεται στο ηλεκτρόδιο και δεσμεύει ιόντα λιθίου. SEI - και φυλάκιση ιόντων λιθίου σε ηλεκτρόδιο γραφίτη. Η αύξηση της θερμοκρασίας σημαίνει ότι και οι δύο διαδικασίες επιταχύνονται. Μπορείτε να το δείτε μετά από τις πρώτες δοκιμές.

> Η Tesla αμφισβητείται στη Γερμανία. Για "Autopilot", "Full Autonomous Driving"

Οι επιστήμονες στο Κέντρο Ηλεκτροχημικών Μηχανών το έχουν επιβεβαιώσει Κυψέλες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα διαρκούν μόνο περίπου 50 φορτίσεις στους 6°C. (δηλαδή 6 φορές τη χωρητικότητα της κυψέλης, π.χ. ένα στοιχείο 0,2 kWh φορτίζεται από μια πηγή 1,2 kW, κ.λπ.).

Για σύγκριση, οι ίδιοι σύνδεσμοι:

• έφτασαν εύκολα 2 φορτίσεις στους 500C (για αυτοκίνητο με μπαταρία 40 kWh είναι 40 kW, για αυτοκίνητο με μπαταρία 80 kWh είναι 80 kW, κ.λπ.),
• έχουν ήδη κρατήσει μόνο 200 φορτίσεις στους 4C.

Ταυτόχρονα, με τον όρο «αντέχουν» εννοούμε την απώλεια του 20 τοις εκατό της αρχικής ισχύος, γιατί έτσι εννοείται ο όρος στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Οι ερευνητές κυψελών ιόντων λιθίου προσπαθούν να λύσουν αυτό το πρόβλημα εδώ και χρόνια αλλάζοντας τη σύνθεση των ηλεκτρολυτών ή επικαλύπτοντας τα ηλεκτρόδια με διαφορετικά υλικά για να αποτρέψουν τη δέσμευση ιόντων λιθίου. Επειδή είναι τα ιόντα λιθίου που κινούνται στην μπαταρία που ευθύνονται για τη χωρητικότητά της.

> Η Renault-Nissan επενδύει στην Enevate: «Φόρτιση μπαταρίας σε 5 λεπτά»

Εντελώς απροσδόκητα, αποδείχθηκε ότι το πρόβλημα μπορεί να λυθεί πολύ πιο εύκολα. Αρκεί να θερμανθεί η κυψέλη για να μειωθεί πολύ το πρόβλημα της παγίδευσης ιόντων λιθίου. Δυστυχώς, η υψηλότερη θερμοκρασία προκάλεσε ούτως ή άλλως μείωση της χωρητικότητας της κυψέλης: όταν η ενθυλάκωση λιθίου στο ηλεκτρόδιο ήταν περιορισμένη, το πρόβλημα ανάπτυξης του στρώματος παθητικοποίησης (SEI) δεν λύθηκε.

Όχι με ραβδί, αλλά με ραβδί.

Υψηλότερη θερμοκρασία για για λίγο = ασφαλής φόρτιση με πολύ περισσότερη ισχύ

Ωστόσο, επιστήμονες από το αναφερόμενο ερευνητικό κέντρο κατάφεραν να βρουν μια μέση λύση. Τον κάλεσαν Μέθοδος ασύμμετρης διαμόρφωσης θερμοκρασίας. Θερμαίνουν την κυψέλη για 30 δευτερόλεπτα στους 48 βαθμούς Κελσίου και στη συνέχεια τη φορτίζουν για 10 λεπτά για να τεθεί τελικά σε λειτουργία το σύστημα και να πέσει η θερμοκρασία.

Γιατί χρειάζονται μόνο 10 λεπτά για να φορτιστεί; Λοιπόν, στους 6 C αυτός είναι αρκετός χρόνος για να φορτιστεί η μπαταρία έως και το 80 τοις εκατό της χωρητικότητάς της. 6 C σημαίνει τροφοδοτικό:

• 240 kW για το Nissan Leaf II
• 400 kW για Hyundai Kona Electric 64 kWh,
• 480 kW για Tesla Model 3.

Κατά τη φόρτιση από 0 έως 80 τοις εκατό, αυτή η υψηλή ισχύς απαιτεί 10 λεπτά αδράνειας για το φορτιστή. Ωστόσο, εάν ο ρυθμός αποφόρτισης της μπαταρίας είναι χαμηλότερος (10 τοις εκατό, 15 τοις εκατό, ...), η διαδικασία αναπλήρωσης ενέργειας διαρκεί λιγότερο από 10 λεπτά!

Ο μηχανισμός ψύξης της μπαταρίας πρέπει μόνο να διασφαλίσει ότι η θερμοκρασία της μπαταρίας δεν υπερβαίνει τους 50 βαθμούς (οι ερευνητές λένε 53 βαθμούς Κελσίου) για να περιορίσει τον ρυθμό με τον οποίο συσσωρεύεται το στρώμα παθητικοποίησης. Ταυτόχρονα, ο σύντομος χρόνος φόρτισης μειώνει την περίοδο ανάπτυξης.

Αποτελέσματα? Στα χέρια σας: φόρτιση 200-500 kW και διάρκεια ζωής μπαταρίας 20-50 χρόνια

Οι επιστήμονες μπόρεσαν να αποδείξουν ότι τα κύτταρα NMC622 που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με αυτόν τον τρόπο είναι ικανά να αντέξουν 1 φόρτιση με ισχύ 700 C και απώλεια έως και 6 τοις εκατό της χωρητικότητας. Οι 20 φορτίσεις δεν είναι πολύ εντυπωσιακές, αλλά αν οδηγούμε 1 km το χρόνο και η μπαταρία έχει χωρητικότητα 700 kWh, αυτό είναι Το αποτέλεσμα μετατρέπεται σε 23 χρόνια λειτουργίας.

Για να προσθέσουμε, οι μπαταρίες και η γκάμα των ηλεκτρικών οχημάτων αυξάνονται και οι Πολωνοί συνήθως οδηγούν λιγότερα από 20-80 χιλιόμετρα το χρόνο, πράγμα που σημαίνει ότι η χωρητικότητα της μπαταρίας θα πέσει στο 30 τοις εκατό σε περίπου 50-XNUMX χρόνια.

> Εδώ! Το πρώτο ηλεκτρικό αυτοκίνητο με πραγματική αυτονομία 600 km είναι το Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: ασύμμετρη ρύθμιση θερμοκρασίας για εξαιρετικά γρήγορη φόρτιση μπαταριών ιόντων λιθίου

Φωτογραφία ανοίγματος: ηλεκτρολυτική επίστρωση (επικάλυψη λιθίου) του ηλεκτροδίου ανάλογα με τη θερμοκρασία του στοιχείου (γ) Κέντρο του ηλεκτροχημικού κινητήρα

Αυτό μπορεί να σας ενδιαφέρει: