Încărcați vehiculele electrice în 10 minute. și o durată de viață mai lungă a bateriei datorită... încălzirii. Tesla l-a avut timp de doi ani, acum oamenii de știință l-au inventat

Se crede că celulele moderne cu ioni de litiu funcționează cel mai bine la temperatura camerei, deoarece oferă un compromis rezonabil între viteza de încărcare și degradarea celulei. Cu toate acestea, se dovedește că încălzirea lor înainte de încărcare vă permite să creșteți puterea de încărcare și nu afectează semnificativ consumul bateriei.

Cuprins

• Mecanism de la Tesla cu cercetare științifică
  • Cea mai mare problemă cu celulele litiu-ion este litiul prins. Fie în SEI, fie în grafit. Și chiar mai puțin litiu = capacitate mai mică
  • Temperatură mai mare pentru o perioadă scurtă de timp = încărcare sigură cu mult mai multă putere
  • Rezultate? La îndemâna dvs.: încărcare 200-500 kW și 20-50 de ani de viață a bateriei

Tesla a adăugat un mecanism de preîncălzire a bateriei vehiculelor sale în 2017. la temperaturi scăzute. S-a presupus că acest lucru ar crește autonomia de zbor în timpul iernii și ar accelera încărcarea pe vreme rece. Cu toate acestea, încălzirea și răcirea în sine nu a fost o descoperire specială, mulți producători folosesc celule răcite / încălzite activ sau baterii complete.

> Cum se răcesc bateriile vehiculelor electrice? [LISTA DE MODELE]

Cheia s-a dovedit Încălzire astfel încât să accelereze procesul de încărcare fără a deteriora celulele.... Se pare că după actualizare a devenit clar care ar trebui să fie temperatura pentru a reduce timpul de nefuncționare a încărcătorului. Preîncălzirea bateriei înainte de conectarea la Supercharger (preîncălzire eventual în 2019: încălzirea bateriei pe drum) a fost inclusă permanent în software de când Supercharger v3 a avut premiera în martie 2019:

> Tesla Supercharger V3: autonomie de 270 minute de aproape 10 km, putere de încărcare de 250 kW, cabluri răcite cu lichid [actualizare]

Oamenii de știință de la Centrul pentru Motoare Electrochimice de la Universitatea Penn State tocmai au demonstrat că Tesla are dreptate. Si asta inseamnă mașinile electrice se încarcă în 10 minute z cu o capacitate de câteva sute de kilowați i nu vă faceți griji cu privire la degradarea capacității bateriei de zeci de ani, până când se alege cu precizie temperatura la care sunt încălzite celulele.

Dar să începem de la început:

Cea mai mare problemă cu celulele litiu-ion este litiul prins. Fie în SEI, fie în grafit. Și chiar mai puțin litiu = capacitate mai mică

Este în general acceptat faptul că temperatura optimă de funcționare pentru celulele litiu-ion este temperatura camerei... Prin urmare, mecanismele de răcire activă a bateriei asigură că celulele nu se supraîncălzesc prea mult (la urma urmei, nu este întotdeauna posibil să se păstreze valorile nominale de 20 de grade Celsius).

Temperatura camerei vă permite să restrângeți creșterea stratului de pasivizare - fracțiunea solidificată a electrolitului, care se acumulează pe electrod și leagă ionii de litiu; SEI - și încarcerarea ionilor de litiu într-un electrod de grafit. O creștere a temperaturii înseamnă că ambele procese sunt accelerate. Puteți vedea acest lucru după testele inițiale.

> Tesla este disputată în Germania. Pentru „Pilot automat”, „Conducere complet autonomă”

Oamenii de știință de la Centrul pentru Motoare Electrochimice au verificat acest lucru Celulele cu litiu-ion utilizate în vehiculele electrice rețin doar aproximativ 50 de încărcări la 6 ° C. (adică de 6 ori mai mult decât capacitatea celulei, de exemplu, o celulă de 0,2 kWh este încărcată cu o sursă de 1,2 kW etc.).

Pentru comparație, aceleași link-uri:

• au ajuns ușor 2 incarcari la 500C (pentru o mașină cu o baterie de 40 kWh este de 40 kW, pentru o mașină cu o baterie de 80 kWh este de 80 kW etc.),
• au rezistat deja doar 200 de încărcări la 4C.

În același timp, prin „rezistență” înțelegem o pierdere de 20 la sută din puterea inițială, pentru că așa este înțeles termenul în industria auto.

Cercetătorii din celulele litiu-ion au încercat de ani de zile să rezolve această problemă prin modificarea compoziției electroliților sau prin acoperirea electrozilor cu diverse materiale pentru a preveni blocarea ionilor de litiu. Pentru că ionii de litiu care se mișcă în baterie sunt cei responsabili pentru capacitatea acesteia.

> Renault-Nissan investește în Enevate: „Încărcarea bateriei în 5 minute”

În mod destul de neașteptat, s-a dovedit că problema poate fi rezolvată mult mai ușor. Este suficient să încălziți celula pentru a reduce semnificativ problema captării ionilor de litiu. Din păcate, temperatura mai mare a provocat oricum o scădere a capacității celulei: atunci când încapsularea litiului în electrod a fost limitată, problema creșterii stratului de pasivare (SEI) nu a fost rezolvată.

Nu cu un băț, ci cu un băț.

Temperatura mai mare pt un timp scurt = încărcare sigură cu mult mai multă putere

Cu toate acestea, oamenii de știință de la centrul de cercetare menționat au reușit să găsească o cale de mijloc. L-au sunat Metoda de modulare asimetrică a temperaturii... Aceștia încălzesc elementul timp de 30 de secunde până la 48 de grade Celsius, apoi îl încarcă timp de 10 minute, astfel încât sistemul să funcționeze în sfârșit și temperatura să scadă.

De ce durează doar 10 minute să se încarce? Ei bine, la 6 C, acesta este timp suficient pentru a încărca bateria la 80% din capacitatea sa. 6 C înseamnă alimentare cu energie:

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

Când este încărcată de la 0 la 80%, această putere mare necesită 10 minute de oprire a încărcătorului. Cu toate acestea, dacă rata de descărcare a bateriei este mai mică (10 la sută, 15 la sută, ...), procesul de completare a energiei durează chiar mai puțin de 10 minute!

Mecanismul de răcire al bateriei trebuie doar să se asigure că temperatura bateriei nu crește peste 50 de grade (cercetătorii spun că 53 de grade Celsius) pentru a limita rata la care se formează stratul de pasivare. În același timp, timpul scurt de încărcare face posibilă scurtarea perioadei de creștere.

Rezultate? La îndemâna dvs.: încărcare 200-500 kW și 20-50 de ani de viață a bateriei

Oamenii de știință au reușit să demonstreze că celulele NMC622 tratate în acest mod sunt capabile să reziste la o încărcare cu o putere de 1 C și o pierdere de până la 700 la sută din capacitate. 6 de încărcări nu este foarte impresionant, dar dacă conducem 20 km pe an și bateria are o capacitate de 1 kWh, asta este Rezultatul se transformă în 23 de ani de funcționare.

Adăugăm că bateriile și gama de vehicule electrice sunt în creștere, iar polonezii parcurg de obicei mai puțin de 20 80 de kilometri pe an, ceea ce înseamnă că capacitatea bateriei ar trebui să scadă la 30 la sută în aproximativ 50 până la XNUMX ani.

> Aici! Primul vehicul electric cu o autonomie reală de 600 km este Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: modulare asimetrică a temperaturii pentru încărcarea ultra-rapidă a bateriilor litiu-ion

Fotografie de deschidere: galvanizare (acoperire cu litiu) a electrodului în funcție de temperatura celulei (c) Centrul motorului electrochimic

Acest lucru vă poate interesa: