Napunite električna vozila za 10 minuta. i duži vijek trajanja baterije zahvaljujući ... grijanju. Tesla ga je imao dvije godine, a sada su ga izmislili naučnici
Sadržaj
Vjeruje se da moderne litijum-jonske ćelije najbolje rade na sobnoj temperaturi, jer pružaju razuman kompromis između brzine punjenja i degradacije ćelije. Međutim, pokazalo se da njihovo zagrijavanje prije punjenja omogućava povećanje snage punjenja i ne utječe značajno na potrošnju baterije.
Sadržaj
- Teslin mehanizam sa naučnim istraživanjima
- Najveći problem sa litijum-jonskim ćelijama je zarobljeni litijum. Ili u SEI ili u grafitu. A još manje litijuma = manji kapacitet
- Viša temperatura za kratko vrijeme = sigurno punjenje sa mnogo više snage
- Rezultati? Na dohvat ruke: punjenje 200-500 kW i 20-50 godina trajanja baterije
Tesla je svojim vozilima 2017. godine dodao mehanizam za predgrijavanje baterije. na niskim temperaturama. Pretpostavljalo se da će to povećati domet leta zimi i ubrzati punjenje tokom hladnog vremena. Međutim, grijanje i hlađenje samo po sebi nije bilo posebno otkriće, mnogi proizvođači koriste aktivno hlađene/grijane ćelije ili kompletne baterije.
> Kako se hlade baterije u električnim vozilima? [LISTA MODELA]
Ključ se ispostavio Zagrijavanje na način da se ubrza proces punjenja bez oštećenja ćelija.... Čini se da je nakon ažuriranja postalo jasno koja bi temperatura trebala biti kako bi se smanjilo vrijeme zastoja na punjaču. Funkcija predgrijavanja baterije prije povezivanja na Supercharger (predgrijavanje eventualno u 2019.: zagrijavanje baterije na putu) je trajno uključena u softver od premijere Superchargera v3 u martu 2019.:
> Tesla Supercharger V3: 270-minutni domet od skoro 10 km, snaga punjenja 250 kW, kablovi hlađeni tekućinom [ažuriranje]
Naučnici iz Centra za elektrohemijske motore Univerziteta Penn State su upravo dokazali da je Tesla bio u pravu. A to znači električni automobili se pune za 10 minuta z sa kapacitetom od nekoliko stotina kilovata i ne brinite o smanjenju kapaciteta baterije decenijama, sve dok se tačno ne odabere temperatura na koju se ćelije zagrevaju.
Ali počnimo od samog početka:
Najveći problem sa litijum-jonskim ćelijama je zarobljeni litijum. Ili u SEI ili u grafitu. A još manje litijuma = manji kapacitet
To je opšte prihvaćeno optimalna radna temperatura za litijum-jonske ćelije je sobna temperatura... Stoga mehanizmi aktivnog hlađenja baterije osiguravaju da se ćelije ne pregrijavaju previše (uostalom, nije uvijek moguće zadržati nominalnih 20 stepeni Celzijusa).
Sobna temperatura omogućava vam da obuzdate rast pasivizirajućeg sloja - očvrsnute frakcije elektrolita, koja se akumulira na elektrodi i veže litijeve ione; SEI - i zatvaranje litijum jona u grafitnu elektrodu. Povećanje temperature znači da su oba procesa ubrzana. To možete vidjeti nakon početnih testova.
> Tesla je sporan u Njemačkoj. Za "Autopilot", "Potpuno autonomnu vožnju"
To su potvrdili i naučnici Centra za elektrohemijske motore Litijum-jonske ćelije koje se koriste u električnim vozilima drže samo oko 50 punjenja na 6°C. (tj. 6 puta više od kapaciteta ćelije, na primjer, ćelija od 0,2 kWh se puni sa izvorom od 1,2 kW, itd.).
Za poređenje, isti linkovi:
- lako su stigli 2 punjenja na 500C (za automobil sa baterijom od 40 kWh to je 40 kW, za automobil sa baterijom od 80 kWh je 80 kW, itd.),
- već su trajale samo 200 punjenja na 4C.
Istovremeno, pod "izdržati" podrazumijevamo gubitak od 20 posto izvorne snage, jer se tako taj pojam razumije u automobilskoj industriji.
Istraživači litijum-jonskih ćelija godinama pokušavaju riješiti ovaj problem promjenom sastava elektrolita ili oblaganjem elektroda raznim materijalima kako bi se spriječilo zarobljavanje litijum jona. Zato što su litijum joni koji se kreću u bateriji odgovorni za njen kapacitet.
> Renault-Nissan investira u Enevate: "Punjenje baterije za 5 minuta"
Sasvim neočekivano, pokazalo se da se problem može mnogo lakše riješiti. Dovoljno je zagrijati ćeliju kako bi se značajno smanjio problem zarobljavanja litijum jona. Nažalost, viša temperatura je ionako izazvala smanjenje kapaciteta ćelije: kada je inkapsulacija litijuma u elektrodi bila ograničena, problem rasta pasivacionog sloja (SEI) nije bio riješen.
Ne štapom, nego štapom.
Viša temperatura za kratko vreme = sigurno punjenje sa mnogo više snage
Međutim, naučnici iz pomenutog istraživačkog centra uspjeli su pronaći sredinu. Zvali su ga Metoda asimetrične temperaturne modulacije... Element zagrevaju 30 sekundi do 48 stepeni Celzijusa, a zatim ga pune 10 minuta da sistem konačno proradi i temperatura padne.
Zašto je potrebno samo 10 minuta za punjenje? Pa, na 6 C, ovo je dovoljno vremena da se baterija napuni do 80 posto njenog kapaciteta. 6 C znači napajanje:
- 240 kW za Nissan Leaf II
- 400 kW za Hyundai Kona Electric 64 kWh,
- 480 kW za Tesla Model 3.
Kada se napuni od 0 do 80 posto, ova velika snaga zahtijeva 10 minuta zastoja punjača. Međutim, ako je stopa pražnjenja baterije niža (10 posto, 15 posto, ...), proces obnavljanja energije traje čak manje od 10 minuta!
Mehanizam za hlađenje baterije samo treba da osigura da temperatura baterije ne poraste iznad 50 stepeni (istraživači kažu 53 stepena Celzijusa) kako bi ograničio brzinu kojom se stvara pasivacijski sloj. Istovremeno, kratko vrijeme punjenja omogućava skraćivanje perioda rasta.
Rezultati? Na dohvat ruke: punjenje 200-500 kW i 20-50 godina trajanja baterije
Naučnici su uspjeli dokazati da ovako tretirane ćelije NMC622 mogu izdržati 1 punjenje snage 700 C i gubitak do 6 posto kapaciteta. 20 punjenja nije baš impresivno, ali ako vozimo 1 km godišnje i baterija ima kapacitet od 700 kWh, ovo je Rezultat je pretočen u 23 godine rada.
Dodajmo da baterije i domet električnih vozila rastu, a Poljaci obično putuju manje od 20 80 kilometara godišnje, što znači da bi kapacitet baterije trebao pasti na 30 posto za otprilike 50 do XNUMX godina.
> Evo! Prvo električno vozilo sa stvarnim dometom od 600 km je Tesla Model S Long Range.
Warto poczytać: asimetrična temperaturna modulacija za ultra-brzo punjenje litijum-jonskih baterija
Uvodna fotografija: galvanizacija (litijumski premaz) elektrode u zavisnosti od temperature ćelije (c) Centar elektrohemijskog motora
Ovo vas može zanimati:
